农机GPS卫星定位和自动导航驾驶

Time:2020-06-30 浏览次数:2348次 分享更多:

随着我国高新技术的应用和电子信息技术的渗透,以及现代化精细农业的要求和农机高科技技术的迅速发展,农机GPS卫星定位和自动导航驾驶已成为现代化大农业的一个重要组成部分。在播种、施肥、洒药、收获、整地、起垄等许多农机作业项目上发挥着重要的作用,并有着广阔的发展前景。

    一、GPS在农业中的应用

    农业生产中的根本目的是增加产量和提高效益。要达到农业增产高效,除了培育高产作物,弄清土壤性质、合理施肥、播种、喷洒农药以及检测农作物产量、分布等也是农业生产中重要的管理技术。

    利用GPS技术,地理信息系统(GIS)和配合遥感技术(RS),能够精确检测农作物产量分布、性质分布和土壤成分,做到合理施肥、播种和喷洒农药,降低成本、节约费用、达到增加产量提高效益的目的。利用差分GPS技术可以做到:

    1、土壤养分分布调查

     在播种之前,可用一种适用于在农田中运行的采样车辆按一定的要求在农田中采集土壤样品。车辆上配置有GPS接收机和计算机,计算机中配置地理信息系统软件。采集样品时,GPS接收机会把样品采集点的位置精确地测定出来,将其输入计算机,计算机将依据地理信息系统标定采样点,然后绘出一幅土壤样品点位分布图。

    2、监测作物产量

    在联合收割机上配置计算机、产量监视器和GPS接收机,就构成了作物产量监视系统。对不同的农作物需配备不同的监视器。例如监视玉米产量的监视器,收割玉米时,监视器记录下玉米所接穗数和产量,同时GPS接收器记录下收割该株玉米所处位置,通过计算机最终绘制出一幅关于每块土地产量的产量分布图。通过和土壤养分含量分布图的综合分析,可以找出影响作物产量的相关因素,从而进行具体的田间管理工作。

    3、控制化肥数量

    由于农田的土地性质不同,要求施加的肥料数量和品种也不同。这个问题利用GPS和GIS技术可有效解决。利用空中摄影或土地采样方法对不同土地类型进行区别,利用GIS技术绘制成土地施肥图,在利用GPS进行精密定位作业时,严格按照已设计好的土地施肥图和施肥标准进行施肥,真正做到肥尽其用和按需施肥。

    具体应用中,利用GPS差分定位技术可以使飞机在喷洒化肥和除草剂时减少横向重叠,以节省化肥和除草剂用量,避免过多的用量影响农作物生长。还可以减少转弯重叠,避免浪费,节省资源。对于在夜间喷施,更有其优越性。因为夜间蒸发和漂移损失小,另外夜间植物气孔是张开的,更容易吸收除草剂和肥料,提高除草和施肥效率。

    GPS技术在农业领域中的应用不仅是大面积种植,在小面积的农田,特别是格网种植的小面积内,应用小型自动化设备,配合差分GPS导航设备、电子监测和控制电路,能够适应科学种田的需要,做到精确管理。而且投资较低、安装方便、操作灵活。

    二、实际作业情况

    1、提高土地利用率

    该系统的基站设在农场农机管理服务中心,设备24小时进行工作,覆盖半径可达50千米,可以完全覆盖全场地号的作业面积,满足农场农机田间作业要求。农机在使用自动驾驶系统进行起垄、播种、洒药、整地等作业时,结合线之间的偏差和千米直线度偏差可以控制在2.5厘米,减少农作物生产投入成本,并可以提高农艺作业质量,避免作业过程产生的“重漏”现场,降低生产成本,提高土地利用率,增加经济效益。

    2、提高机车时间利用率和作业质量

    该系统提高了机车的操作性能,延长了作业时间,可以实现夜间播种作业,大大提高了机车的出勤率和时间利用率。同时这套系统可以减轻驾驶操作人员的劳动强度,在作业过程中,驾驶员不需要驾驶方向盘,可以用更多的时间注意观察农具的工作状况,以提高田间作业质量。

    3、地形适应性较强

    该系统可以用于平地或坡地,控制器的地形补偿技术不断修正和补偿农机具的俯仰、翻滚姿态,达到精确导航驾驶的目的。

    以起垄作业为例,传统的起垄作业完全依靠驾驶员自身的经验,在直线度和结合线的精度上很难得到保证,尤其在地块的面积和坡度较大的情况下,偏航的情况在所难免,作业时的重漏和结合线偏差过大现象,直接造成成产成本的加大和地块利用焦虑的降低。利用这套系统就可以避免以上现象的发生。同时该系统还具有作业状况实时记录、作业面积计算统计等功能。这些都比传统农机作业更占据优势。

    4、合理调配机车

    通过GPS卫星定位,可以实时掌握机车的田间作业情况,包括机车的作业地号、作业速度等信息,并将实时作业情况通过信息中心的大屏幕显示出来,使农机管理人员随时根据机车田间作业情况,科学合理的对全场机车作业进行统一指挥和调度。

    总之,GPS技术在农业领域将发挥重要作用。在我国,尚需积极开展在农业中的应用研究以及相关设备的研制,特别在大平原地区,利用大规模的机械化生产的地区,应当重视GPS技术在农田作业和管理中的应用。