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GPS卫星导航


浅谈 GPS 卫星定位系统在第一管理区 农机作业上的应用
2010 年,黑龙江省友谊农场第一管理区本着“立足大农机、发展大农业” 的原则,引进两台 GPS 卫星定位系统,应用效果不错。2011 年为了不断提高农 机科技含量和高新技术的推广应用, 又引进了八台 GPS 卫星定位系统。 分别为迪 尔-7830、 凯斯-210、 迪尔-1204 等先进机型拖拉机进行了安装,

通过秋起垄作业, 该系统不仅大幅提高了作业质量、工作效率,实现了节本增效,而且大大减轻了 驾驶操作人员的劳动强度。 “三秋”阶段,机车作业减少了“重漏”和“空跑” 现象,十台机车共节省主燃油 38.26t,节约资金 35.75 万元,提高工作效率 33% 以上,增加时间利用率 5 个百分点。实现节本增效 70.75 万元。 1、系统工作原理 工作原理:首先在导航光靶上设定车辆行走线,设置导航模式(直线或者曲 线) 。通过接收基站差分数据,实现厘米级的卫星定位,实时向控制器发送精确 的定位信息。方向传感器实时向控制器发送车轮的运动方向。导航控制器根据卫 星定位的坐标及车轮的转动情况,实时向液压控制阀发送指令,通过控制液压系 统油量的流量和流向, 控制机车的行驶, 确保机车按照导航光耙设定的路线行驶。 2、实际作业情况 (1)大大提高作业质量。该系统的基站设在友谊农场农机博览园,设备可以 24 小时工作,基站的覆盖半径可达 50km,虽然第一管理区相对基站较远,但基站 可以完全覆盖第一管理区的全部耕地,满足第一管理区农机田间作业需求。农业 机械使用 GPS 自动驾驶系统进行整地等作业时,结合线之间的偏差和 1000m 直 线度偏差基本可以控制在 2.5cm 之内,但有些坑洼地块,由于地况原因和驾驶员 操作等问题, 容易出现偏差, 但整体来说使用 GPS 之后, 可以大幅提高作业质量。 (2)提高土地利用率。第一管理区使用 GPS 卫星定位和自动导航系统后,农机 作业精准度高,避免了传统作业过程产生的“重漏”现象,取消了结合垄,提高 了土地利用率,增加了有机户的经济效益。 (3)提高机车时间利用率。有机户对 GPS 的这项功能高度认可,它提高了机车 的操作性能,延长了作业时间,可实现 24 小时作业,尤其在夜间作业,GPS 信 号特别好,比白天效率更高,机车的出勤率和时间利用率比传统的作业模式增加 了近 40%。 (4)减轻驾驶操作人员劳动强度。这套系统大大减轻了驾驶操作人员的劳动强 度,在作业过程中,驾驶操作人员可以不用时刻紧握方向盘,可以有更多的时间 观察农具的工作状况,工作变得更轻松更有效率,而且安全系数也大大提高了。 (5)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。 以第一管理区的起垄作业为例,传统的起垄作业完全依靠驾驶员的自身经 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 生产成本的加大和地块利用效率的降低。 利用这套系统就可以避免以上现象的发 生。 (6)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。如今年在第 一管理区第四作业站站五号地进行了作业,就可以记录实际的作业模式,如若明

年作业模式不变,就可以直接调用数据进行作业,为秋整地工作节省了时间,提 高了效率,这些都是传统农机作业所不可比拟的优势。 (7)实现合理调配机车。友谊农场运用 GPS 卫星定位系统后,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, 科学合理地对全场机车进行统一指挥和调度。 (8)操作方式改变。从原来的按键式改为触屏式操作,更加人性化,操作起来 更加方便。 第一管理区在 2011 年引进了八台 GPS 卫星定位系统后, 秋整地时间较 2010 年提前了将近十四天。 3、存在问题和解决方法 农业机械自动驾驶技术的研究与应用, 对友谊农场第一管理区的农机作业是 十分重要的。 但通过两年来在第一管理区的应用与实践发现, 农用机械 GPS 导航 自动驾驶技术在应用中存在着很多问题: (1)信号接收问题。在阴雨天 GPS 卫星定位系统的工作效率较低,有时根本接 收不到信号,使机车不能正常工作;在距离林带较近的地方,由于树木的遮挡也 会使机车工作效率较低。通过实践证明:要按要求设定距林带的距离,具体距离 根据地号实际情况,尽可能保持与林带平行。当遇到信号终止的时候,可以手动 驾驶一段后,待有信号输入时再行操作。 (2)作业“重、漏”问题。多台机车在同一地号利用自动驾驶系统进行相同作 业时,容易出现“重漏”现象和“死角” 。只要使机车与机车之间保持平行便能 确保作业质量达到不重不漏的目的。 (3)作业直线度问题。第一管理区有个别机车作业时发现机车作业直线度有便 移,使用自动驾驶,需加速时,最好先适当减小油门,在加挡后,再把油门缓慢 加大到需要的位置, 这样能确保作业的直线度; 需要减速时, 最好先加油再减挡, 只有正确的操作机车,才能不影响作业的直线度。 (4)悬挂农具问题。利用自动驾驶进行悬挂农具作业时,最好缓慢前行,上线 后,再缓慢倒到地头,确定入堑后再放下农具作业。利用自动驾驶进行拖挂作业 时,最好人工驾驶上线后,再用自动驾驶,这样既有利于提高机车和农具的使用 寿命,也能确保作业安全,避免意外事故发生。 (5) 费用问题。 通过对第一管理区使用 GPS 定位系统的有机户的走访调查发现, GPS 导航自动驾驶系统设备安装及使用费用较高, 大多数有机户还不能接受这么 高的费用。 有机户希望农垦总局可以加大对 GPS 卫星定位系统的补贴力度, 真正 使有机户得到实惠,用得舒心。 (6)操作问题。很多驾驶员都是初中甚至是小学毕业,文化素质较低,而且年 龄机构较单一, 四五十岁的驾驶员占很大比例。 GPS 卫星定位自动导航系统操 而 作相对复杂,要求文化程度较高,至使有机户不能很好的操作,掌握不熟练。 尤其是第一管理区使用 GPS 中问题最多的就是到地边后由于所剩垄数不足使用 “拖曳”操作问题,国家应该加大导航系统的培训力度,改进产品的操作程序, 使之简化,利于操作与使用。 5.结论 近年来,随着友谊农场大型农机使用率的提高,越来越多的管理区引进了 GPS 导航自动驾驶技术。实践表明,GPS 导航自动驾驶技术提高了农业生产作业 质量,减少了人力投入,节约能源,推动了友谊农场现代精准农业高新技术的应

用与推广,加快了垦区现代化农业的发展进程。


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