傳統(tǒng)的農(nóng)機(jī)作業(yè)以駕駛員控制行車技術(shù)水平為主，對駕駛員要求非常高，且難保證精度，夜間作業(yè)效果更差。隨著農(nóng)業(yè)從業(yè)者的年齡不斷增大，有經(jīng)驗的駕駛員在不斷流失；年輕的人員大多也不愿從事農(nóng)業(yè)作業(yè)，我國又是一個農(nóng)業(yè)大國，對于自動機(jī)械化生產(chǎn)的呼聲愈發(fā)強(qiáng)烈。

　　近年來，北京市農(nóng)機(jī)鑒定推廣系統(tǒng)致力于推進(jìn)農(nóng)機(jī)化與信息化融合，開展了農(nóng)機(jī)自動導(dǎo)航駕駛技術(shù)、農(nóng)機(jī)全過程作業(yè)質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)、農(nóng)機(jī)作業(yè)遠(yuǎn)程調(diào)度與管理等技術(shù)的試驗、示范和推廣應(yīng)用。

　　那么農(nóng)機(jī)無人駕駛到底是怎么運(yùn)作的，它怎樣應(yīng)用于具體耕、種作業(yè)中呢？今天，就跟大家講講前期準(zhǔn)備工作農(nóng)機(jī)無人駕駛技術(shù)的實際應(yīng)用情況。

　　前期準(zhǔn)備工作

　　如果想讓無人駕駛拖拉機(jī)準(zhǔn)確無誤的作業(yè)，還必須要做一系列前期準(zhǔn)備工作。

　　01地塊數(shù)字化規(guī)劃

　　要提前對作業(yè)地塊實地勘察，根據(jù)地塊、地力，種植計劃等統(tǒng)籌對地塊進(jìn)行劃區(qū)，采集每個地塊邊界、障礙物、配套設(shè)施等的經(jīng)緯度等數(shù)據(jù)。本試驗地塊總面積約200畝，地塊南北長238米、東西長481米，接近于長方形，地塊較為規(guī)整。地塊內(nèi)還存在灌渠、電線桿、樹等障礙物，比較有代表性。根據(jù)需要設(shè)置了測試區(qū)、試驗區(qū)、示范區(qū)、機(jī)耕道等。利用高精度定位設(shè)備對地塊進(jìn)行了測繪，并對地塊內(nèi)障礙物進(jìn)行了測量與標(biāo)定，形成了地塊地形圖。

　　02測土配方

　　為了提高施肥準(zhǔn)確度，保證產(chǎn)量，在確定示范區(qū)地塊后，我們還對土壤5個點位的0-20厘米層級土壤養(yǎng)分情況進(jìn)行取樣與檢測分析，該地為半沙性土壤、偏堿性，根據(jù)土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀等測土結(jié)果，結(jié)合當(dāng)?shù)胤N植經(jīng)驗，給出氮磷鉀比例為20:10:10的施肥建議。根據(jù)不同區(qū)域肥力情況，制作了變量施肥圖，為精量施肥奠定基礎(chǔ)。

　　03任務(wù)規(guī)劃

　　本次作業(yè)計劃種植普通玉米，我們綜合考慮土壤特性及北京大興氣候條件，最終選擇聯(lián)科532品種進(jìn)行種植，玉米種植設(shè)定行距65厘米，株距25厘米，畝株量4000株，底肥一次性深施，根據(jù)不同點位土壤肥力施用40-50公斤/畝。整個種植過程包括耕整地、播種并施底肥、植保、收獲、秸稈處理五個環(huán)節(jié)，其中無人駕駛應(yīng)用于耕整地耙地及播種施肥環(huán)節(jié)。并將相關(guān)機(jī)具不同區(qū)域控制進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計。

　　04路徑規(guī)劃

　　根據(jù)地形圖及各環(huán)節(jié)作業(yè)機(jī)具幅寬與作業(yè)方式進(jìn)行了路徑規(guī)劃，并上傳至自動導(dǎo)航駕駛系統(tǒng)中，使農(nóng)機(jī)按照規(guī)劃路線行駛及作業(yè)。

　　關(guān)鍵作業(yè)環(huán)節(jié)

　　01耕整地環(huán)節(jié)無人作業(yè)

　　我們使用的動力機(jī)械為東風(fēng)1004型拖拉機(jī)，采用無級變速箱，前進(jìn)、后退各12個檔位，動力100馬力，四驅(qū)，最小速度為1.8公里/小時，最高行駛速度33公里/小時。該拖拉機(jī)加裝了北斗高精度農(nóng)機(jī)自動駕駛系統(tǒng)車載套件，主要包括電動方向盤、角度傳感器、天線控制器一體機(jī)等組件，控制拖拉機(jī)行駛方向，可實現(xiàn)厘米級定位。同時，車載控制器通過CAN總線控制發(fā)動機(jī)變速箱及液壓提升系統(tǒng)，控制拖拉機(jī)行駛速度和擋位及控制播種機(jī)等機(jī)具實現(xiàn)自動播種及機(jī)具提升。CAN總線通過網(wǎng)關(guān)與后臺控制平臺進(jìn)行通訊，以web形式通過手機(jī)APP操控實現(xiàn)拖拉機(jī)的遠(yuǎn)程點火、遠(yuǎn)程啟停以及拖拉機(jī)實時數(shù)據(jù)的可視化。

　　我們首先開展了耙地環(huán)節(jié)無人駕駛試驗應(yīng)用。該環(huán)節(jié)所用機(jī)具為1BZ-3.0牽引式圓盤耙，耙地機(jī)縱向總長390厘米,橫向總長320厘米,作業(yè)幅寬290厘米，耙地機(jī)為牽引式機(jī)具，需要與拖拉機(jī)液壓輸出連接。

　　現(xiàn)在正在進(jìn)行無人駕駛耙地作業(yè)，在初始作業(yè)時管理人員只需在手機(jī)app上點啟動作業(yè)，即可自動向前行駛并下降機(jī)具。在作業(yè)中，由管理人員通過手機(jī)即可遙控啟動、作業(yè)、停止，耙地作業(yè)中，全程機(jī)具不抬起，依照規(guī)劃線路、速度開展作業(yè)，直線行駛作業(yè)速度為8千米/小時，地頭轉(zhuǎn)彎時采用U型轉(zhuǎn)彎，無需后退，轉(zhuǎn)彎時稍減速，速度為4千米/小時，跳過13個幅寬的距離繼續(xù)向前行駛。作業(yè)結(jié)束后農(nóng)機(jī)自動返回。

　　02播種環(huán)節(jié)無人作業(yè)

　　播種所用機(jī)具為德邦大為1405型玉米4行懸掛式免耕播種機(jī)，可進(jìn)行電驅(qū)施肥和電機(jī)排種，能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)的株距控制和施肥量控制。搭配4G智能電驅(qū)播種云監(jiān)控V3系統(tǒng)，可實現(xiàn)播種、施肥在線監(jiān)測，具備漏播、重播、缺種狀況的監(jiān)測報警，同時可對株距、畝播量、播種面積等作業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)管與統(tǒng)計。

　　播種機(jī)與無人駕駛拖拉機(jī)通過三點懸掛連接，并利用拖拉機(jī)發(fā)電機(jī)對其進(jìn)行供電；播種機(jī)通過CAN總線與行車控制器連接，利于行車控制器轉(zhuǎn)發(fā)的GNSS速度數(shù)據(jù)，可精準(zhǔn)執(zhí)行播種及施肥的控制指令。

　　在開始作業(yè)時，與耙地作業(yè)操作一樣，由管理人員通過手機(jī)下達(dá)啟動指令，拖拉機(jī)自主行走到作業(yè)起點位置，放下播種機(jī)并開始按照規(guī)劃路徑、規(guī)劃速度開展播種作業(yè)，播種和施肥信息通過互聯(lián)網(wǎng)實時回傳至平臺，機(jī)手可通過手機(jī)端進(jìn)行監(jiān)控，遇到意外情況能夠隨時終止作業(yè)。當(dāng)播種機(jī)接近地頭時，根據(jù)規(guī)劃路徑、規(guī)劃速度，拖拉機(jī)減速、機(jī)具自動提升，全程不后退，套15個幅寬走U型進(jìn)入下一個作業(yè)幅寬，放下機(jī)具開始加速播種，直至到達(dá)預(yù)設(shè)播種速度。在作業(yè)過程中，種箱量位傳感器根據(jù)種、肥箱容積提前計算好加種點位置，到達(dá)加種點前會發(fā)消息給平臺和app提醒加種，到達(dá)加種點農(nóng)機(jī)自動停止作業(yè)，等加滿種肥后，機(jī)手可以再次啟動農(nóng)機(jī)實現(xiàn)繼續(xù)作業(yè)。直到完成全部播種作業(yè)農(nóng)機(jī)自動返回。

　　今天我們介紹了農(nóng)機(jī)無人駕駛技術(shù)背景、原理，尤其針對耙地、播種兩個環(huán)節(jié)進(jìn)行了詳細(xì)講解，為大家展示了農(nóng)機(jī)無人駕駛作業(yè)的具體應(yīng)用細(xì)節(jié)。雖然農(nóng)機(jī)無人作業(yè)技術(shù)目前尚處于研發(fā)試驗階段，離大規(guī)模應(yīng)用還有一段不小的差距，但其技術(shù)必然會不斷完善，其勢必在不久的將來成為主流。

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