前言:想要寫出一篇引人入勝的文章?我們特意為您整理了農(nóng)機上運用GPS的經(jīng)濟效益范文,希望能給你帶來靈感和參考,敬請閱讀。
本文作者:武寶傳、馬立萍 單位:黑龍江省寶泉嶺農(nóng)場農(nóng)機科、黑龍江省八五O農(nóng)場農(nóng)機科
黑龍江農(nóng)墾目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用的主要是美國生產(chǎn)的gps導(dǎo)航產(chǎn)品,現(xiàn)在還沒有能夠滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要的國產(chǎn)GPS導(dǎo)航產(chǎn)品投放市場。
美國Trimble公司生產(chǎn)的Autopilot自動導(dǎo)航系統(tǒng)簡介
目前,在黑龍江省墾區(qū)應(yīng)用的GPS自動導(dǎo)航系統(tǒng)有美國天寶、迪爾綠色之星、瑞農(nóng)和瑞士徠卡等品牌產(chǎn)品,美國天寶產(chǎn)品市場占有量最大。下面以美國Trimble(天寶)GPS自動導(dǎo)航系統(tǒng)為例,將產(chǎn)品使用與推廣情況進行簡述。2005年,寶泉嶺農(nóng)場建立1個GPS地面RTK差分站,差分信號傳輸采用電臺發(fā)射方式,輻射半徑為20~30km,定位精度為2.5cm,完全可以滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要。農(nóng)場在凱斯STX-500型拖拉機上安裝1套美國Trimble公司生產(chǎn)的Autopilot自動導(dǎo)航系統(tǒng)進行試驗,應(yīng)用效果較好;2010年,又購進2套,分別安裝在凱斯-195型拖拉機和迪爾-7820型拖拉機上;2011年,又購進17臺,其中安裝在進口拖拉機上6臺(3臺凱斯-210型拖拉機、1臺凱斯-190型拖拉機和2臺迪爾-7830型拖拉機),安裝在國產(chǎn)迪爾-1204型拖拉機上11臺,基站差分信號傳輸采用網(wǎng)絡(luò)傳輸方式;2012年又購進15臺,分別安裝在國產(chǎn)東方紅、迪爾73.5-88.2kW拖拉機上。
中文彩色顯示器由GPS接收機、導(dǎo)航控制器、GPS衛(wèi)星天線、方向傳感器和液壓控制器等組成。系統(tǒng)中,導(dǎo)航控制器中的慣性導(dǎo)航設(shè)備用于T3地形自動補償技術(shù)。天線:接收衛(wèi)星信號。通信模塊:接收服務(wù)器輸出的高精度差分信號。光靶DE500:實時處理天線接收到的衛(wèi)星信號和通信模塊接收到的差分信號,解算出±2.5cm的高精度坐標(biāo),并將高精度坐標(biāo)數(shù)據(jù)傳輸給NAV2控制器。方向傳感器:實時感應(yīng)拖拉機的轉(zhuǎn)向方向和轉(zhuǎn)向角度的大小NAV2控制器:實時接收方向傳感器的轉(zhuǎn)向信號和光靶的位置信號,依據(jù)自身獨有的T3補償技術(shù),向液壓閥發(fā)出拖拉機的實時轉(zhuǎn)向命令。液壓閥:實時接收NAV2控制器發(fā)出的控制信號,并將控制信號轉(zhuǎn)換為液壓油信號,實時控制液壓油的流量和流向,從而控制拖拉機轉(zhuǎn)向。
RTK地面基站差分信號傳輸方式:模塊網(wǎng)絡(luò)傳輸方式;作業(yè)精度:與RTK地面基站配套使用,作業(yè)精度±2.5cm;作業(yè)溫度:-25~55℃;配套機械:進口、國產(chǎn)88.20~404.25kW閉心液壓系統(tǒng)拖拉機;顯示語言:簡體中文(支持多語言)數(shù)據(jù)管理:提供數(shù)據(jù)管理、地圖顯示、自動存儲、自動生成作業(yè)報告;顯示器類型:17.8cm彩色顯示器、接收機、顯示器、控制系統(tǒng)一體化;導(dǎo)航模式:AB直線、A+直線、軸點導(dǎo)航、平行曲線、地頭導(dǎo)航、多地頭導(dǎo)航、自適應(yīng)曲線、自由導(dǎo)航。
美國TrimbleAutopilot自動駕駛系統(tǒng)操作
步驟駕駛員在日常使用中只需要開機進入界面后,設(shè)置作業(yè)幅寬、設(shè)置AB直線、自動駕駛4個步驟,中文界面,操作簡單,使用方便。打開自動駕駛系統(tǒng)開關(guān),等待衛(wèi)星圖標(biāo)變綠后開始操作。點擊OK按鈕開始一個新的地塊或者選擇原有的地塊。有多種作業(yè)模式,一般都采用第一種AB直線導(dǎo)航模式(StraightAB),從地頭開始直線到地的另一頭,來回往復(fù)作業(yè)模式。點擊OK按鈕后,屏幕進入農(nóng)具寬度設(shè)置界面,使用上下三角符號按鈕,增減作業(yè)幅寬,最后按OK按鈕確定。點擊OK按鈕后進入起點A的設(shè)置,把拖拉機開到地塊地邊較長的一側(cè)地頭停車,當(dāng)看到右邊工具條上的光標(biāo)處于A字母上,然后按OK鍵即可將A點記錄下來,記錄之后屏幕中會顯示A字母。把農(nóng)具升起后,接著把車開到地的另一頭停下來,這時光標(biāo)處于B字母上,點擊OK鍵將B點記錄下來,記錄之后屏幕中會顯示B字母,這時AB直線已經(jīng)生成。AB直線是由AB兩點連接生成的,在設(shè)置AB直線時,A點設(shè)置完成后,再從A點到B時,與實際行走的過程沒有關(guān)系。以AB為起始直線,直線是無限延伸的;其左右各有平行直線1000條。左側(cè)以L1、L2及L3等表示,右側(cè)以R1、R2及R3等表示;直線之間的間距為作業(yè)的幅寬。在地頭把拖拉機調(diào)過頭,進入下一個作業(yè)塹。在轉(zhuǎn)彎過程中,下一個直線(L1或R1)會自動顯示出來。進入AB線的范圍內(nèi)會顯示三角形符號代表當(dāng)前的位置,拖拉機擺正方向后。這時自動駕駛按鈕變?yōu)辄S色,代表當(dāng)前位置的三角符號也變?yōu)辄S色,說明可以進行自動駕駛了,按自動駕駛按鈕即可。自動駕駛實現(xiàn)后,自動駕駛按鈕與三角符號均變?yōu)榫G色。這時,已達到完全自動駕駛了,駕駛員的雙手完全可以離開方向盤了。當(dāng)駕駛員用手轉(zhuǎn)動方向盤時,自動駕駛模式會自動退出。在自動駕駛時,切記注意安全。自動駕駛可以使用倒檔方向向后自動駕駛。
在實際作業(yè)過程中,導(dǎo)航模式多選擇為“直線AB”。設(shè)置A點和B點時,請根據(jù)田塊形狀,適當(dāng)取點,充分提高土地利用率。導(dǎo)航模式多選擇為“直線AB”,一定要選地頭手動轉(zhuǎn)彎,能及時避讓地頭障礙物及排水溝,實現(xiàn)安全生產(chǎn)。在創(chuàng)建新的田塊時,一定要將田塊名修改為用戶自己能對應(yīng)上的名稱,以備下一個作業(yè)環(huán)節(jié)使用。在實際作業(yè)過程中,駕駛員不用操控拖拉機的方向盤,但駕駛員的注意力一定得保持集中,時刻注意田塊中電線桿、水井等的障礙物。
在拖拉機上安裝GPS自動導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用
情況安裝GPS自動導(dǎo)航系統(tǒng)的拖拉機可進行整地、播種、撒肥、噴霧、中耕和起壟等多項作業(yè),通過應(yīng)用,主要表現(xiàn)出以下幾個方面的優(yōu)點:可提高田間作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。寶泉嶺農(nóng)場28、9、25作業(yè)站播種作業(yè)直線作業(yè)百米彎曲度小于5cm,作業(yè)往復(fù)結(jié)合線在2cm以內(nèi)。在9、33、24、23作業(yè)站起大壟和播種作業(yè),經(jīng)檢測,作業(yè)往復(fù)結(jié)合線在2cm以內(nèi)。因此,作業(yè)中減少重耕和漏耕,實現(xiàn)節(jié)本降耗,并提高了土地的利用率??商岣攥F(xiàn)有機械的利用率。起大壟作業(yè)后,不同功率拖拉機可配套2、4、6、8、9及12行播種機進行壟卡種,由于壟距標(biāo)準(zhǔn),大大降低了田間管理傷苗率,3、4、6行玉米收割機以及凱斯2388、迪爾9660型等進口大型可實現(xiàn)8行玉米對行收獲,減少收獲損失,提高作業(yè)效率,也對下年的原壟卡種提供了方便條件。GPS導(dǎo)航作業(yè)被種植戶認(rèn)可,出現(xiàn)種植戶排隊等車作業(yè)的局面??商岣邫C械作業(yè)效率。在直線作業(yè)中取消劃印器,減少作業(yè)中升降劃印器的輔助時間,并可以在夜間、霧天、高灰塵的條件下作業(yè),延長作業(yè)時間。沒有安裝自動導(dǎo)航系統(tǒng)的拖拉機在夜間、霧天或高灰塵的條件下作業(yè)將無法作業(yè)。作業(yè)時,可間隔一個作業(yè)幅寬進行套耕,能減少入塹轉(zhuǎn)彎的時間,延長有效作業(yè)時間。在同等作業(yè)條件下,作業(yè)效率可提高15%以上。在抗災(zāi)搶種晝夜播種作業(yè)中發(fā)揮的作用更這突顯。減輕駕駛員的勞動強度。拖拉機駕駛員在進入作業(yè)塹,實現(xiàn)自動駕駛后,雙手可離開方向盤,駕駛員精神始終處于放松狀態(tài),在地頭轉(zhuǎn)彎時也不需要升降劃印器,減輕了駕駛員的勞動強度,使駕駛員更有精力對拖拉機和配套農(nóng)具進行維護保養(yǎng),使農(nóng)機具始終保持良好的技術(shù)狀態(tài),為提高田間作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和作業(yè)效率提供了可靠的機械保證,也避免了因疲勞駕駛而引發(fā)的農(nóng)機事故??删徑庖痪€高水平駕駛員匱乏與田間作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)高的矛盾。由于安裝GPS自動導(dǎo)航系統(tǒng)的拖拉機在作業(yè)時,入塹后,拖拉機就進入自動駕駛狀態(tài),自動實現(xiàn)高標(biāo)準(zhǔn)直線作業(yè)。自動駕駛作業(yè)時,因不用駕駛員把方向盤,將播種、起壟和中耕等要求操作技術(shù)水平較高的作業(yè)變得簡單容易操作了,因此,可降低對駕駛員操作水平的要求。從而,也緩解一線高水平駕駛員匱乏與田間作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求高的矛盾。2010年9月14日,寶泉嶺管理局在寶泉嶺農(nóng)場第9作業(yè)站舉辦的GPS導(dǎo)航應(yīng)用現(xiàn)場會,一個剛駕駛大功率拖拉機不久的駕駛員,駕駛安裝GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的迪爾-7820型拖拉機與管理局各農(nóng)場選派的高水平駕駛員進行起壟大比武,他非常輕松地勝出了。提供多種信息方便用戶??娠@示地塊的經(jīng)度、緯度、作業(yè)速度,已經(jīng)作業(yè)過地塊的作業(yè)面積,可以記錄已經(jīng)作業(yè)過地塊的信息,為下一個作業(yè)環(huán)節(jié)自動駕駛作業(yè)使用。
以1臺國產(chǎn)安裝GPS導(dǎo)航系統(tǒng)迪爾-1204型拖拉機為例,進行經(jīng)濟效益分析。2011年秋起大壟350hm2(5250畝),2012年在開春秋起大壟150hm2(2250畝)??稍谝归g進行搶起大壟作業(yè),每天增加20hm2的作業(yè)面積,每年可增加200hm2起大壟作業(yè)面積,增加收入3萬元。與進口精量播種機配套,可在夜間進行搶播種,延長作業(yè)時間,每年可增加播種面積200hm2,可增加收入4.8萬元。可提高機械作業(yè)效率。耙地作業(yè)減少重耙和漏耙,在9作業(yè)站耙地作業(yè),偏置耙1BY-7.0型圓盤耙的額定作業(yè)幅寬為7m,帶GPS導(dǎo)航作業(yè)幅寬可增加0.4m,增加效率5%,每天可增收入325萬元,每年可增收0.325萬元。可減少支出駕駛員工資支出。一個水平較高的駕駛員一年工資1.8萬元,通過GPS導(dǎo)航駕駛拖拉機,一般駕駛水平的駕駛員可做出高標(biāo)準(zhǔn)的田間作業(yè),用一般駕駛水平的駕駛員工資可節(jié)省支出0.3萬元。成本合算。1臺安裝GPS導(dǎo)航國產(chǎn)迪爾1204拖拉機每年可增加直接收入合計8.425萬元。1臺GPS自動導(dǎo)航設(shè)備價值11.6萬元/臺,國家補貼3萬元/臺,農(nóng)場補貼2萬元/臺,個人自籌6.6萬元,購機戶當(dāng)年就可收回投資。提高土地利用率。在播種作業(yè)中,減少往復(fù)結(jié)合線寬度,提高了土地的利用率3.76%,增加收入214元/hm2。1臺6行進口播種機每年可播種350hm2,可為種植戶增加收入7.5萬元。節(jié)本增效。1臺安裝GPS導(dǎo)航拖拉機每年機械戶可增加機械費收入和種植戶收入合計15.925萬元。寶泉嶺農(nóng)場現(xiàn)有GPS自動導(dǎo)航設(shè)備35臺,每年可加收入557.38多萬元。
有待解決的問題及建議
RTK地面基站差分信號傳輸方式有2種,一是通過模塊網(wǎng)絡(luò)傳輸模式。車載設(shè)備中有一個模塊,可安裝2個電話流量卡,一個是中國電信集團公司的,另一個是中國移動通信集團公司的。其優(yōu)點是受地理環(huán)境影響較小,輻射半徑在30~40km左右,傳輸范圍較大。缺點是由于傳輸環(huán)節(jié)較多,受網(wǎng)絡(luò)、電信設(shè)備和技術(shù)的影響,差分信號傳輸不夠穩(wěn)定,信號有少量延遲,在作業(yè)時有時會出現(xiàn)短時間掉線,影響作業(yè)的情況。二種是電臺傳輸模式。其特點是信號強度高,信號無延時,信號覆蓋區(qū)域內(nèi)幾乎不掉線。缺點是電臺發(fā)射信號覆蓋范圍相對較小,覆蓋半徑在20~30km內(nèi),由于受到建筑物、山及樹等物理遮擋,會出現(xiàn)盲區(qū)死角,在盲區(qū)死角內(nèi),收不到信號。建議經(jīng)銷商與通訊公司合作,傳輸方式需要在設(shè)備上和技術(shù)上進行改進,網(wǎng)絡(luò)傳輸和電臺發(fā)射兩種傳輸方式并用,取長補短,以保證車載GPS自動導(dǎo)航設(shè)備能接收到一個穩(wěn)定的差分信號。
目前GPS自動導(dǎo)航設(shè)備市場有待于規(guī)范,商較多,不同的商所的GPS導(dǎo)航設(shè)備的基站差分協(xié)議是不同的,差分信號不能通用,也就是1個商、1個品牌就得設(shè)1個RTK地面差分基站,造成重復(fù)投資,給用戶造成使用不便。建議有關(guān)部門進行規(guī)范管理,將商的各種GPS導(dǎo)航產(chǎn)品之間能將差分協(xié)議統(tǒng)一起來,不同商、不同品牌的產(chǎn)品可以使用一個基站,方便用戶,減少不必要的投資。(3)GPS自動導(dǎo)航技術(shù)在黑龍江墾區(qū)得到大力推廣和應(yīng)用,建議采取聯(lián)網(wǎng)的方式解決差分信號傳輸不穩(wěn)定和盲區(qū)的問題。分3步走,第1步先以管理局為單位,差分信號以各農(nóng)場基站為節(jié)點進行聯(lián)網(wǎng),實現(xiàn)各農(nóng)場之間漫游,差分信號覆蓋全管理局,以解決局部差分信號弱的地區(qū)經(jīng)常出現(xiàn)掉線,影響正常作業(yè)的問題。第2步技術(shù)成熟后,在黑龍江墾區(qū)內(nèi)進行聯(lián)網(wǎng),第3步積累成功經(jīng)驗后拓展到全國聯(lián)網(wǎng)。
結(jié)論
實踐證明,雖然GPS導(dǎo)航差分信號的傳輸與覆蓋還有待于完善,但在農(nóng)用拖拉機上應(yīng)用GPS自動導(dǎo)航系統(tǒng),表現(xiàn)出操作簡單,使用方便的特點??商岣咛镩g作業(yè)質(zhì)量和作業(yè)效率,減輕駕駛員勞動強度,緩解一線缺少駕駛操作技術(shù)水平高的駕駛員的矛盾,投資回收快,可創(chuàng)造較好的經(jīng)濟效益。該系統(tǒng)設(shè)備已由只能在國外進口拖拉機上使用,從2011年開始轉(zhuǎn)向國產(chǎn)73.5~88.2kW拖拉機安裝使用。今后,隨著現(xiàn)代化大農(nóng)業(yè)發(fā)展步伐的加快和系統(tǒng)設(shè)備國產(chǎn)化率的提高,產(chǎn)品的價格將會大幅度下降,差分信號傳輸技術(shù)的成熟,也將帶來國產(chǎn)拖拉機使用范圍的擴大,還可拓展到水稻進口高性能插秧機上應(yīng)用,為此,GPS自動導(dǎo)航技術(shù)在黑龍江墾區(qū)乃至全國都有極大的推廣應(yīng)用價值和廣闊的市場前景。