關于新疆建設兵團農機應用衛星導航的考察報告

湖北省農機化技術推廣總站 任耀武 李翔

為學習和借鑒新疆建設兵團農機應用衛星導航的經驗，適時推動《湖北省北斗導航應用示范項目—現代農業應用示范項目》的落地實施。經省農機局批準，省總站于2015年4月15～21日組織宜昌、襄陽、天門等地農機局、農機推廣站和農機合作社有關人員實地考察了新疆建設兵團第五師、第六師、第八師及下屬部分團場、芳草湖農場、共青團農場、彤鑫農機合作社、銀豐農機裝備公司等10多個地方；通過召開座談會、觀摩作業現場和與機手、企業交流等形式，了解了新疆兵團利用衛星導航自動駕駛技術在棉花精量直播中應用的成功經驗。

1 新疆兵團農機應用衛星導航自動駕駛的基本情況

新疆及兵團有3 000多萬畝（1hm2=15畝）棉花面積，現在主要依靠機械化作業，因機采棉需要對機械化播種要求的精度高，衛星導航自動駕駛技術可以很好解決這個問題。從2012年開始在兵團第一、六、八師開展了衛星導航自動駕駛技術的引進、試驗、示范工作，主要是美國的GPS產品；2013年有近100套衛星導航設備在各師團場進行試驗示范，該技術在播種、犁地作業上效果顯著。因此，從2014年以來，兵團各師要求安裝衛星導航自動駕駛的熱情高漲，從過去僅為美國GPS的產品到國產北斗、美國GPS和俄羅斯GLONASS的兼容產品。截止目前，已新增衛星導航設備近800套。據預測分析，新疆及兵團將有3萬套的需求空間，預計2015年累計將達2 000套。

衛星導航自動駕駛技術是通過高精度的衛星定位系統來測定農業機械的運動狀態，通過液壓驅動控制或者方向盤驅動控制農業機械的轉向系統，使農業機械按照設定的路線自動行駛，無需駕駛員操作方向盤的一項技術。目前，為兵團提供衛星導航自動駕駛技術裝備的公司主要有：廣州中海達、上海司南、南京天辰禮達、北京合眾思壯、北京盛恒天寶、北京麥格天農等6家公司。衛星導航自動駕駛技術在棉花播種上的應用，全國農機行業院士陳學庚教授對此總結為十大作用和好處：一是提高作業精度。接茬精度可控制在2～3 cm，1 000m播行垂直誤差小于3 cm。機手的駕駛水平不受嚴格限制，具備基本操作技能即可承擔；二是提高機車利用率。自動導航系統用于播種不受光線限制，實現了全天不間斷作業。做到了適時播種，不誤農時，同時減少了農機具數量上的投入，農機具保有量可適當減少；三是提高采棉機的采凈率。由于播行端直、接茬準確，突破了長期以來棉花“播行不直、接行不準”的瓶頸制約，為實現田間作業標準化奠定了良好的基礎。與人工駕駛拖拉機播種作業相比較，可使采棉機的采凈率提高2%～3%，畝增加收入60～90元；四是提高土地利用率。衛星導航拖拉機自動駕駛技術用于播種作業，交接行的精準度和播行直線度，可使土地利用率至少提高0.5%～1%，減少了無效的農資消耗，增加了農作物產量；五是提高中耕施肥作業質量。衛星導航拖拉機自動駕駛技術用于播種甜菜、玉米、番茄等中耕作物，中耕作業中保護帶寬度的縮小，傷苗率和漏耕率的減少，肥料利用率增加，除草和松土效果的增強，至少可提高作物產量2%～3%；六是提高植保作業質量。衛星導航拖拉機自動駕駛技術用于播前噴灑除草劑，田管階段噴灑作物生長調節劑，秋后噴灑化學脫葉催熟劑，可確保接茬準確、施藥精確、不重不漏，減少了化學藥劑對土壤產生污染；七是提高災害重播作業質量水平。衛星導航拖拉機自動駕駛技術用于農田災后重播，經濟效益尤其顯著，不影響棉花機械采收，這是人工駕駛拖拉機播種無法做到的。新疆春季自然災害頻繁，抗災重播面積一般在20%以上，2014年災害重播面積超過30%；八是提高殘膜回收率。殘膜回收是新疆棉花生產中出現的新問題，殘膜回收迫切需要衛星導航拖拉機自動駕駛技術，可精確找準鋪膜軌跡，將膜邊挖出，使殘膜回收率提高8%～10%以上；九是提高中耕作物基肥的利用率。衛星導航拖拉機自動駕駛技術可改變棉花、玉米、番茄等中耕作物傳統施基肥的方式，全耕層施肥是農業部多年來推廣的化肥深施技術，種肥同行深施作業模式，只有拖拉機安裝了自動導航系統方可滿足要求。初步估算，種肥同行的肥料利用率至少可提高一倍；不僅節約了成本，同時減少了化肥對土壤的污染；十是降低勞動強度。在農田作業過程中，衛星導航自動駕駛技術能有效設定作業路線并自動行駛，駕駛操作人員不用時刻緊握方向盤，可以將更多的時間和精力投入在觀察農機具的工作狀況上，工作變得更輕松更有效，安全系數大大提高，同時由于駕駛員得到解放，人工也可以節省。

2 新疆兵團農機應用衛星導航的主要做法

（1）領導重視。兵團把發展衛星導航自動駕駛系統作為保障棉花生產的重要措施來抓，制定了發展計劃，培訓了機手，編制了作業標準，不斷跟蹤解決應用中的技術問題，進行田間對比試驗和技術指標測試，創辦一批示范樣板，培養和宣傳一批先進典型。兵團提出2018年在棉花播種上基本普及推廣該項技術。

（2）資金保障。由于衛星導航自動駕駛系統費用較高，兵團各級在充分利用農機購置補貼的情況下，從兵團到師、團各級都出臺了金額不等的補助標準，大大降低了衛星自動駕駛系統的價格，減輕了農戶的經濟壓力，使得農戶購買衛星導航自動駕駛系統的意愿增強。

（3）體制優勢。兵團實行嚴格的作業許可證管理制度，不僅對機手作業資質和作業質量要求高，而且對各級團場連隊的作業進度和質量也有嚴格的考核，便于新技術推廣。

3 目前存在的主要問題

（1）價格偏高。現在一套衛星導航自動駕駛系統平均價格在10～12萬元，雖然有各級補助，但落在農戶身上仍然要2～3萬元，對農戶的經濟壓力還是存在的。

（2）性能穩定性有待提高。衛星導航自動駕駛系統在衛星信號不穩定或者設備斷電重啟時，自我糾偏能力較弱，導致精度偏差較大，影響作業精度和效果。

（3）售后維護成本較高。由于農機操作人員年齡普遍較大，文化程度較低，對高科技新設備的接受能力較慢，培訓難度較高，加之用戶主要位于廣大農村，交通不便，也影響設備的有效合理使用。

（4）設備改造費時費工。由于衛星導航自動駕駛系統是在農機出廠后再來進行改裝的，不僅要另外花費大量的人力和時間，對農機的本身性能或多或少都有一定的影響。

4 對湖北省北斗衛星導航應用的啟示和建議

最近，總裝備部與省政府聯合批復了我省北斗導航應用示范項目，其中現代農業應用示范子項目就要進入實施階段了。根據新疆兵團的應用經驗，結合湖北省實際，特提出如下建議：

（1）先推廣北斗導航自動駕駛技術。推廣該項技術相對較成熟，新疆和黑龍江都有大量應用案例和成功經驗。新疆兵團的經驗核心是生產規模大和作業要求精度高的，推廣該項技術效果好的。湖北省目前棉花生產都不滿足這個條件。目前，湖北省可能應用在大型合作社和農場的水稻機插秧上會有效果。前不久，我們在天門的試驗表明，可以減少一半的人工成本，確保插秧行直均勻，將有利水稻后期生長和豐產。在江漢平原和鄂北崗地的大型專業合作社和農場，耕整地、播種、施肥、打藥等大面積作業上也能發揮效果。為此，湖北省要學習和借鑒新疆經驗，地方也要給予必要的資金扶持。同時，應加快適合機械作業的江漢平原和鄂北崗地土地流轉步伐，加大小田改大田，配套機耕道的土地整理項目建設，形成更多更大的集中連片耕地。當前，重點扶持一些基礎條件好的合作社和家庭農場的土地整理項目建設。

（2）先辦試驗樣板再示范推廣。新疆兵團已經試驗推廣了幾年，并在持續進行技術性能對比測試，2015年步伐有所加快，現在，都是以團為單位，批量訂購，不同的地方分別用不同公司的產品，但也出現了一些問題。湖北省項目實施初期，要引進至少3家公司以上的產品，以便對比優選和充分競爭；要批量團購，做到同一地方同一產品，不同地方不同產品，以便建設配套的基站和競價談判。要用北斗嵌入兼容產品，要能同步接受美國GPS和俄羅斯GLONASS的信號，確保作業過程中信號不斷線（在兵團可以同步接收來自北斗、GPS和GLONASS的24個衛星信號）。

（3）拓展北斗導航應用領域和功能。衛星導航自動駕駛技術只是衛星導航技術在農業領域應用之一。新疆兵團目前也只是應用了衛星導航自動駕駛技術。兵團第六師共青團農場的“數字團場”綜合信息平臺，其農機調度指揮系統還未完全建成。我們要建設類似的后臺支持系統，湖北省要大量推廣的北斗導航終端產品才能發揮作用。要實施好湖北省項目還要拓展北斗導航在農機作業質與量的控制及統計，作物產量測定，肥料與農藥變量施用與控制，農機安全生產監控與應急調度等方面的功能。

（4）多途徑推廣應用。新疆兵團的衛星導航自動駕駛系統都是在現有機具上的改裝，費時費力，且容易出現問題。湖北省可以聯系有關農機生產廠家定制一批，爭取在農機出廠前安裝衛星導航自動駕駛系統，形成統一標準，可以降低生產改裝成本，確保農機性能的穩定發揮。