利用北斗衛星系統提高小區播種水平的研究

蔡東明，王長發，蘇寶峰，米志文，韓德俊

（1.西北農林科技大學 場站服務中心，陜西 楊凌 712100；2.西北農林科技大學農學院，陜西 楊凌 712100；3.西北農林科技大學 機械與電子工程學院，陜西 楊凌 712100）

我國自20世紀50年代小麥育種工作開始起步到21世紀初，已經涌現出小偃6 號、小偃22、陜麥7859、周麥18、西農979、西農585 等一大批高產、優質、高抗品種，為我國糧食安全和快速發展作出了巨大的貢獻。但多年來小麥育種工作中的小區試驗，因為播種質量差，出苗不整齊不均勻且邊際效應明顯，導致試驗結果不真實不準確，不能將具有優良遺傳基因的高代材料擇優選出，并且無法進行衛星遙感監測和數據分析，嚴重阻礙育種工作順利進行。為解決這一問題，在小區播種機上安裝北斗衛星自動駕駛系統，大大提高了小區播種水平，在此與小麥育種工作者分享。

1 我國小區播種機使用現狀

1.1 我國現有主要小區播種機型號

長久以來，我國小麥育種工作中的小區試驗，一直采用人工播種方式，直到20世紀末，通過消化吸收國外技術，研制出具有我國自主知識產權的自走式小區播種機，主要型號有：黑龍江省農墾總局紅興隆科研所的XBJ-150 型；中國農機院中機美諾有限公司的2BZYT型；江蘇省揚州市里下河地區農業科學研究所的XBZ02C 型；河南力墾農業機械有限公司的2BZL-6（A）型；山東省青島普蘭泰克機械科技有限公司的2BXTZ型。

1.2 我國現有小區播種機存在的問題

1.2.1 行長控制不準確

小區播種機播種盤的動力來自地輪或者數控電機，地輪轉動速度受整地質量影響，電機使用1～2年后就會產生誤差，播種盤因磨損和卡頓也會影響轉速，因此，小區行長控制不精確。

1.2.2 播種起始不精準

目前國內外小區播種機播種的起始，均為人工提前一定量控制，而靠人工控制提前量各小區起始均有差異，因此每個小區播種開始和結束的位置參差不齊。

1.2.3 播種不直

小區播種機播種時，即使提前劃有標線，也會受機械間隙和整地質量的影響，很難走成直線。

1.2.4 播種速度緩慢

小區播種不同于大田條播，為了操作精準，播種時只能掛1擋或者低檔位，因此播種速度非常緩慢。

2 北斗全球衛星導航系統介紹

北斗工程1994 年啟動，2000 年完成一號系統建設，2012年完成二號系統建設。此次北斗三號全球衛星導航系統全面建成并開通服務，標志著工程“三步走”發展戰略取得決勝，我國成為世界上第3 個獨立擁有全球衛星導航系統的國家，目前全球已有120 余個國家和地區使用北斗系統。北斗系統將為推動我國經濟社會發展，構建人類命運共同體作出新的貢獻。

3 北斗聯適導航終端AF300自動駕駛系統

3.1 聯適導航終端AF300自動駕駛系統簡介

聯適導航AF300 電動方向盤式北斗/GNSS自動導航駕駛系統，是上海聯適公司自主研發的國內首款基于中國北斗衛星導航定位系統，采用大扭矩電機控制方向盤轉向的自動駕駛系統。該系統具有完全自主知識產權，填補了國內空白，具有安裝方便、扭矩大、精度高、噪聲小、發熱量小、調試快等優點，適合各種拖拉機、播種機械、收獲機械、植保機械、插秧機等車型的安裝和應用，見圖1。

圖1 力墾2BZL-6（A）型小區播種機安裝北斗聯適自動駕駛系統Fig.1 The compass automatic driving system

3.2 聯適導航終端AF300自動駕駛系統特點

①整套系統安裝方便維護簡單，不破壞原車油路并且可靠性高；②安裝簡便，最快半小時完成，5 min 即可學會使用；③系統采用雙天線定位定向技術，最短1 m即可上線；④搭載智能控制系統，具有全地形補償功能，可以保證系統在坡地、高速等工況下的作業效果良好；⑤通過權威部門認證，作業誤差在正負2.5 cm 以內；⑥國內首創驅控一體化電機設計，打破國外技術壟斷，高度集成電機、編碼器、控制器、角度傳感器信號轉換等一體化方案；⑦方向盤控制電機工作時噪音小、發熱量低、精度高、故障率低、扭矩是進口電機的2～4 倍，適用于各種轉向阻力大的地形；⑧搭載高清高亮10寸一體化車載終端，強光下可視，集成度高，內置雙天線高精度北斗等多星系統主板，內置全網通4G 模塊，具有超強的三防性能，可支持各種環境應用；⑨打破常規角度傳感器的設計思路，解決了角度傳感器安裝復雜、容易損壞的問題，采用突破性的非接觸式角度傳感器技術，整套系統無需在車輪上加裝配件，節省安裝時間，校準更快，性能更優，故障率更低。

4 北斗聯適導航終端AF300自動駕駛系統對小區播種的影響

①小區的行長、面積、播量和重復都是提前設計好的，使用北斗聯適導航終端AF300 自動駕駛系統，播種精準質量好，便于小區試驗科學規劃，見圖2；②現代智慧農業田間管理，均已采用自動噴施除草劑和防病蟲農藥，使用北斗聯適導航終端AF300 自動駕駛系統，播種質量高間隔精準，麥苗和走道均呈直線，自動噴施機械不會壓軋麥苗，便于田間管理；③小麥病蟲害遺傳研究的最新手段，是采用衛星遙感監測和數據分析，使用北斗聯適導航終端AF300 自動駕駛系統，大大提高了小區的播種質量，滿足了此項工作的前提條件；④使用北斗聯適導航終端AF300 自動駕駛系統，提高播種水平，為衛星精準測產提供幫助；⑤小區播種機和小區收割機，設計之初幅寬一致，使用北斗聯適導航終端AF300 自動駕駛系統，提高小區播種水平，出苗呈一條直線，不會歪歪扭扭，收獲時小區間不會混雜。

圖2 力墾2BZL-6（A）型小區播種機安裝北斗聯適自動駕駛系統后小區播種效果Fig.2 The sowing effect of Beidou union automatic driving system

5 小結

北斗衛星系統的建成開通，將極大地促進了我國農業、公安、防災、通訊、航海、金融、交通、電力等行業的快速發展，未來北斗還有無限可能。小區播種質量好水平高，是高效育種、智慧管理、衛星遙測的前提條件，通過對北斗衛星聯適導航終端AF300 自動駕駛系統的試用性研究，表明其極大的提高了小區播種水平，同時減輕了操作人員的勞動強度，未來還將研發由衛星遙感控制的小區播種碰撞開關，把小區播種水平提高到更高的層次。因此，北斗聯適導航系統有力推動了我國小麥遺傳育種研究的快速發展。