自動駕駛插秧機引進試驗與分析

王董興

（紹興市柯橋區農機管理總站，312030，浙江紹興）

近年來，插秧機技術不斷進步，插秧效率穩步提高，但人工費用也在不斷攀升，一個插秧機駕駛員工資基本上要500～600 元/d，且水稻田作業環境復雜，插秧機駕駛員技術水平參差不齊，插秧機作業精度、效率低，還容易造成機器空走，導致插秧成本居高不下，這也是柯橋區水稻機插率不高的原因之一。因此，柯橋區引進了自動駕駛插秧機進行應用試驗。

1 試驗目的

為更好推廣插秧機自動駕駛技術，做到節工省本，提高全區機插面積，2021 年柯橋區開展了自動駕駛（俗稱無人駕駛）插秧機引進試驗工作。自動駕駛是農機實現無人作業的核心要素,在作業過程中，控制系統會根據設計好的行走路線，向插秧機的轉向系統發出指令，讓插秧機快速準確地修正前進方向，同時還會結合作業任務的特點，自動控制插秧機插秧節奏。為深入了解自動駕駛技術在插秧上的應用效果，柯橋區前后共進行了三次自動駕駛插秧機試驗。

2 試驗過程

第一次試驗：2021 年5 月早稻播種季節，選擇在蘭亭街道聯合村茹國民大戶承包田內，采用久保田插秧機配聯適自動駕駛設備，選用的水稻品種是中早39。試驗過程中，一開始插種正常，定位精度基本能達到±2.5 cm，現場直線度比較好；但由于久保田插秧機與自動駕駛設備配置好以后第一次下田作業，自動駕駛插種只試驗了50 m 左右就出現故障，整個自動駕駛系統不起作用，暫停了試驗。

第二次試驗：2021 年6 月單季晚稻播種季節，選擇在蘭亭街道黃賢村閭品質大戶承包田內，仍舊采用久保田插秧機配聯適自動駕駛設備，選用的水稻品種是越光。自動駕駛設備由于第一次試驗出現故障，經廠方多次調整后，再次下田作業。試驗開始階段，插秧機能做到自動駕駛，插秧也正常，基本符合無人插秧要求；但在插種了333 m2左右后，插秧機出現部分空秧情況，經廠方人員調試后，這個空秧情況仍多次出現，設備需回廠進行綜合調試。

經過兩次試驗后，試驗人員認為聯適自動駕駛設備后置久保田插秧機現階段還存在互相磨合的問題：一是自動駕駛設備不能控制自動轉彎，只能做到控制直行自動駕駛，轉彎的時候需要人工輔助，存在駕駛控制上的缺陷；二是自動駕駛插秧過程中經常性插空秧，說明中央控制器對插秧機的控制還沒有完全調試到位，缺乏有效控制。對于這些問題，廠方經過調整后，應該能馬上解決。盡管兩次試驗不是很理想，但是試驗還是有所收獲，在試驗過程中，試驗人員發現自動駕駛的直線度非常好，導航的精度還是可以的，基本能控制在±2.5 cm 范圍內，這比人工駕駛有了很大的進步。

第三次試驗：2021 年7 月連作晚稻播種季節，選擇在蘭亭街道黃賢村閭品質大戶承包田內，新采用了星月神2ZG-8SA 高速插秧機配華測的NX507 自動駕駛設備，選用的水稻品種是寧88。這次試驗比前兩次有了一點進步，共插種了2 hm2左右。因為用的是北斗的導航系統，精度也能控制在±2.5 cm 范圍內，插秧機基本達到了自動行走、自動轉彎的目標，插秧機插秧速度也還可以，跟久保田插秧機速度差不多，基本插秧效率在0.26 hm2/h 以上。缺點是180°轉彎的時候，沒有像人工駕駛一樣把方向打到底而實現迅速轉彎，而是慢慢調整，導致轉彎速度不夠，轉彎的地方會有1 m2左右的喇叭口出現空秧。試驗人員跟廠方技術人員探討后，一致認為需要軟件開發人員修改軟件，大概到2022 年插種時基本可解決上述問題。

3 試驗效果

總的來講，三次試驗有得有失，但基本達到了自動駕駛插秧機試驗的要求：一是實現自動駕駛插秧，插秧機上只需要一個送秧人員即可；二是實現精度控制，自動駕駛的精度都能控制在±2.5 cm 范圍內，而人工駕駛一般都在±10 cm 左右；三是實現了后臺作業軌跡記錄，為后期管理提供數據支撐。

4 試驗總結

4.1 經濟效益分析

（1）土地增效收益。在插秧作業中，通過自動控制系統自動調節間距，減少作業中的重復和遺漏，可提高土地利用率3%左右。以柯橋區水稻種植為例，單季晚稻產量為9 750 kg/hm2，連晚產量為6 750 kg/hm2，平均產量為8 250 kg/hm2，稻谷平均價格為3 元/kg，按提高土地利用率3%計算，可增加收入742.5 元/hm2。

（2）人工節約收益。一個插秧機駕駛員人工費用基本上要500～600 元/d，按平均550 元/d、插種效率2.67 hm2/d 計算，可節約人工費用約206 元/hm2。

（3）其他收益?；谧詣玉{駛直線度好、交接行穩定的特點，可減少種子、肥料、農藥、油料的浪費，同時也減少傷苗、漏收和打藥重漏帶來的經濟損失。綜合效益可提高225 元/hm2左右。

綜上所述，使用自動駕駛插秧機大面積插種，可平均增收1 173.5 元/hm2。

4.2 自動駕駛推廣分析

經過自動駕駛插秧機的試驗，發現現階段不同品牌的自動駕駛設備只要與各品牌插秧機再進行磨合調整就可大規模推廣，硬件都已成熟，軟件控制上還有些小問題，但實現插秧機自動駕駛已不難。

試驗中，在插秧機上安裝了三個部件：一是控制器，集成了高精度慣導系統的接收機及控制器，安裝在駕駛室內，能夠接收基站信號，并精確定位出插秧機當前位置；二是顯示器，可進行管理操作，固定在車內右側；三是電動方向盤，更換原車方向盤，由系統給出的指令直接控制方向盤轉動，最終達到轉向的自動控制。根據駕駛和作業原理，只要把這些設備安裝在收割機、拖拉機、自走式噴霧機等農業機械上，對這些農業機械進行適當的改造，基本也能實現無人駕駛，真正做到精耕細作，實現農機智能化作業。