GPS自動導航在農用拖拉機上的推廣與應用分析

石家莊市農業機械化推廣站 吳鵬坤

農業現代化的發展催動人們不斷的思考優化農業生產的方式，提高農業生產的標準度和精準度，降低勞動人員的勞動強度，因而產生了很多農業生產工具。農用拖拉機是農業大面積種植的重要生產工具，將GPS自動導航應用到農用拖拉機上，極大的提高了農用拖拉機的精準度，提高農用拖拉機的應用效率和經濟效益，促進農業發展。

1 拖拉機GPS自動導航概述

在現代的生活中，GPS對于很多人來說都已經不陌生。GPS的相關知識不僅僅被納入中國義務教育階段的地理書，而且我們日常生活中的手機定位與地圖導航都是GPS的具體應用。GPS的特點很清晰，除了不限制時間地點使用外，還具有高準確度、高速度和低成本的特點。拖拉機GPS自動導航系統主要有兩個方面。一方面是基站。拖拉機GPS自動導航的基站建設主要包括接收器和服務器。另一方面是拖拉機車載，主要的組成設備包括傳感器、接收機、天線和導航控制系統等。拖拉機GPS自動導航的基本運用原理是管理人員先在GPS上設置好拖拉機的路線和導航模式，通過接收器和衛星定位來保證拖拉機是根據既定的設定進行運作的，并經過傳感器將基站的指令傳遞到拖拉機的輪子，最終使拖拉機的作業精準度能夠到達2.5厘米左右。

2 農用拖拉機GPS自動導航的應用

2.1 設備功用

GPS自動導航系統是由天線、服務器、光靶、傳感器、控制器和液壓閥組成的系統。天線的功用主要在于接收GPS的衛星傳來的信號。服務器主要是存放在基站中，用來傳輸通信信息，并發出高精度差分指令。光靶的功用相當于是天線和控制器的連接器。天線收到衛星發送的信號后傳遞給光靶，光靶再將信號的內容進行分解，并將分解的內容傳遞給控制器，使得控制器能夠根據指令進行操作。傳感器在農用拖拉機GPS自動導航的功用主要是拖拉機的方向控制和轉向角度控制。控制器在接收到光靶指令后就會將這個指令共享給液壓閥，使得指令被液壓油獲取，從而控制油的流向和流量，實現拖拉機的運作。

2.2 管理員操作步驟

在認知農用拖拉機GPS自動導航系統的設備功用后，我們應當了解管理員操作拖拉機的步驟，主要分為開機、導航模式設定、作業幅寬設定、AB直線設定和自動駕駛五部分。第一步驟是開機，管理員開啟拖拉機后，進入管理界面點擊開啟自動駕駛按鈕，然后等待GPS信號連接。當衛星圖標顏色變成綠色才能進行下一步操作。第二步驟是導航模式設定，上一步按OK按鍵后才算結束，然后界面會出現多種作業模式可供選擇。一般農用的作業模式是AB直線導航模式。這種模式的工作方式就是把地的兩頭設為A點和B點，然后拖拉機在AB兩點之間來回往返的進行工作，直至完成全部作業的作業模式。設定完成后按OK按鍵進入下一個操作界面。第三步驟是作業幅寬設定。作業幅寬的設定主要設定的是拖拉機上的農具寬度，這只需要管理員拖動界面上的三角符號來進行幅寬大小的設定，往上是增大作業幅寬，往下是減少作業幅寬，設置完成后按OK按鍵。第四步驟是AB直線設定。A為起點，管理員需要把拖拉機開到起點A處，然后在界面點擊OK。這時系統就會記錄下A點的位置，并在界面中顯示字母A。同樣的，以B為終點，管理員需要將拖拉機開到B處，以同樣的方式進行設置從而確定B點。當AB兩點確定后，AB直線就確定了。需要注意的是AB只是確定拖拉機作業的直線，但是并不意味著拖拉機僅僅沿著AB直線行走作業，而是沿著AB直線平行的直線進行作業，最多可延長1000條AB平行直線進行作業。第五步驟是自動駕駛。當AB直線設置完成后，管理員需要將拖拉機開到作業地面中，這時候的會在界面有一個三角形的符號。這個符號代表的是拖拉機機身是否在AB直線的平行直線范圍內，如果拖拉機已經擺正了，那么自動駕駛的按鈕就會顯示成黃色。管理員按動自動駕駛按鈕，拖拉機進入自動駕駛狀態，三角符號和自動駕駛的按鈕都會由此變成綠色，管理員就可以不用在方向控制上花費精力了，雙手可以離開拖拉機的方向盤。如果在作業途中發生突發事情，拖拉機退出自動駕駛模式的方式也很簡單，只需要管理員轉動一下方向盤，拖拉機就自動退出自動駕駛狀態，人手可控制拖拉機的運作。

2.3 使用注意事項

農用拖拉機GPS自動導航的使用雖然便捷了人們的生產生活，但是在使用過程中也有一些事項需要注意的，本文提出來的注意事項主要有兩點。第一點，AB直線取點。農用拖拉機GPS導航常用于農業生產的是AB直線模式，這個模式是需要選擇A點和B點的。但是AB兩點的選擇是需要充分的考慮田地的形狀來進行科學的取點，以便于達到土地的最高利用率，降低土壤浪費。AB取點應當遵循長邊取點的原則，即A點必在田地的長邊取點，B點如果田地的形狀允許的話，也應當選擇對面方向的長邊，如果B點沒有合適的長邊可供選擇，退而求其次也是可以的。第二點，地頭障礙物的排除。農用拖拉機GPS自動導航的應用雖然能夠減少勞動力的使用，但是只能按照人類既定設置的路線進行運作，不能智能的避開地頭的障礙物。這需要人為的先進行地頭障礙物排除，提高拖拉機作業的安全性。常見的地頭障礙物有石頭、排水溝、電線桿和水井。石頭可以人為的提前搬離作業區域，但是排水溝、電線桿和水井就難以清除，這需要管理員在作業的時候，需要將自動駕駛與手動駕駛兩個相結合起來，避免發生安全事故。

3 農用拖拉機GPS自動導航效益分析

3.1 經濟效益

在農業生產中采用農用拖拉機GPS自動導航所產生的經濟效益是值得肯定的，主要表現在作業時間、工資支出和農具補貼三個方面帶來的經濟效益。從作業時間來分析，相對于人為操作拖拉機的作業受到駕駛員的工作狀態和休息時間的限制，采用GPS自動導航的農用拖拉機可以不知疲倦，日夜兼程的進行工作，并且工作的質量都是根據既定的程序進行標準化作業，極大的提高了作業的效率，延長工作時間。以迪爾-1204型拖拉機為例來進行分析，這是一臺國產的已裝有GPS自動導航型號的農用拖拉機。這輛可以每天夜里增加20hm2的作業量，每年可以為農民新增5萬元左右的收入。而且根據實踐統計數據表明，采用農用拖拉機GPS自動導航進行作業的工作效率比人工的工作效率高5%左右，每年能夠增收0.325萬元。從工資支出來分析，采用農用拖拉機GPS自動導航進行作業，可以減少駕駛員的使用，可以一個管理員管理多個拖拉機。人員在工作中僅僅起到的是監管和避免突發事件的作用。根據駕駛員的平均薪資來看，一個拖拉機的駕駛員平均月薪在1萬左右，減少雇傭駕駛員就意味著減少工資支出。從農具補貼來分析，我國有專門的政策規定對農具進行補貼，其中一臺GPS自動導航農用拖拉機，國家補貼3萬元左右。

3.2 社會效益

采用GPS自動導航農用拖拉機帶來的社會效益主要是勞動力供給和社會建設兩個方面。從勞動力供給來分析，GPS自動導航農用拖拉機在一定程度上是科技解放勞動力的重要體現，而被解放的勞動力就會到勞務市場中進行謀職，提高勞動力市場的活力。從社會建設來分析，社會建設離不開經濟的發展，而采用GPS自動導航農用拖拉機能夠節省開支，提高居民收入，能夠在一定程度上提高當地的經濟發展，促進當地的社會建設，尤其是新農村建設。

3.3 科技效益

GPS自動導航應用于農用拖拉機的科技效益一方面體現在科技的創新，另一方面促進了科技的發展。從科技創新來分析，GPS自動導航常用于軍事領域、汽車領域或者智能手機領域，這個技術尚處于深度發展階段，尚未完全成熟。將GPS自動導航與農用拖拉機進行結合，將科技技術運用到農業生產中，是技術運用的創新，也是農業生產生活的創新。從科技發展來分析，GPS自動導航農業拖拉機的使用能夠推動GPS技術的發展。因為在使用過程中遇到的問題亟待人們去解決，從問題解決和程序優化中完善我國的GPS技術。

4 應用過程中存在的問題及優化措施

4.1 信號連接

由于GPS自動導航農用拖拉機的工作原理需要地面發送信息給衛星，再由衛星將信息反饋給地面的光靶，然后傳遞出去。在這一過程中，拖拉機的運作嚴重受到信息的影響。這個問題如果在光纖全覆蓋的地區應當不是問題，但是我國的東北部分偏遠地區的信號建設尚未實現全覆蓋，所以可能會遇到這個問題，信息連接不暢會導致拖拉機運作不順，影響工作效率。筆者建議國家加強基建建設，促進我國的網絡全覆蓋，降低東北地區的信號盲區，促進農業大面積生產。

4.2 應用地理區域

目前，我國的GPS自動導航農用拖拉機主要應用的地理區域主要是東北地區。一方面，東北地區的農作物種植基本上都是大面積種植，采用GPS自動導航農用拖拉機進行機械化種植更為經濟實惠。另一方面，東北地區平原為主，地勢平坦，適合拖拉機運作。但是東北地區的優勢不代表我國其他區域也有，比如西南地區多山地高原，這導致了GPS自動導航農用拖拉機的應用地理區域受限。筆者建議加大對GPS自動導航農用拖拉機的研發，使得其能夠適應地勢不平坦區域的種植，提高GPS自動導航農用拖拉機在我國的應用范圍。

5 結論

GPS自動導航應用到農用拖拉機是我國十分重視的農業生產技術和我國東北地區主要的農業種植工具。現階段的GPS自動導航技術雖然仍存在一些問題尚未完全解決，但是不妨礙GPS自動導航農用拖拉機所帶來的經濟效益、社會效益和科技效益。采用GPS自動導航農用拖拉機進行作業能夠極大的促進我國農業大面積種植的發展。