GPS自動(dòng)導(dǎo)航在農(nóng)用拖拉機(jī)上的推廣與應(yīng)用分析

石家莊市農(nóng)業(yè)機(jī)械化推廣站 吳鵬坤

農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展催動(dòng)人們不斷的思考優(yōu)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的方式，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)度和精準(zhǔn)度，降低勞動(dòng)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，因而產(chǎn)生了很多農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工具。農(nóng)用拖拉機(jī)是農(nóng)業(yè)大面積種植的重要生產(chǎn)工具，將GPS自動(dòng)導(dǎo)航應(yīng)用到農(nóng)用拖拉機(jī)上，極大的提高了農(nóng)用拖拉機(jī)的精準(zhǔn)度，提高農(nóng)用拖拉機(jī)的應(yīng)用效率和經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展。

1 拖拉機(jī)GPS自動(dòng)導(dǎo)航概述

在現(xiàn)代的生活中，GPS對(duì)于很多人來說都已經(jīng)不陌生。GPS的相關(guān)知識(shí)不僅僅被納入中國(guó)義務(wù)教育階段的地理書，而且我們?nèi)粘Ｉ钪械氖謾C(jī)定位與地圖導(dǎo)航都是GPS的具體應(yīng)用。GPS的特點(diǎn)很清晰，除了不限制時(shí)間地點(diǎn)使用外，還具有高準(zhǔn)確度、高速度和低成本的特點(diǎn)。拖拉機(jī)GPS自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)主要有兩個(gè)方面。一方面是基站。拖拉機(jī)GPS自動(dòng)導(dǎo)航的基站建設(shè)主要包括接收器和服務(wù)器。另一方面是拖拉機(jī)車載，主要的組成設(shè)備包括傳感器、接收機(jī)、天線和導(dǎo)航控制系統(tǒng)等。拖拉機(jī)GPS自動(dòng)導(dǎo)航的基本運(yùn)用原理是管理人員先在GPS上設(shè)置好拖拉機(jī)的路線和導(dǎo)航模式，通過接收器和衛(wèi)星定位來保證拖拉機(jī)是根據(jù)既定的設(shè)定進(jìn)行運(yùn)作的，并經(jīng)過傳感器將基站的指令傳遞到拖拉機(jī)的輪子，最終使拖拉機(jī)的作業(yè)精準(zhǔn)度能夠到達(dá)2.5厘米左右。

2 農(nóng)用拖拉機(jī)GPS自動(dòng)導(dǎo)航的應(yīng)用

2.1 設(shè)備功用

GPS自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)是由天線、服務(wù)器、光靶、傳感器、控制器和液壓閥組成的系統(tǒng)。天線的功用主要在于接收GPS的衛(wèi)星傳來的信號(hào)。服務(wù)器主要是存放在基站中，用來傳輸通信信息，并發(fā)出高精度差分指令。光靶的功用相當(dāng)于是天線和控制器的連接器。天線收到衛(wèi)星發(fā)送的信號(hào)后傳遞給光靶，光靶再將信號(hào)的內(nèi)容進(jìn)行分解，并將分解的內(nèi)容傳遞給控制器，使得控制器能夠根據(jù)指令進(jìn)行操作。傳感器在農(nóng)用拖拉機(jī)GPS自動(dòng)導(dǎo)航的功用主要是拖拉機(jī)的方向控制和轉(zhuǎn)向角度控制?？刂破髟诮邮盏焦獍兄噶詈缶蜁?huì)將這個(gè)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(shí)現(xiàn)拖拉機(jī)的運(yùn)作。

2.2 管理員操作步驟

在認(rèn)知農(nóng)用拖拉機(jī)GPS自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)備功用后，我們應(yīng)當(dāng)了解管理員操作拖拉機(jī)的步驟，主要分為開機(jī)、導(dǎo)航模式設(shè)定、作業(yè)幅寬設(shè)定、AB直線設(shè)定和自動(dòng)駕駛五部分。第一步驟是開機(jī)，管理員開啟拖拉機(jī)后，進(jìn)入管理界面點(diǎn)擊開啟自動(dòng)駕駛按鈕，然后等待GPS信號(hào)連接。當(dāng)衛(wèi)星圖標(biāo)顏色變成綠色才能進(jìn)行下一步操作。第二步驟是導(dǎo)航模式設(shè)定，上一步按OK按鍵后才算結(jié)束，然后界面會(huì)出現(xiàn)多種作業(yè)模式可供選擇。一般農(nóng)用的作業(yè)模式是AB直線導(dǎo)航模式。這種模式的工作方式就是把地的兩頭設(shè)為A點(diǎn)和B點(diǎn)，然后拖拉機(jī)在AB兩點(diǎn)之間來回往返的進(jìn)行工作，直至完成全部作業(yè)的作業(yè)模式。設(shè)定完成后按OK按鍵進(jìn)入下一個(gè)操作界面。第三步驟是作業(yè)幅寬設(shè)定。作業(yè)幅寬的設(shè)定主要設(shè)定的是拖拉機(jī)上的農(nóng)具寬度，這只需要管理員拖動(dòng)界面上的三角符號(hào)來進(jìn)行幅寬大小的設(shè)定，往上是增大作業(yè)幅寬，往下是減少作業(yè)幅寬，設(shè)置完成后按OK按鍵。第四步驟是AB直線設(shè)定。A為起點(diǎn)，管理員需要把拖拉機(jī)開到起點(diǎn)A處，然后在界面點(diǎn)擊OK。這時(shí)系統(tǒng)就會(huì)記錄下A點(diǎn)的位置，并在界面中顯示字母A。同樣的，以B為終點(diǎn)，管理員需要將拖拉機(jī)開到B處，以同樣的方式進(jìn)行設(shè)置從而確定B點(diǎn)。當(dāng)AB兩點(diǎn)確定后，AB直線就確定了。需要注意的是AB只是確定拖拉機(jī)作業(yè)的直線，但是并不意味著拖拉機(jī)僅僅沿著AB直線行走作業(yè)，而是沿著AB直線平行的直線進(jìn)行作業(yè)，最多可延長(zhǎng)1000條AB平行直線進(jìn)行作業(yè)。第五步驟是自動(dòng)駕駛。當(dāng)AB直線設(shè)置完成后，管理員需要將拖拉機(jī)開到作業(yè)地面中，這時(shí)候的會(huì)在界面有一個(gè)三角形的符號(hào)。這個(gè)符號(hào)代表的是拖拉機(jī)機(jī)身是否在AB直線的平行直線范圍內(nèi)，如果拖拉機(jī)已經(jīng)擺正了，那么自動(dòng)駕駛的按鈕就會(huì)顯示成黃色。管理員按動(dòng)自動(dòng)駕駛按鈕，拖拉機(jī)進(jìn)入自動(dòng)駕駛狀態(tài)，三角符號(hào)和自動(dòng)駕駛的按鈕都會(huì)由此變成綠色，管理員就可以不用在方向控制上花費(fèi)精力了，雙手可以離開拖拉機(jī)的方向盤。如果在作業(yè)途中發(fā)生突發(fā)事情，拖拉機(jī)退出自動(dòng)駕駛模式的方式也很簡(jiǎn)單，只需要管理員轉(zhuǎn)動(dòng)一下方向盤，拖拉機(jī)就自動(dòng)退出自動(dòng)駕駛狀態(tài)，人手可控制拖拉機(jī)的運(yùn)作。

2.3 使用注意事項(xiàng)

農(nóng)用拖拉機(jī)GPS自動(dòng)導(dǎo)航的使用雖然便捷了人們的生產(chǎn)生活，但是在使用過程中也有一些事項(xiàng)需要注意的，本文提出來的注意事項(xiàng)主要有兩點(diǎn)。第一點(diǎn)，AB直線取點(diǎn)。農(nóng)用拖拉機(jī)GPS導(dǎo)航常用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的是AB直線模式，這個(gè)模式是需要選擇A點(diǎn)和B點(diǎn)的。但是AB兩點(diǎn)的選擇是需要充分的考慮田地的形狀來進(jìn)行科學(xué)的取點(diǎn)，以便于達(dá)到土地的最高利用率，降低土壤浪費(fèi)。AB取點(diǎn)應(yīng)當(dāng)遵循長(zhǎng)邊取點(diǎn)的原則，即A點(diǎn)必在田地的長(zhǎng)邊取點(diǎn)，B點(diǎn)如果田地的形狀允許的話，也應(yīng)當(dāng)選擇對(duì)面方向的長(zhǎng)邊，如果B點(diǎn)沒有合適的長(zhǎng)邊可供選擇，退而求其次也是可以的。第二點(diǎn)，地頭障礙物的排除。農(nóng)用拖拉機(jī)GPS自動(dòng)導(dǎo)航的應(yīng)用雖然能夠減少勞動(dòng)力的使用，但是只能按照人類既定設(shè)置的路線進(jìn)行運(yùn)作，不能智能的避開地頭的障礙物。這需要人為的先進(jìn)行地頭障礙物排除，提高拖拉機(jī)作業(yè)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(yè)區(qū)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(yè)的時(shí)候，需要將自動(dòng)駕駛與手動(dòng)駕駛兩個(gè)相結(jié)合起來，避免發(fā)生安全事故。

3 農(nóng)用拖拉機(jī)GPS自動(dòng)導(dǎo)航效益分析

3.1 經(jīng)濟(jì)效益

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中采用農(nóng)用拖拉機(jī)GPS自動(dòng)導(dǎo)航所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益是值得肯定的，主要表現(xiàn)在作業(yè)時(shí)間、工資支出和農(nóng)具補(bǔ)貼三個(gè)方面帶來的經(jīng)濟(jì)效益。從作業(yè)時(shí)間來分析，相對(duì)于人為操作拖拉機(jī)的作業(yè)受到駕駛員的工作狀態(tài)和休息時(shí)間的限制，采用GPS自動(dòng)導(dǎo)航的農(nóng)用拖拉機(jī)可以不知疲倦，日夜兼程的進(jìn)行工作，并且工作的質(zhì)量都是根據(jù)既定的程序進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，極大的提高了作業(yè)的效率，延長(zhǎng)工作時(shí)間。以迪爾-1204型拖拉機(jī)為例來進(jìn)行分析，這是一臺(tái)國(guó)產(chǎn)的已裝有GPS自動(dòng)導(dǎo)航型號(hào)的農(nóng)用拖拉機(jī)。這輛可以每天夜里增加20hm2的作業(yè)量，每年可以為農(nóng)民新增5萬(wàn)元左右的收入。而且根據(jù)實(shí)踐統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，采用農(nóng)用拖拉機(jī)GPS自動(dòng)導(dǎo)航進(jìn)行作業(yè)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(wàn)元。從工資支出來分析，采用農(nóng)用拖拉機(jī)GPS自動(dòng)導(dǎo)航進(jìn)行作業(yè)，可以減少駕駛員的使用，可以一個(gè)管理員管理多個(gè)拖拉機(jī)。人員在工作中僅僅起到的是監(jiān)管和避免突發(fā)事件的作用。根據(jù)駕駛員的平均薪資來看，一個(gè)拖拉機(jī)的駕駛員平均月薪在1萬(wàn)左右，減少雇傭駕駛員就意味著減少工資支出。從農(nóng)具補(bǔ)貼來分析，我國(guó)有專門的政策規(guī)定對(duì)農(nóng)具進(jìn)行補(bǔ)貼，其中一臺(tái)GPS自動(dòng)導(dǎo)航農(nóng)用拖拉機(jī)，國(guó)家補(bǔ)貼3萬(wàn)元左右。

3.2 社會(huì)效益

采用GPS自動(dòng)導(dǎo)航農(nóng)用拖拉機(jī)帶來的社會(huì)效益主要是勞動(dòng)力供給和社會(huì)建設(shè)兩個(gè)方面。從勞動(dòng)力供給來分析，GPS自動(dòng)導(dǎo)航農(nóng)用拖拉機(jī)在一定程度上是科技解放勞動(dòng)力的重要體現(xiàn)，而被解放的勞動(dòng)力就會(huì)到勞務(wù)市場(chǎng)中進(jìn)行謀職，提高勞動(dòng)力市場(chǎng)的活力。從社會(huì)建設(shè)來分析，社會(huì)建設(shè)離不開經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，而采用GPS自動(dòng)導(dǎo)航農(nóng)用拖拉機(jī)能夠節(jié)省開支，提高居民收入，能夠在一定程度上提高當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展，促進(jìn)當(dāng)?shù)氐纳鐣?huì)建設(shè)，尤其是新農(nóng)村建設(shè)。

3.3 科技效益

GPS自動(dòng)導(dǎo)航應(yīng)用于農(nóng)用拖拉機(jī)的科技效益一方面體現(xiàn)在科技的創(chuàng)新，另一方面促進(jìn)了科技的發(fā)展。從科技創(chuàng)新來分析，GPS自動(dòng)導(dǎo)航常用于軍事領(lǐng)域、汽車領(lǐng)域或者智能手機(jī)領(lǐng)域，這個(gè)技術(shù)尚處于深度發(fā)展階段，尚未完全成熟。將GPS自動(dòng)導(dǎo)航與農(nóng)用拖拉機(jī)進(jìn)行結(jié)合，將科技技術(shù)運(yùn)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，是技術(shù)運(yùn)用的創(chuàng)新，也是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活的創(chuàng)新。從科技發(fā)展來分析，GPS自動(dòng)導(dǎo)航農(nóng)業(yè)拖拉機(jī)的使用能夠推動(dòng)GPS技術(shù)的發(fā)展。因?yàn)樵谑褂眠^程中遇到的問題亟待人們?nèi)ソ鉀Q，從問題解決和程序優(yōu)化中完善我國(guó)的GPS技術(shù)。

4 應(yīng)用過程中存在的問題及優(yōu)化措施

4.1 信號(hào)連接

由于GPS自動(dòng)導(dǎo)航農(nóng)用拖拉機(jī)的工作原理需要地面發(fā)送信息給衛(wèi)星，再由衛(wèi)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(jī)的運(yùn)作嚴(yán)重受到信息的影響。這個(gè)問題如果在光纖全覆蓋的地區(qū)應(yīng)當(dāng)不是問題，但是我國(guó)的東北部分偏遠(yuǎn)地區(qū)的信號(hào)建設(shè)尚未實(shí)現(xiàn)全覆蓋，所以可能會(huì)遇到這個(gè)問題，信息連接不暢會(huì)導(dǎo)致拖拉機(jī)運(yùn)作不順，影響工作效率。筆者建議國(guó)家加強(qiáng)基建建設(shè)，促進(jìn)我國(guó)的網(wǎng)絡(luò)全覆蓋，降低東北地區(qū)的信號(hào)盲區(qū)，促進(jìn)農(nóng)業(yè)大面積生產(chǎn)。

4.2 應(yīng)用地理區(qū)域

目前，我國(guó)的GPS自動(dòng)導(dǎo)航農(nóng)用拖拉機(jī)主要應(yīng)用的地理區(qū)域主要是東北地區(qū)。一方面，東北地區(qū)的農(nóng)作物種植基本上都是大面積種植，采用GPS自動(dòng)導(dǎo)航農(nóng)用拖拉機(jī)進(jìn)行機(jī)械化種植更為經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。另一方面，東北地區(qū)平原為主，地勢(shì)平坦，適合拖拉機(jī)運(yùn)作。但是東北地區(qū)的優(yōu)勢(shì)不代表我國(guó)其他區(qū)域也有，比如西南地區(qū)多山地高原，這導(dǎo)致了GPS自動(dòng)導(dǎo)航農(nóng)用拖拉機(jī)的應(yīng)用地理區(qū)域受限。筆者建議加大對(duì)GPS自動(dòng)導(dǎo)航農(nóng)用拖拉機(jī)的研發(fā)，使得其能夠適應(yīng)地勢(shì)不平坦區(qū)域的種植，提高GPS自動(dòng)導(dǎo)航農(nóng)用拖拉機(jī)在我國(guó)的應(yīng)用范圍。

5 結(jié)論

GPS自動(dòng)導(dǎo)航應(yīng)用到農(nóng)用拖拉機(jī)是我國(guó)十分重視的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)和我國(guó)東北地區(qū)主要的農(nóng)業(yè)種植工具?，F(xiàn)階段的GPS自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)雖然仍存在一些問題尚未完全解決，但是不妨礙GPS自動(dòng)導(dǎo)航農(nóng)用拖拉機(jī)所帶來的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和科技效益。采用GPS自動(dòng)導(dǎo)航農(nóng)用拖拉機(jī)進(jìn)行作業(yè)能夠極大的促進(jìn)我國(guó)農(nóng)業(yè)大面積種植的發(fā)展。