关于新疆建设兵团农机应用卫星导航的考察报告

湖北省农机化技术推广总站 任耀武 李翔

为学习和借鉴新疆建设兵团农机应用卫星导航的经验，适时推动《湖北省北斗导航应用示范项目—现代农业应用示范项目》的落地实施。经省农机局批准，省总站于2015年4月15～21日组织宜昌、襄阳、天门等地农机局、农机推广站和农机合作社有关人员实地考察了新疆建设兵团第五师、第六师、第八师及下属部分团场、芳草湖农场、共青团农场、彤鑫农机合作社、银丰农机装备公司等10多个地方；通过召开座谈会、观摩作业现场和与机手、企业交流等形式，了解了新疆兵团利用卫星导航自动驾驶技术在棉花精量直播中应用的成功经验。

1 新疆兵团农机应用卫星导航自动驾驶的基本情况

新疆及兵团有3 000多万亩（1hm2=15亩）棉花面积，现在主要依靠机械化作业，因机采棉需要对机械化播种要求的精度高，卫星导航自动驾驶技术可以很好解决这个问题。从2012年开始在兵团第一、六、八师开展了卫星导航自动驾驶技术的引进、试验、示范工作，主要是美国的GPS产品；2013年有近100套卫星导航设备在各师团场进行试验示范，该技术在播种、犁地作业上效果显著。因此，从2014年以来，兵团各师要求安装卫星导航自动驾驶的热情高涨，从过去仅为美国GPS的产品到国产北斗、美国GPS和俄罗斯GLONASS的兼容产品。截止目前，已新增卫星导航设备近800套。据预测分析，新疆及兵团将有3万套的需求空间，预计2015年累计将达2 000套。

卫星导航自动驾驶技术是通过高精度的卫星定位系统来测定农业机械的运动状态，通过液压驱动控制或者方向盘驱动控制农业机械的转向系统，使农业机械按照设定的路线自动行驶，无需驾驶员操作方向盘的一项技术。目前，为兵团提供卫星导航自动驾驶技术装备的公司主要有：广州中海达、上海司南、南京天辰礼达、北京合众思壮、北京盛恒天宝、北京麦格天农等6家公司。卫星导航自动驾驶技术在棉花播种上的应用，全国农机行业院士陈学庚教授对此总结为十大作用和好处：一是提高作业精度。接茬精度可控制在2～3 cm，1 000m播行垂直误差小于3 cm。机手的驾驶水平不受严格限制，具备基本操作技能即可承担；二是提高机车利用率。自动导航系统用于播种不受光线限制，实现了全天不间断作业。做到了适时播种，不误农时，同时减少了农机具数量上的投入，农机具保有量可适当减少；三是提高采棉机的采净率。由于播行端直、接茬准确，突破了长期以来棉花“播行不直、接行不准”的瓶颈制约，为实现田间作业标准化奠定了良好的基础。与人工驾驶拖拉机播种作业相比较，可使采棉机的采净率提高2%～3%，亩增加收入60～90元；四是提高土地利用率。卫星导航拖拉机自动驾驶技术用于播种作业，交接行的精准度和播行直线度，可使土地利用率至少提高0.5%～1%，减少了无效的农资消耗，增加了农作物产量；五是提高中耕施肥作业质量。卫星导航拖拉机自动驾驶技术用于播种甜菜、玉米、番茄等中耕作物，中耕作业中保护带宽度的缩小，伤苗率和漏耕率的减少，肥料利用率增加，除草和松土效果的增强，至少可提高作物产量2%～3%；六是提高植保作业质量。卫星导航拖拉机自动驾驶技术用于播前喷洒除草剂，田管阶段喷洒作物生长调节剂，秋后喷洒化学脱叶催熟剂，可确保接茬准确、施药精确、不重不漏，减少了化学药剂对土壤产生污染；七是提高灾害重播作业质量水平。卫星导航拖拉机自动驾驶技术用于农田灾后重播，经济效益尤其显著，不影响棉花机械采收，这是人工驾驶拖拉机播种无法做到的。新疆春季自然灾害频繁，抗灾重播面积一般在20%以上，2014年灾害重播面积超过30%；八是提高残膜回收率。残膜回收是新疆棉花生产中出现的新问题，残膜回收迫切需要卫星导航拖拉机自动驾驶技术，可精确找准铺膜轨迹，将膜边挖出，使残膜回收率提高8%～10%以上；九是提高中耕作物基肥的利用率。卫星导航拖拉机自动驾驶技术可改变棉花、玉米、番茄等中耕作物传统施基肥的方式，全耕层施肥是农业部多年来推广的化肥深施技术，种肥同行深施作业模式，只有拖拉机安装了自动导航系统方可满足要求。初步估算，种肥同行的肥料利用率至少可提高一倍；不仅节约了成本，同时减少了化肥对土壤的污染；十是降低劳动强度。在农田作业过程中，卫星导航自动驾驶技术能有效设定作业路线并自动行驶，驾驶操作人员不用时刻紧握方向盘，可以将更多的时间和精力投入在观察农机具的工作状况上，工作变得更轻松更有效，安全系数大大提高，同时由于驾驶员得到解放，人工也可以节省。

2 新疆兵团农机应用卫星导航的主要做法

（1）领导重视。兵团把发展卫星导航自动驾驶系统作为保障棉花生产的重要措施来抓，制定了发展计划，培训了机手，编制了作业标准，不断跟踪解决应用中的技术问题，进行田间对比试验和技术指标测试，创办一批示范样板，培养和宣传一批先进典型。兵团提出2018年在棉花播种上基本普及推广该项技术。

（2）资金保障。由于卫星导航自动驾驶系统费用较高，兵团各级在充分利用农机购置补贴的情况下，从兵团到师、团各级都出台了金额不等的补助标准，大大降低了卫星自动驾驶系统的价格，减轻了农户的经济压力，使得农户购买卫星导航自动驾驶系统的意愿增强。

（3）体制优势。兵团实行严格的作业许可证管理制度，不仅对机手作业资质和作业质量要求高，而且对各级团场连队的作业进度和质量也有严格的考核，便于新技术推广。

3 目前存在的主要问题

（1）价格偏高。现在一套卫星导航自动驾驶系统平均价格在10～12万元，虽然有各级补助，但落在农户身上仍然要2～3万元，对农户的经济压力还是存在的。

（2）性能稳定性有待提高。卫星导航自动驾驶系统在卫星信号不稳定或者设备断电重启时，自我纠偏能力较弱，导致精度偏差较大，影响作业精度和效果。

（3）售后维护成本较高。由于农机操作人员年龄普遍较大，文化程度较低，对高科技新设备的接受能力较慢，培训难度较高，加之用户主要位于广大农村，交通不便，也影响设备的有效合理使用。

（4）设备改造费时费工。由于卫星导航自动驾驶系统是在农机出厂后再来进行改装的，不仅要另外花费大量的人力和时间，对农机的本身性能或多或少都有一定的影响。

4 对湖北省北斗卫星导航应用的启示和建议

最近，总装备部与省政府联合批复了我省北斗导航应用示范项目，其中现代农业应用示范子项目就要进入实施阶段了。根据新疆兵团的应用经验，结合湖北省实际，特提出如下建议：

（1）先推广北斗导航自动驾驶技术。推广该项技术相对较成熟，新疆和黑龙江都有大量应用案例和成功经验。新疆兵团的经验核心是生产规模大和作业要求精度高的，推广该项技术效果好的。湖北省目前棉花生产都不满足这个条件。目前，湖北省可能应用在大型合作社和农场的水稻机插秧上会有效果。前不久，我们在天门的试验表明，可以减少一半的人工成本，确保插秧行直均匀，将有利水稻后期生长和丰产。在江汉平原和鄂北岗地的大型专业合作社和农场，耕整地、播种、施肥、打药等大面积作业上也能发挥效果。为此，湖北省要学习和借鉴新疆经验，地方也要给予必要的资金扶持。同时，应加快适合机械作业的江汉平原和鄂北岗地土地流转步伐，加大小田改大田，配套机耕道的土地整理项目建设，形成更多更大的集中连片耕地。当前，重点扶持一些基础条件好的合作社和家庭农场的土地整理项目建设。

（2）先办试验样板再示范推广。新疆兵团已经试验推广了几年，并在持续进行技术性能对比测试，2015年步伐有所加快，现在，都是以团为单位，批量订购，不同的地方分别用不同公司的产品，但也出现了一些问题。湖北省项目实施初期，要引进至少3家公司以上的产品，以便对比优选和充分竞争；要批量团购，做到同一地方同一产品，不同地方不同产品，以便建设配套的基站和竞价谈判。要用北斗嵌入兼容产品，要能同步接受美国GPS和俄罗斯GLONASS的信号，确保作业过程中信号不断线（在兵团可以同步接收来自北斗、GPS和GLONASS的24个卫星信号）。

（3）拓展北斗导航应用领域和功能。卫星导航自动驾驶技术只是卫星导航技术在农业领域应用之一。新疆兵团目前也只是应用了卫星导航自动驾驶技术。兵团第六师共青团农场的“数字团场”综合信息平台，其农机调度指挥系统还未完全建成。我们要建设类似的后台支持系统，湖北省要大量推广的北斗导航终端产品才能发挥作用。要实施好湖北省项目还要拓展北斗导航在农机作业质与量的控制及统计，作物产量测定，肥料与农药变量施用与控制，农机安全生产监控与应急调度等方面的功能。

（4）多途径推广应用。新疆兵团的卫星导航自动驾驶系统都是在现有机具上的改装，费时费力，且容易出现问题。湖北省可以联系有关农机生产厂家定制一批，争取在农机出厂前安装卫星导航自动驾驶系统，形成统一标准，可以降低生产改装成本，确保农机性能的稳定发挥。