GPS自动导航在农用拖拉机上的推广与应用分析

石家庄市农业机械化推广站 吴鹏坤

农业现代化的发展催动人们不断的思考优化农业生产的方式，提高农业生产的标准度和精准度，降低劳动人员的劳动强度，因而产生了很多农业生产工具。农用拖拉机是农业大面积种植的重要生产工具，将GPS自动导航应用到农用拖拉机上，极大的提高了农用拖拉机的精准度，提高农用拖拉机的应用效率和经济效益，促进农业发展。

1 拖拉机GPS自动导航概述

在现代的生活中，GPS对于很多人来说都已经不陌生。GPS的相关知识不仅仅被纳入中国义务教育阶段的地理书，而且我们日常生活中的手机定位与地图导航都是GPS的具体应用。GPS的特点很清晰，除了不限制时间地点使用外，还具有高准确度、高速度和低成本的特点。拖拉机GPS自动导航系统主要有两个方面。一方面是基站。拖拉机GPS自动导航的基站建设主要包括接收器和服务器。另一方面是拖拉机车载，主要的组成设备包括传感器、接收机、天线和导航控制系统等。拖拉机GPS自动导航的基本运用原理是管理人员先在GPS上设置好拖拉机的路线和导航模式，通过接收器和卫星定位来保证拖拉机是根据既定的设定进行运作的，并经过传感器将基站的指令传递到拖拉机的轮子，最终使拖拉机的作业精准度能够到达2.5厘米左右。

2 农用拖拉机GPS自动导航的应用

2.1 设备功用

GPS自动导航系统是由天线、服务器、光靶、传感器、控制器和液压阀组成的系统。天线的功用主要在于接收GPS的卫星传来的信号。服务器主要是存放在基站中，用来传输通信信息，并发出高精度差分指令。光靶的功用相当于是天线和控制器的连接器。天线收到卫星发送的信号后传递给光靶，光靶再将信号的内容进行分解，并将分解的内容传递给控制器，使得控制器能够根据指令进行操作。传感器在农用拖拉机GPS自动导航的功用主要是拖拉机的方向控制和转向角度控制。控制器在接收到光靶指令后就会将这个指令共享给液压阀，使得指令被液压油获取，从而控制油的流向和流量，实现拖拉机的运作。

2.2 管理员操作步骤

在认知农用拖拉机GPS自动导航系统的设备功用后，我们应当了解管理员操作拖拉机的步骤，主要分为开机、导航模式设定、作业幅宽设定、AB直线设定和自动驾驶五部分。第一步骤是开机，管理员开启拖拉机后，进入管理界面点击开启自动驾驶按钮，然后等待GPS信号连接。当卫星图标颜色变成绿色才能进行下一步操作。第二步骤是导航模式设定，上一步按OK按键后才算结束，然后界面会出现多种作业模式可供选择。一般农用的作业模式是AB直线导航模式。这种模式的工作方式就是把地的两头设为A点和B点，然后拖拉机在AB两点之间来回往返的进行工作，直至完成全部作业的作业模式。设定完成后按OK按键进入下一个操作界面。第三步骤是作业幅宽设定。作业幅宽的设定主要设定的是拖拉机上的农具宽度，这只需要管理员拖动界面上的三角符号来进行幅宽大小的设定，往上是增大作业幅宽，往下是减少作业幅宽，设置完成后按OK按键。第四步骤是AB直线设定。A为起点，管理员需要把拖拉机开到起点A处，然后在界面点击OK。这时系统就会记录下A点的位置，并在界面中显示字母A。同样的，以B为终点，管理员需要将拖拉机开到B处，以同样的方式进行设置从而确定B点。当AB两点确定后，AB直线就确定了。需要注意的是AB只是确定拖拉机作业的直线，但是并不意味着拖拉机仅仅沿着AB直线行走作业，而是沿着AB直线平行的直线进行作业，最多可延长1000条AB平行直线进行作业。第五步骤是自动驾驶。当AB直线设置完成后，管理员需要将拖拉机开到作业地面中，这时候的会在界面有一个三角形的符号。这个符号代表的是拖拉机机身是否在AB直线的平行直线范围内，如果拖拉机已经摆正了，那么自动驾驶的按钮就会显示成黄色。管理员按动自动驾驶按钮，拖拉机进入自动驾驶状态，三角符号和自动驾驶的按钮都会由此变成绿色，管理员就可以不用在方向控制上花费精力了，双手可以离开拖拉机的方向盘。如果在作业途中发生突发事情，拖拉机退出自动驾驶模式的方式也很简单，只需要管理员转动一下方向盘，拖拉机就自动退出自动驾驶状态，人手可控制拖拉机的运作。

2.3 使用注意事项

农用拖拉机GPS自动导航的使用虽然便捷了人们的生产生活，但是在使用过程中也有一些事项需要注意的，本文提出来的注意事项主要有两点。第一点，AB直线取点。农用拖拉机GPS导航常用于农业生产的是AB直线模式，这个模式是需要选择A点和B点的。但是AB两点的选择是需要充分的考虑田地的形状来进行科学的取点，以便于达到土地的最高利用率，降低土壤浪费。AB取点应当遵循长边取点的原则，即A点必在田地的长边取点，B点如果田地的形状允许的话，也应当选择对面方向的长边，如果B点没有合适的长边可供选择，退而求其次也是可以的。第二点，地头障碍物的排除。农用拖拉机GPS自动导航的应用虽然能够减少劳动力的使用，但是只能按照人类既定设置的路线进行运作，不能智能的避开地头的障碍物。这需要人为的先进行地头障碍物排除，提高拖拉机作业的安全性。常见的地头障碍物有石头、排水沟、电线杆和水井。石头可以人为的提前搬离作业区域，但是排水沟、电线杆和水井就难以清除，这需要管理员在作业的时候，需要将自动驾驶与手动驾驶两个相结合起来，避免发生安全事故。

3 农用拖拉机GPS自动导航效益分析

3.1 经济效益

在农业生产中采用农用拖拉机GPS自动导航所产生的经济效益是值得肯定的，主要表现在作业时间、工资支出和农具补贴三个方面带来的经济效益。从作业时间来分析，相对于人为操作拖拉机的作业受到驾驶员的工作状态和休息时间的限制，采用GPS自动导航的农用拖拉机可以不知疲倦，日夜兼程的进行工作，并且工作的质量都是根据既定的程序进行标准化作业，极大的提高了作业的效率，延长工作时间。以迪尔-1204型拖拉机为例来进行分析，这是一台国产的已装有GPS自动导航型号的农用拖拉机。这辆可以每天夜里增加20hm2的作业量，每年可以为农民新增5万元左右的收入。而且根据实践统计数据表明，采用农用拖拉机GPS自动导航进行作业的工作效率比人工的工作效率高5%左右，每年能够增收0.325万元。从工资支出来分析，采用农用拖拉机GPS自动导航进行作业，可以减少驾驶员的使用，可以一个管理员管理多个拖拉机。人员在工作中仅仅起到的是监管和避免突发事件的作用。根据驾驶员的平均薪资来看，一个拖拉机的驾驶员平均月薪在1万左右，减少雇佣驾驶员就意味着减少工资支出。从农具补贴来分析，我国有专门的政策规定对农具进行补贴，其中一台GPS自动导航农用拖拉机，国家补贴3万元左右。

3.2 社会效益

采用GPS自动导航农用拖拉机带来的社会效益主要是劳动力供给和社会建设两个方面。从劳动力供给来分析，GPS自动导航农用拖拉机在一定程度上是科技解放劳动力的重要体现，而被解放的劳动力就会到劳务市场中进行谋职，提高劳动力市场的活力。从社会建设来分析，社会建设离不开经济的发展，而采用GPS自动导航农用拖拉机能够节省开支，提高居民收入，能够在一定程度上提高当地的经济发展，促进当地的社会建设，尤其是新农村建设。

3.3 科技效益

GPS自动导航应用于农用拖拉机的科技效益一方面体现在科技的创新，另一方面促进了科技的发展。从科技创新来分析，GPS自动导航常用于军事领域、汽车领域或者智能手机领域，这个技术尚处于深度发展阶段，尚未完全成熟。将GPS自动导航与农用拖拉机进行结合，将科技技术运用到农业生产中，是技术运用的创新，也是农业生产生活的创新。从科技发展来分析，GPS自动导航农业拖拉机的使用能够推动GPS技术的发展。因为在使用过程中遇到的问题亟待人们去解决，从问题解决和程序优化中完善我国的GPS技术。

4 应用过程中存在的问题及优化措施

4.1 信号连接

由于GPS自动导航农用拖拉机的工作原理需要地面发送信息给卫星，再由卫星将信息反馈给地面的光靶，然后传递出去。在这一过程中，拖拉机的运作严重受到信息的影响。这个问题如果在光纤全覆盖的地区应当不是问题，但是我国的东北部分偏远地区的信号建设尚未实现全覆盖，所以可能会遇到这个问题，信息连接不畅会导致拖拉机运作不顺，影响工作效率。笔者建议国家加强基建建设，促进我国的网络全覆盖，降低东北地区的信号盲区，促进农业大面积生产。

4.2 应用地理区域

目前，我国的GPS自动导航农用拖拉机主要应用的地理区域主要是东北地区。一方面，东北地区的农作物种植基本上都是大面积种植，采用GPS自动导航农用拖拉机进行机械化种植更为经济实惠。另一方面，东北地区平原为主，地势平坦，适合拖拉机运作。但是东北地区的优势不代表我国其他区域也有，比如西南地区多山地高原，这导致了GPS自动导航农用拖拉机的应用地理区域受限。笔者建议加大对GPS自动导航农用拖拉机的研发，使得其能够适应地势不平坦区域的种植，提高GPS自动导航农用拖拉机在我国的应用范围。

5 结论

GPS自动导航应用到农用拖拉机是我国十分重视的农业生产技术和我国东北地区主要的农业种植工具。现阶段的GPS自动导航技术虽然仍存在一些问题尚未完全解决，但是不妨碍GPS自动导航农用拖拉机所带来的经济效益、社会效益和科技效益。采用GPS自动导航农用拖拉机进行作业能够极大的促进我国农业大面积种植的发展。