王董興

（紹興市柯橋區(qū)農(nóng)機(jī)管理總站，312030，浙江紹興）

近年來，插秧機(jī)技術(shù)不斷進(jìn)步，插秧效率穩(wěn)步提高，但人工費(fèi)用也在不斷攀升，一個(gè)插秧機(jī)駕駛員工資基本上要500～600 元/d，且水稻田作業(yè)環(huán)境復(fù)雜，插秧機(jī)駕駛員技術(shù)水平參差不齊，插秧機(jī)作業(yè)精度、效率低，還容易造成機(jī)器空走，導(dǎo)致插秧成本居高不下，這也是柯橋區(qū)水稻機(jī)插率不高的原因之一。因此，柯橋區(qū)引進(jìn)了自動(dòng)駕駛插秧機(jī)進(jìn)行應(yīng)用試驗(yàn)。

1 試驗(yàn)?zāi)康?/h2>

為更好推廣插秧機(jī)自動(dòng)駕駛技術(shù)，做到節(jié)工省本，提高全區(qū)機(jī)插面積，2021 年柯橋區(qū)開展了自動(dòng)駕駛（俗稱無人駕駛）插秧機(jī)引進(jìn)試驗(yàn)工作。自動(dòng)駕駛是農(nóng)機(jī)實(shí)現(xiàn)無人作業(yè)的核心要素,在作業(yè)過程中，控制系統(tǒng)會(huì)根據(jù)設(shè)計(jì)好的行走路線，向插秧機(jī)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)出指令，讓插秧機(jī)快速準(zhǔn)確地修正前進(jìn)方向，同時(shí)還會(huì)結(jié)合作業(yè)任務(wù)的特點(diǎn)，自動(dòng)控制插秧機(jī)插秧節(jié)奏。為深入了解自動(dòng)駕駛技術(shù)在插秧上的應(yīng)用效果，柯橋區(qū)前后共進(jìn)行了三次自動(dòng)駕駛插秧機(jī)試驗(yàn)。

2 試驗(yàn)過程

第一次試驗(yàn)：2021 年5 月早稻播種季節(jié)，選擇在蘭亭街道聯(lián)合村茹國民大戶承包田內(nèi)，采用久保田插秧機(jī)配聯(lián)適自動(dòng)駕駛設(shè)備，選用的水稻品種是中早39。試驗(yàn)過程中，一開始插種正常，定位精度基本能達(dá)到±2.5 cm，現(xiàn)場直線度比較好；但由于久保田插秧機(jī)與自動(dòng)駕駛設(shè)備配置好以后第一次下田作業(yè)，自動(dòng)駕駛插種只試驗(yàn)了50 m 左右就出現(xiàn)故障，整個(gè)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)不起作用，暫停了試驗(yàn)。

第二次試驗(yàn)：2021 年6 月單季晚稻播種季節(jié)，選擇在蘭亭街道黃賢村閭品質(zhì)大戶承包田內(nèi)，仍舊采用久保田插秧機(jī)配聯(lián)適自動(dòng)駕駛設(shè)備，選用的水稻品種是越光。自動(dòng)駕駛設(shè)備由于第一次試驗(yàn)出現(xiàn)故障，經(jīng)廠方多次調(diào)整后，再次下田作業(yè)。試驗(yàn)開始階段，插秧機(jī)能做到自動(dòng)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(jī)出現(xiàn)部分空秧情況，經(jīng)廠方人員調(diào)試后，這個(gè)空秧情況仍多次出現(xiàn)，設(shè)備需回廠進(jìn)行綜合調(diào)試。

經(jīng)過兩次試驗(yàn)后，試驗(yàn)人員認(rèn)為聯(lián)適自動(dòng)駕駛設(shè)備后置久保田插秧機(jī)現(xiàn)階段還存在互相磨合的問題：一是自動(dòng)駕駛設(shè)備不能控制自動(dòng)轉(zhuǎn)彎，只能做到控制直行自動(dòng)駕駛，轉(zhuǎn)彎的時(shí)候需要人工輔助，存在駕駛控制上的缺陷；二是自動(dòng)駕駛插秧過程中經(jīng)常性插空秧，說明中央控制器對插秧機(jī)的控制還沒有完全調(diào)試到位，缺乏有效控制。對于這些問題，廠方經(jīng)過調(diào)整后，應(yīng)該能馬上解決。盡管兩次試驗(yàn)不是很理想，但是試驗(yàn)還是有所收獲，在試驗(yàn)過程中，試驗(yàn)人員發(fā)現(xiàn)自動(dòng)駕駛的直線度非常好，導(dǎo)航的精度還是可以的，基本能控制在±2.5 cm 范圍內(nèi)，這比人工駕駛有了很大的進(jìn)步。

第三次試驗(yàn)：2021 年7 月連作晚稻播種季節(jié)，選擇在蘭亭街道黃賢村閭品質(zhì)大戶承包田內(nèi)，新采用了星月神2ZG-8SA 高速插秧機(jī)配華測的NX507 自動(dòng)駕駛設(shè)備，選用的水稻品種是寧88。這次試驗(yàn)比前兩次有了一點(diǎn)進(jìn)步，共插種了2 hm2左右。因?yàn)橛玫氖潜倍返膶?dǎo)航系統(tǒng)，精度也能控制在±2.5 cm 范圍內(nèi)，插秧機(jī)基本達(dá)到了自動(dòng)行走、自動(dòng)轉(zhuǎn)彎的目標(biāo)，插秧機(jī)插秧速度也還可以，跟久保田插秧機(jī)速度差不多，基本插秧效率在0.26 hm2/h 以上。缺點(diǎn)是180°轉(zhuǎn)彎的時(shí)候，沒有像人工駕駛一樣把方向打到底而實(shí)現(xiàn)迅速轉(zhuǎn)彎，而是慢慢調(diào)整，導(dǎo)致轉(zhuǎn)彎速度不夠，轉(zhuǎn)彎的地方會(huì)有1 m2左右的喇叭口出現(xiàn)空秧。試驗(yàn)人員跟廠方技術(shù)人員探討后，一致認(rèn)為需要軟件開發(fā)人員修改軟件，大概到2022 年插種時(shí)基本可解決上述問題。

3 試驗(yàn)效果

總的來講，三次試驗(yàn)有得有失，但基本達(dá)到了自動(dòng)駕駛插秧機(jī)試驗(yàn)的要求：一是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛插秧，插秧機(jī)上只需要一個(gè)送秧人員即可；二是實(shí)現(xiàn)精度控制，自動(dòng)駕駛的精度都能控制在±2.5 cm 范圍內(nèi)，而人工駕駛一般都在±10 cm 左右；三是實(shí)現(xiàn)了后臺(tái)作業(yè)軌跡記錄，為后期管理提供數(shù)據(jù)支撐。

4 試驗(yàn)總結(jié)

4.1 經(jīng)濟(jì)效益分析

（1）土地增效收益。在插秧作業(yè)中，通過自動(dòng)控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)間距，減少作業(yè)中的重復(fù)和遺漏，可提高土地利用率3%左右。以柯橋區(qū)水稻種植為例，單季晚稻產(chǎn)量為9 750 kg/hm2，連晚產(chǎn)量為6 750 kg/hm2，平均產(chǎn)量為8 250 kg/hm2，稻谷平均價(jià)格為3 元/kg，按提高土地利用率3%計(jì)算，可增加收入742.5 元/hm2。

（2）人工節(jié)約收益。一個(gè)插秧機(jī)駕駛員人工費(fèi)用基本上要500～600 元/d，按平均550 元/d、插種效率2.67 hm2/d 計(jì)算，可節(jié)約人工費(fèi)用約206 元/hm2。

（3）其他收益。基于自動(dòng)駕駛直線度好、交接行穩(wěn)定的特點(diǎn)，可減少種子、肥料、農(nóng)藥、油料的浪費(fèi)，同時(shí)也減少傷苗、漏收和打藥重漏帶來的經(jīng)濟(jì)損失。綜合效益可提高225 元/hm2左右。

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

4.2 自動(dòng)駕駛推廣分析

經(jīng)過自動(dòng)駕駛插秧機(jī)的試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)階段不同品牌的自動(dòng)駕駛設(shè)備只要與各品牌插秧機(jī)再進(jìn)行磨合調(diào)整就可大規(guī)模推廣，硬件都已成熟，軟件控制上還有些小問題，但實(shí)現(xiàn)插秧機(jī)自動(dòng)駕駛已不難。

試驗(yàn)中，在插秧機(jī)上安裝了三個(gè)部件：一是控制器，集成了高精度慣導(dǎo)系統(tǒng)的接收機(jī)及控制器，安裝在駕駛室內(nèi)，能夠接收基站信號，并精確定位出插秧機(jī)當(dāng)前位置；二是顯示器，可進(jìn)行管理操作，固定在車內(nèi)右側(cè)；三是電動(dòng)方向盤，更換原車方向盤，由系統(tǒng)給出的指令直接控制方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)，最終達(dá)到轉(zhuǎn)向的自動(dòng)控制。根據(jù)駕駛和作業(yè)原理，只要把這些設(shè)備安裝在收割機(jī)、拖拉機(jī)、自走式噴霧機(jī)等農(nóng)業(yè)機(jī)械上，對這些農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)行適當(dāng)?shù)母脑?，基本也能?shí)現(xiàn)無人駕駛，真正做到精耕細(xì)作，實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)智能化作業(yè)。