院士当顾问！“九道工序+北斗精准定位”新农机技术斩获大奖

慧聪工程机械网 2024-04-10 14:56 来源：新华日报

时间进入到4月，气温回暖，草木蔓发。在新疆伊犁州新源县阿勒玛勒镇，春小麦的播种工作正在有序推进中。只见当地的种植大户刘安跳上扬州大学送来的拖拉机头，后面牵引着“九合一复式播种机”。

田埂边，来自扬州大学张瑞宏教授团队的朱正波老师正看着刘安发动拖拉机慢慢远去。就在刚刚，他给刘安介绍了“北斗导航+数字化精准化九道工序耕播技术”并做了示范。“使用九合一复式耕播机后，能一次性完成犁耙播施等生产步骤，实现播种‘只下一次地！’”。朱正波说道。

推动农业转型升级，离不开农业先进装备的支撑。在3月召开的第十五届中国产学研合作创新大会上，由扬州大学张瑞宏教授领衔完成的项目“北斗导航稻麦智能化高效生产装备关键技术及应用”获得了“中国产学研合作创新与促进奖”创新成果奖一等奖。

北斗助力为稻麦生产精准导航

智能化农机耕田锄地，需要精准导航，在广袤的田地上，通过卫星定位可以让农业机械走好直线、更好地规划路线。

张瑞宏告诉记者，因为农田中土地不平整而且周边几乎没有参照物，农业机械很难把握方向“走好自己的路”。而在播种阶段农业机械走好直线、均匀播种，不仅方便之后的田间管理，也可以提高土地的利用率。

此前，很多智能农机的导航系统使用的是GPS导航，不仅存在安全性挑战、信号不稳定的问题，而且价格较高。当我国的北斗导航系统被应用于智能农机的导航后，不仅信号稳定、安全性好，而且成功将价格“打”了下来，促进了智能农机的普及化。

有了物廉价美的北斗导航，如何更好地让其与智能农用机械结合呢？这就需要对原本的农机进行改造升级。“这些年来，我们先后研制出北斗农机自动驾驶高精度耕作控制技术和高程度九合一复式作业技术。”张瑞宏教授团队成员、扬州大学机械学院副教授奚小波向记者介绍，“智能农机下田，需要拖拉机作为机头牵引。所以我们要在拖拉机安装转向电机，在高精度耕作机械上安装排肥排种电机，并且要实现二者的同步协同控制。”

不仅如此，为了让北斗导航系统于农机更好地结合，团队还创新了卫星导航系统/惯性导航系统+视觉系统融合标定技术，解决了导航信号不稳定、精度低的问题。“一方面，可以通过姿态传感器获取农机的角度、位移等信号，以实现耕作质量控制。另一方面，通过导航系统实现农田地图构建，可以完成农机路径规划，控制拖拉机行驶在规定路径上，使农机具备自主定位和环境辨识的能力。”奚小波介绍。

“九道工序” 让田间耕种省时省力

机器下田，不仅要省时省力，更要把田种好，解放农民双手。因此，农业机械的农业技艺也很关键。

传统的小麦耕播，需要经历犁地、耙田碎土、旋耕播种施肥、开沟、化除等工序。为了做到“化零为整”，张瑞宏团队研发出高精度耕作机械，一次性完成九道工序，具有高集成度。“所以，我们又叫它九合一复式耕播机。”张瑞宏说。

其实，九合一复式耕播机可谓因地制宜，还有专门的“技术顾问”中国工程院院士、扬州大学教授张洪程。

“我和张瑞宏老师合作研发了十几年，通过改进-试验-再改进-再试验，直至成功。”说起九合一复式耕播机，张洪程激动地说道，它是一部充分融合了丰产栽培农艺的机具。

“我国传统农机存在耕不深、混不匀、播种精度不高、复式作业程度低等短板。”张瑞宏教授告诉记者，为了解决这些问题，他带着来自作物栽培、农业机械、智能控制、软件信息等专业师生和专家们组成多学科团队联合攻关。最终，九合一复式耕播机可以完成施基肥、双轴旋耕、碎土、镇压、压种沟、播种、覆土、二道镇压和开沟九道工序。

“这九道工序中，有很多创新点。”奚小波告诉记者，比如，双轴旋耕通过双轴分层切削结构实现20厘米以上的大耕深，促进秸秆高质量还田，为作物生长提供优质苗床；二道镇压播种装置，能够提高种子与土壤接触紧实度，利于种子生长与肥水吸收，尤其能够促进我省重黏土区域的小麦根系更好地发育，让其有更好的抗倒伏优势。

“首先，这部机具对稻麦茬口紧的长江中下游地区的抢种有非凡意义。可以把茬口抢出7天，每天多收3.5 kg/亩，7天多收22.5 kg/亩。其次，按照现有的技术，农民种小麦需要耕、耙、整、施肥、播种、开沟5~6个工序，即使无人化耕种也要投入5到6个拖拉机机头，而九合一技术只需投入一个拖拉机机头。”张洪程说道。