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本文导读目录：

1、基于北斗导航的农机监管调度app，哪家有成熟的应用！

2、基于北斗系统发展我国精准农业技术装备

3、基于芬特716拖拉机改装的自走式厩肥喷洒机

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基于北斗系统发展我国精准农业技术装备

1 引言

北斗卫星导航系统（以下简称北斗系统）是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设、独立运行的卫星导航系统，是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要空间基础设施。2012年年底，我国建成北斗二号系统，向亚太地区提供服务，并计划在2020年前后，建成北斗全球系统，向全球提供服务。

2013年4月，在北斗二号系统建成并开始提供区域服务之际，为促进我国精准农业技术装备发展和北斗系统农业应用，财政部、农业农村部在国家农机购置补贴目录中，增加“精准农业设备”小类，对“农业用北斗终端（含渔船用）”进行财政补贴。

该补贴政策的实施，带动了国家有关部委和地方政府的财政投资，促进了一批导航企业和主机企业研制北斗农机自动导航驾驶和辅助驾驶导航系统，着力培育精准农业技术，形成了良好的技术和市场竞争格局，为我国精准农业技术装备和现代农业的发展奠定了良好基础。

本文首先介绍北斗系统在农机化领域的应用概况，然后介绍国家有关部门对于北斗系统农机应用的支持情况和相关标准建设进展，最后针对北斗系统在精准农业中应用存在的问题，提出若干发展建议，供同行业者参考。

2 应用概况

当前，北斗系统在农机化领域中的规模化应用，主要体现在3个方面：一是农机自动驾驶导航应用，二是农机作业监管应用，三是农机管理调度应用。

近年，农业农村部启动全国农民手机应用技能培训，内置北斗定位芯片的手机有望成为农民的“新农具”，但该应用不在本文探讨的范围。

2.1 农机自动驾驶导航应用

黑龙江农垦大约从2000年前后，开始小规模地引进国外农机自动驾驶导航系统，开展精准起垄和播种等作业，取得了较好的示范经验。随着2013年“农业用北斗终端”纳入农机购置补贴目录，国内导航企业在引进、消化和吸收国外产品的基础上，基于我国的北斗系统，开展自主创新，取得了可喜的进展。截至目前，国产农机自动驾驶导航产品已占据市场的主导地位。

农机自动驾驶导航技术可以有效降低劳动力成本，缓解高技能劳动力的不足，同时可以提高作业质量、土地利用率和延长作业时间。在东北、西北和华北等规模化种植区，农机自动驾驶导航技术已深入人心，在国内其他省市，也得到了一定的应用推广。

图1 农机自动驾驶导航应用

从控制方式看，农机自动驾驶导航技术主要包括液压式和方向盘式2类。液压式控制精度高、反应灵敏，适用于具有全液压动力转向装置的大中型农机装备。经过近年的技术攻关，方向盘式自动驾驶导航技术基本达到了液压式的控制精度，而且具有安装与维护方便、适用性更宽等优点，可用于小型农机装备的自动行走控制，如非全液压动力转向的农业机械。

经过数年的快速发展，农机自动驾驶导航系统的数量增长显著，后装问题也随之日渐凸显，例如后装的安全性、兼容性和可靠性等难以得到有效保障。因此，在发展后装应用的同时，有关主机企业联合科研院所和导航企业，不断探索自动驾驶导航技术前装应用。

图 2a为雷沃重工联合华南农业大学研发的前装自动导航辅助驾驶系统的拖拉机。前装应用可以提高系统的安全性、兼容性和可靠性，降低产品成本，布线更为紧凑、美观，而且可以利用主机企业较为成熟的销售与服务渠道，缓解严峻的售后服务问题。中国一拖（图 2b）、中联重机（图 2c）、山东五征等主机企业也推出了相应的产品，取得了较好的前装应用经验。

图2 北斗农机自动驾驶导航系统前装应用

继凯斯纽荷兰推出无人驾驶拖拉机概念（Autonomous Tractor Concept）后，国际上掀起了无人农场、无人农机、无人作业的热潮。2018年6月9日，江苏省兴化市组织了农业全过程无人作业试验，进行了夏季水稻无人耕作、无人整地、无人插秧三大作业环节的演示。事实上，我国早在2012年，就在新疆维吾尔自治区石河子开展过初步的无人驾驶拖拉机作业演示，中国工程院院长周济院士率近30位院士及相关专家观看了雷沃重工与华南农业大学联合主办的农机导航及自动作业系统演示活动。

图3 北斗农机自动驾驶导航系统前装应用

2.2 农机作业监管应用

2.2.1深松作业监管

农机深松整地作业是通过拖拉机牵引深松机或带有深松部件的联合整地机等机具，进行行间或全方位深层土壤耕作的机械化整地技术。应用这项技术可在不翻土、不打乱原有土层结构的情况下，打破坚硬的犁底层，加厚松土层，改善土壤耕层结构，从而增强土壤蓄水保墒和抗旱防涝能力，能有效增强粮食基础生产能力，促进农作物增产、农民增收。

十二五和十三五期间，农业农村部连续发布了《全国农机深松整地作业实施规划（2011-2015）》、《全国农机深松整地作业实施规划（2016-2020年）》，我国适宜地区的7亿亩耕地将全部进行深松整地作业，并进入“同一地块三年深松一次”的作业周期。中央与省级财政对深松作业进行资金补贴。

为做好补贴监管，国家农业智能装备工程技术研究中心、黑龙江惠达科技发展有限公司等单位自主研发了农机作业监控系统（见图 4），综合应用传感器、计算机测控技术、卫星定位技术和无线通讯技术，实现深松机作业状态和作业面积的准确检测，为深松作业补贴提供量化依据。

当前，全国每年约2亿亩农田开展深松作业，对于深松机具及农机深松作业监控系统的应用需求量较大。通过运用该监控系统，使得深松补贴惠民措施得以公平、公正、高效、精准地实施。

图4 农机深松作业监管

2.2.2秸秆还田作业监管

秸秆还田是解决秸秆焚烧的有效途径，既解决了大量秸秆的出路，又避免了因秸秆废弃糜烂和焚烧造成的环境污染问题，还田还可以改良土壤，增加农田有机质，优化农田生态环境。

为此，农业农村部于2017年提出“实施农业绿色发展五大行动”，积极推广深翻还田、秸秆饲料无害防腐和零污染焚烧供热等技术，推动出台秸秆还田、收储运、加工利用等补贴政策，激发市场主体活力，构建市场化运营机制，探索综合利用模式。

有关省市通过立法和财政补贴等措施，鼓励农民配置秸秆还田机具，实施秸秆还田举措。以江苏省为例，通过印发《2018年全省秸秆机械化还田实施办法》，强化“行政检查、社会监督和第三方核查”相结合的考核督查机制，提升监管的公信力，要求县级农机、财政部门做好作业面积核定、补助资金汇总和兑付工作，加强对作业面积、作业质量和资金管理使用的监督检查。

为做好秸秆还田监管工作，江苏北斗卫星应用产业研究院有限公司等单位基于北斗定位装置研发的秸秆还田监管系统得到普遍应用（见图 5），在秸秆还田工作实施中，起到了重要的作用。

图5 秸秆还田作业监管

2.2.3农机化管理应用

江西省农机局为促进精准农业发展，提高机具工作效率和农机化管理部门的监管效率，规定自2018年起，凡进入江西省的补贴额1万元以上（含1万元）的大中型机具必须配备卫星定位装置，适用机型包括联合收割机、轮式拖拉机、履带式拖拉机、捡拾压捆机、喷杆喷雾机等。

尽管该规定为一省之行为，但对全国其他省市具有示范效应，直接促进了国内外主机厂全面前装GNSS定位装置或预留后装条件，其影响意义将异常深远。

2.3 农机管理调度应用

随着农业合作社、农机合作社的不断发展壮大，利用空间信息技术进行资源、计划和生产管理越来越普遍。如图 6所示，通过在采棉机上安装北斗定位与作业监测终端，新疆维吾尔自治区新建现代农业工程开发有限公司可以实现作业计划、进度统计、保养记录、管理调度等功能。该系统安装使用多年，2016年进行了一次系统升级，在机采棉作业管理中发挥了重要的作用，显著地提高了企业的管理效率，达到了良好的节本增效目的。

图6  采棉机北斗管理调度系统

3 政策与标准

北斗系统在精准农业领域的蓬勃发展，离不开中央、国家部委和地方政府的政策支持和资金引导。

3.1 政策支持

《2018年中央一号文件》指出：推进我国农机装备产业转型升级，加强科研机构、设备制造企业联合攻关，进一步提高大宗农作物机械国产化水平，加快研发经济作物、养殖业、丘陵山区农林机械，发展高端农机装备制造。

《“十三五”全国农业农村信息化发展规划》指出：加快基于北斗系统的深松监测、自动测产、远程调度等作业的大中型农机物联网技术推广。……。加快推进北斗系统在农业农村中的应用。工业和信息化部、农业农村部、发展改革委三部委联合印发的《农机装备发展行动方案(2016-2025)》指出：开展基于北斗的农机定位与导航、农机变量作业技术与装置研究和农机作业与运维智能管理技术系统研究，以提高农机装备智能作业、信息化管理水平，为智慧农业生产奠定技术基础。

以上文件明确了我国要基于北斗系统发展农机装备和精准农业技术，为我国今后的精准农业技术、装备与服务体系构建指明了方向和途径。

3.2 购机补贴

如前所述，自2013年起，购置农业用北斗终端即可享受中央财政补贴。据初步统计，如图 7所示，2018年，安徽等20个省市、宁波等2个计划单列市以及黑龙江农垦和新疆维吾尔自治区生产建设兵团对农业用北斗终端实施了补贴（不包括渔船用北斗终端）。

图7 实施农业用北斗终端补贴的省市

表1为部分省市农业用北斗终端补贴额一览表。其中，针对自动驾驶和辅助驾驶产品，上海市在中央财政补贴的基础上，给予市财政资金补贴15000元。由此可见，国家和地方为北斗农业应用提供了大量的补助资金，有力地促进了农业用北斗终端的规模化推广应用，为企业研发精准农业技术装备树立了信心。

表1部分省市农业用北斗终端补贴额(元)

注：数据来源于2018年各省市农机购置补贴辅助管理系统及农机360网汇总的2018-2020年农机购置补贴机具补贴额一览表，按省市名称拼音排序。“/”表示未查到数据。黑龙江农垦第一批次未公布补贴额。北京市利用市级财政资金进行单独补贴的补贴比例按照50%测算。

3.3 项目支持

国家发展改革委、农业农村部等国家部委及北斗重大专项，也通过示范项目的方式，支持北斗系统在精准农业中的应用。

2014年，国家发改委支持新疆维吾尔自治区生产建设兵团第八师开展区域精准农业示范，该示范项目为首批800台套的北斗农机自动驾驶导航系统提供1万元的项目补贴，极大地促进了自动驾驶导航系统在第八师的规模化应用，项目超额完成了推广任务。截至目前，第八师利用中央财政资金和项目资金，对1029台套的农机自动驾驶系统进行了验收和补贴。由于自动驾驶系统带来的好处立竿见影，特别是高精度导航有利于机采棉作业，到目前，第八师已推广应用自动驾驶导航系统2200余台套，基本实现了普及应用。

图8 利用自动驾驶系统播种的第八师棉田

中国卫星导航系统管理办公室通过北京市北斗卫星导航应用示范（2013年立项）、江苏省北斗综合应用示范（2014年立项）、湖北省北斗卫星导航应用示范（2014年立项）、国资委北斗卫星导航应用示范（2018年立项）等项目，均支持了北斗精准农业应用，有力地促进了北斗系统在中国精准农业领域的应用推广。

农业农村部自2017年起开始实施“数字农业建设试点项目”，在大田种植方向，提出：建设北斗精准时空服务基础设施，基于北斗实现农业机械高精度自动作业、精准导航与实时信息采集，配置农机远程监测装置，构建农机调度管理系统和生产数据管理系统。十三五期间，农业农村部将持续支持适宜地区开展数字农业建设试点。

3.4 标准建设

2017年，中国农机化协会针对深松作业监管应用需求，组织编制和发布了《农机深松作业远程监测系统技术要求》团体标准。该项团体标准的出台对机械化深松作业监测系统的使用范围、系统架构进行了详细规范，也对监测终端、数据平台、监测方法和检验规则等进行了分类、规范和要求。

2018年，中国农机工业协会针对北斗终端在农机装备上的后装与前装应用，组织编制和发布了《农业机械卫星导航自动驾驶系统前装通用技术条件》、《农业机械卫星导航自动驾驶系统后装通用技术条件》、《农业机械远程运维系统网络服务平台技术规范》、《拖拉机北斗兼容车载终端系统通用技术条件》等4项团体标准。

以上标准的研制，将有效规范我国北斗定位导航终端前装与后装的标准化应用，促进农机作业规范化发展和大型农机装备提档升级。

4 发展思考

农机装备是发展现代农业的重要物质基础。基于北斗系统推进农机装备发展是提高农业劳动生产率、土地产出率、资源利用率的客观要求，是支撑农业机械化发展、农业发展方式转变、农业质量效益和国际竞争力提升的现实需要。

近几年来，在各级部门共同努力下，结合我国国情，基于自主北斗发展精准农业取得了可喜的成绩。但在看到成绩的同时，也应该看到问题、差距和不足。例如，农业用卫星导航信号服务体系不健全，自动驾驶后装应用的售后服务举步维艰，高精度导航技术的综合效益未能得以全面发挥，精准农业技术、装备与服务体系有待构建，无人作业何去何从，等等。鉴于此，作者提出以下发展建议。

（1）全面梳理我国精准农业技术、装备与服务体系，逐步形成精准农业完整产业链条。从美国等发达国家的发展经验来看，精确导航是迈出精准农业发展的第一步。以此为基础，逐步发展精准作业和精细化管理。我国地域广、作物多，应因地制宜、按需发展精准农业技术装备。精准农业以专业知识与智能装备为主要内容，普通农民往往难以直接领悟和全面接受与应用，在发展技术装备的同时，应大力发展社会化精准服务，使之落地生根和产生效益。

（2）着眼于“北斗＋互联网＋农机”发展，凝练精准农业对北斗应用的共性需求，做好产品顶层设计与规划。动力机械行走控制、变量机具精准作业及农机化精细管理，均以北斗系统为核心支撑。当前市场上所销售的自动驾驶系统、辅助驾驶系统、作业质量监测终端、农机位置监测终端等，均满足特定的应用需求，未能实现统一规划和综合利用。有关部门和企业应深入学习国外先进企业的产品体系，结合我国的具体国情，着眼于“北斗＋互联网＋农机”发展，重新定义产品体系与形态，实现精确导航、精准作业和精细管理的无缝对接。

（3）精准农业发展体现多学科知识融合，科学价值决定着产品的市场竞争力和生命力。在信息采集技术和智能农机装备的基础上，建设农业生产大数据平台，可以提高生产决策水平和资源管理与利用效率，是当前精准农业领域竞相发展的热点。但主机企业或导航企业封闭开发和运营大数据平台是不可取的，应借鉴约翰迪尔JDLink平台发展经验，通过开放平台、合作决策，由农艺专家做出专业化的施肥、施药和田间管理决策，通过智能农机装备进行精准实施。

（4）深入理解农业生产规律和需求，科学发展农机社会化服务平台。随着北斗终端的标准化配置，网约农机的时代似乎即将来临，众多高技术企业和风投公司闻风而动，纷纷进入该领域，建设服务平台和推出有关APP。然而，农机社会化服务与城市网约车服务的组织方式存在根本区别。农业生产要求有组织、有计划、确定性地安排生产活动，需要建立B2B商业模式。而网约车的商业模式是C2C，与农业生产背道而驰。因此，借鉴网约车商业模式建设农机社会化服务平台，往往难以取得成功。

（5）找准短板，挖掘刚需，实质性地推进无人农机和无人作业探索。农机自动驾驶导航技术很好地缓解了高技能劳动力的不足，在国家和地方政府的大力支持下，得到了迅速的应用推广。但无人种地是个伪命题，在生产活动中，资源的相互替代取决于比较效益。由机器完全、全面地代替人力，显然为时尚早。当前，果园施药、水田耕作、田间除草等应用对无人作业存在潜在的应用需求，应当引起足够的重视和深入的探索。

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