Точное земледелие
Современное сельское хозяйство работает в том же направлении, что и любой бизнес – главной задачей является повышение производительности в сочетании с постоянным снижением себестоимости продукции. В XX веке для этих целей использовались все возможные средства научно-технического прогресса – это постоянное совершенствование сельскохозяйственной техники, применение максимально эффективных удобрений, выращивание наиболее продуктивных сортов растений, применение рациональных агротехнологических приемов. Все эти инструменты актуальны, но их потенциал при современном уровне технологий достигает предела. В настоящее время появляются новые инструменты, недоступные прежде. В частности это новые технологии, ставшие общедоступными, и все более входящие в окружающую жизнь, которые с успехом используются в современном сельском хозяйстве.
Точное земледелие – это комплексный подход к управлению продуктивности посевов с применением компьютерных и спутниковых технологий. А именно: глобального спутникового позиционирования GPS, оценки урожайности YMT (Yield Monitor Technologies), геоинформационных систем (GIS), дистанционного зондирования земли (ДЗЗ), переменного нормирования VRT (Variable Rate Technology) и других. Точное земледелие включает множество отдельных технологий, необходимость внедрения которых определяется на усмотрение собственников и руководителей агропредприятия. Можно задействовать как все технологии, входящие в комплекс, или только некоторые, эффект от которых будет наиболее значимым для данного предприятия. После того как на основе спутниковых и лабораторных данных составляется точная карта поля с указанием характеристик каждого его участка, фермер получает возможность более рационально распределять ресурсы между ними. Таким образом, система точного земледелия позволяет оптимизировать ресурсы, избежать перерасхода ресурсов там, где они прежде могли использоваться в избытке, и повысить продуктивность тех участков поля, которые ранее недополучали в удобрениях, вспашке или поливе. В большом масштабе такой подход позволяет снизить расходы на производство продукции и повысить отдачу с каждого квадратного метра земли. Кроме того, эта технология открывает дополнительные возможности для повышения качества продукции и в глобальном масштабе снижает нагрузку на окружающую среду.
Принцип работы системы точного земледелияВ основе всей системы точного земледелия лежит использование точных карт полей. К каждому участку поля привязываются точные агротехнические характеристики – это данные о химическом составе почвы, уровне ее влажности (в том числе глубине подземных вод), количестве получаемой солнечной радиации, углу уклонов поверхностей, преобладающих ветрах, наличии по близости значимых природных и других объектов (лесов, водоемов, промышленных предприятий, жилых домов, дорог и т.п.). Чем больше факторов учтено и чем подробнее карта, тем точнее можно использовать спутниковые и компьютерные технологии точного земледелия, тем эффективнее можно корректировать производственный процесс.
Составление карт осуществляется различными методиками. Это и взятие проб грунта с дальнейшим проведением лабораторных анализов, и получение информации со спутников, и общий научный анализ каждого участка. Разумеется, карты составляются не на бумаге, а в электронном виде с помощью специальных компьютерных программ, которые интегрируют их с остальным оборудованием. На базе электронных карт программами создаются точные инструкции для каждого участка поля по распашке, количеству удобрений, количеству семян, поливу и прочей обработке. Эти инструкции контролируют и корректируют действия сельскохозяйственной техники, работающей в поле. В результате сельхозмашина обрабатывает поле с минимальным участием человека, который в основном занят контролем правильности исполнения этих инструкций. Руководствуясь инструкциями и ведомая с помощью спутниковой навигации, машина сама оптимизирует траекторию движения, регулирует глубину вспашки и полива, регулирует количество вносимых удобрений и семян на каждом участке поля и т.д. При этом исключаются просветы и нахлесты в обработке, которые могли быть образованы при работе без системы точного земледелия.
Технологии точного земледелияТехнология точного позиционированияДанная технология применяется для определения точных координат трактора или комбайна в поле с помощью спутниковых технологий. Для работы этой системы сельхозмашины должны быть оборудованы ГНСС приемниками. На сегодняшний день точность определения местоположения составляет порядка 2-5 метров в зависимости от класса приемника, а также из-за множества внешних факторов, влияющих на спутниковый сигнал. Такой точности вполне хватает для решения повседневных «бытовых» задач (навигация автомобиля, ориентирование на местности и т.д.), однако она недостаточна для пользователей, чье качество работы напрямую связано с точностью (включая сельхозмашины). Поэтому, для того, чтобы уменьшить величину погрешности, спутниковому приемнику дается некая корректирующая поправка. Это делается следующими способами:
Первый способ дает самую высокую точность (порядка нескольких сантиметров), однако из-за необходимости приобретения дорогостоящего оборудования требует крупных первоначальных вложений. Машины должны находиться в зоне действия базовой станции, передающей RTK поправки, необходимые для позиционирования каждой машины. В качестве такой базовой станции может выступать ГНСС приемник геодезического класса, устанавливаемый на штативе над точкой с известными координатами. Либо это может быть приемник, установленный стационарно на здании или вагончике на все время выполнения работ на данном объекте. В качестве базовой станции может также выступать постоянно действующая базовая (или референцная) станция, находящаяся поблизости и полностью покрывающая район работ. Передача RTK поправок может осуществляться либо с использованием радио модемов, либо через GSM соединение (дозвон), либо через GPRS (Интернет). Наиболее надежным каналом связи является радиоканал, поскольку в случае использования GSM/GPRS соединения возможны сбои/задержки в передаче информации по вине провайдера сотовой связи. Второй способ заключается в том, что пользователь получает корректировку своего положения благодаря сигналам, получаемым от геостационарных спутников, которые, в отличие от спутников GPS+ГЛОНАСС, находятся в неподвижном относительно Земли состоянии. Благодаря этому возможно скорректировать ошибку, получаемую вследствие влияния атмосферы на искажение сигнала, несоответствием расчетной орбиты спутника и фактической, а также уменьшить неточность определения времени. Общий принцип работы очень похож на работу спутниковых навигационных систем. Также есть некая группировка спутников, сеть наземных базовых станций и контрольный пункт управления. Благодаря наземному сегменту рассчитывается погрешность спутниковых сигналов, исходящих от орбитальных спутников GPS/ГЛОНАСС. Эта информация поступает и обрабатывается в контрольном центре, откуда уже загружается на геостационарные спутники, которые и вещают поправку на свою зону действия.
Технология лазерного нивелированияТехнология выравнивания с помощью лазерного оборудования позволяет выравнивать поверхность на обширных площадях с миллиметровой точностью. Используя лазерную технологию, можно формировать горизонтальные и наклонные, с одним или двумя уклонами поверхности. В основе этой технологии лежит использование лазерного построителя плоскости (лазерного нивелира). Лазерный построитель позволяет сформировать опорную лазерную плоскость, совпадающую с проектной поверхностью (т.е. ту поверхность, которую нужно сформировать). Вместе с лазерным построителем применяются приемники лазерного излучения (лазерные датчики), позволяющие контролировать и фиксировать положение рабочего органа, на котором они установлены. Работа такой лазерной системы заключается в индикации построителем лазерной плоскости и передачи информации оператору машины или управляющему блоку автоматической системы. Для оператора информация может быть визуализирована с помощью индикаторов положения на самом лазерном приемнике либо с помощью индикаторов на панели управления в кабине машины. Для осуществления работы, лазерный построитель плоскости устанавливают так, чтобы опорная лазерная плоскость была строго параллельна формируемой поверхности. Лазерные сенсоры помещаются на мачтах от рабочей кромки орудия или рабочего органа машины на расстояние равное значению рабочего смещения и остаются в этом положении в процессе работы. При совмещении центра (условного нуля) лазерного приемника с лазерной поверхностью, обеспечивается точное попадание рабочей кромки орудия в отметку формируемой поверхности. Достаточно одного построителя лазерной плоскости и на участке смогут работать несколько единиц техники и рабочих, оснащенных приемниками излучения.
Другие популярные технологии точного земледелияТочное земледелие в сельском хозяйстве – это общая концепция, подход к управлению производственным процессом. По большому счету, к точному земледелию можно отнести все технологии и системы, основанные на компьютерных и спутниковых системах и способные рационализировать и оптимизировать использование сырья и ресурсов. Смарт-технологии. Объединяя контроль и управление агротехнических объектов (техника, оборудование, машины) в общую информационную сеть можно получить единую систему, которая будет полностью контролироваться и отчасти удаленно управляться из одного центра. Мобильные устройства. Используя смартфоны, планшеты, ноутбуки и установленное на них специализированное ПО и приложения, можно оперативно отслеживать и анализировать состояние полей и контролировать процесс работы сельхозтехники.
Робототехника. По мере развития компьютерных технологий всё больше технологических задач можно поручать автоматизированным и роботизированным машинам. Например, компания Knize разработала автономную тележку, которая самостоятельно следует по полю за зерноуборочным комбайном, не допуская просыпа зерна. Также существуют роботизированные системы посева, внесения жидких удобрений и полива, которые удобны для использования на небольших полях и в тепличных комплексах. Системы орошения. Современные технологии позволяют в круглосуточном режиме отслеживать уровень влажности почвы и автоматически поливать только проблемные участки. При этом воды вносится ровно столько, сколько нужно. Это гораздо эффективнее, чем поливать сразу всё поле строго по расписанию. Датчики. Разместив в полях беспроводные датчики, можно в реальном времени контролировать состояние посевов, уровень влажности почвы и другие важные параметры удаленно. Это не только снимает необходимость физически выезжать в поля, тратя время и топливо, но и позволяет более оперативно реагировать на любые изменения. Использовать эти и другие технологии можно как по отдельности, так и в комплексе. Всё зависит от финансовых возможностей предприятия и проблем, которые стоят наиболее остро перед ним.
Преимущества и недостатки точного земледелияПреимущества
Недостатки
Решения
Скачать буклет по точному земледелию
|
Автоматизированная система управления, устанавливаемая непосредственно в гидравлическую систему, обеспечивает высочайшую точность управления на полях любого типа. Система автоматически управляет движением вашей машины по заданному маршруту движения с высочайшей точностью. При уходе машины с курса система позволяет скорректировать движение и вернуться на верную траекторию, независимо от формы поля или типа рельефа.
Гидравлическая система автовождения. Электрогидравлический блок рулевого управления предназначен для обеспечения автовождением техники не имеющей заводской подготовки под автовождение. Состоит из консоли управления, спутникового приемника AGI-4, электрогидравлического блока EHI, датчика угла поворота колес или полурамы и пульта VDC.
Система параллельного вождения XD/AGM-1. Универсальная консоль XD в стандартной конфигурации поддерживает функции параллельного вождения и управление заданиями. Данная система идеально подходит для полевых работ в режиме ручного вождения. Консоль XD позволяет вести машину максимально комфортно без лишних отклонений от курса.
Система параллельного вождения 114. Эта система позволяет повысить эффективность и скорость работы, а также сократить количество перекрытий во время работы. Система 114 отличается простотой установки и использования с максимально простыми настройками и визуальными подсказками, включая возможность смещения орудия.
Системы управления зерновыми сеялками. Система предназначена для модернизации и автоматизации зерновых пневматических сеялок с механическим приводом высевающих аппаратов. Система сочетает контроль расхода, планирование маршрута, контроль секций, высокую точность управления GNSS и полный контроль сельскохозяйственных данных.
Системы планировки полей. Система позволяет одновременно управлять рабочим оборудованием одного или двух сцепленных скреперов, и выполнять работы на площади более 12 тыс. акров с помощью одной настройки. Гибкое программное обеспечение, позволяет осуществлять автоматическое управление трактором, контролировать процесс внесения удобрений и орошения, регулировать внесение семенного материала.
Системы управления опрыскивателем. Контроль дифференциального внесения одного или нескольких продуктов позволяет сократить затраты благодаря регулированию нормы внесения семян и удобрений в нужном количестве и в нужном месте.
Системы управления разбрасывателем. Контроль дифференцированного внесения одного или нескольких продуктов позволяет сократить затраты благодаря регулированию нормы внесения семян и удобрений в нужном количестве и в нужном месте.
Платформа управления производством TAP. TAP – это современное решение для управления сельхозпредприятием, которое включает в себя все основные направления производства – парк техники, растениеводство и животноводство. Включает интерактивные карты, сбор данных, мониторинг техники, контроль кормления животных.
Проектирование полей – это интуитивное и простое в использовании программное обеспечение для повышения производительности при выравнивании полей, управления водными ресурсами, а также улучшения эффективности дренажа и ирригации поверхности.
Система мониторинга урожайности овощей. Мониторинг урожайности для комбайнов конвейерного типа предназначен для сбора данных по урожайности для специальных культур, включая картофель, сахарную свеклу, виноград, лук и помидоры. Используя тензодатчики, система измеряет, отображает и регистрирует урожайность.
Система управления зерновыми сеялками Artemis. Система Artemis предназначена для работы с ISOBUS-совместимыми универсальными терминалами, а также имеет свои терминалы. Artemis позволяет вести рядный сев или производить комбинированный контроль сева/внесения удобрений с большинством современных тракторов.
Лазерная система нивелирования для прицепного скрепера – это полноценная система для управления рабочим органом скрепера, грейдера или какой-либо другой машины. Система включает блок управления, лазерный построитель плоскости,
приемники лазерного излучения, электромагнитный клапан.
Базовые станции RTK и роверные модемы. Применяются для определения точных координат трактора или комбайна в поле с помощью спутниковых технологий. В состав стационарной RTK базовой станции входит ГНСС приемник, радиомодем, радио и ГНСС антенны с коаксиальными кабелями, а также мачта или вышка для установки радиоантенны.
Датчики уровня вегетации. Сенсорная система помогает выявить текущее количество питательных веществ и изменить дозу удобрения в соответствии с полученными параметрами, а также получить предварительную оценку состояния биомассы. Датчики сканируют растения с целью выявления объема содержания хлорофилла, так как этот показатель близок к объему содержания азота в листьях растений. Этот метод обеспечивает точные показатели состояния растительного покрова.
Система контроля глубины обработки почвы. Оснащенные специализированными алгоритмами, датчики идентифицируют препятствия для поддержания желаемой глубины. Обеспечивая постоянную глубину обработки система позволяет создавать ровное посевное ложе для обеспечения лучшей всхожести, а также повышает эффективность борьбы с сорной растительностью.
Система контроля внесения и анализа жидких органических удобрений. Благодаря надежной и проверенной на практике технологии NIR, датчик точно анализирует питательные вещества жидкого навоза – азот (N), фосфор (P), калий (K), аммонийный азот (NH4) и сухое вещество. Контроллер точно дозирует количество подаваемого продукта с учетом показаний датчика и необходимой нормы.
Система контроля высоты штанги является оптимальным решением при работе на неравномерных или полеглых посевах. Ультразвуковые датчики считывают одновременно расстояние до почвы и до культуры и создают виртуальную высоту для штанги, что обеспечивает стабильный и надежный контроль высоты в любых условиях.
Система контроля сбора урожая предоставляет возможность мониторинга в реальном времени и картографирования объема собранного продукта, его влажности, скорости сбора, а также общего веса намолота.
Дополнительные функции и аксессуары: функция автоматического разворота в конце ряда, функция управляемого движения по полю, джойстик управления, метеостанция, видеокамеры, светодиодные панели и др.
