Главная Коллекция "Revolution" Сельское, лесное хозяйство и землепользование Некоторые аспекты технического и компьютерного обеспечения точных технологий производства зерна

Некоторые аспекты технического и компьютерного обеспечения точных технологий производства зерна

Средства автоматизации, приборы и оборудование для высокоэффективной реализации точной технологии производства зерна в Центральном Нечерноземье России на базе современной техники. Геоинформационные системы и программное обеспечение точного земледелия.

Рубрика Сельское, лесное хозяйство и землепользование
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 20.06.2018
Размер файла 54,0 K
рефераты на заказ со скидкой

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Некоторые аспекты технического и компьютерного обеспечения точных технологий производства зерна в ЦРНЗ

Егоров В.Г., Леонова Е.В., Попов В.Ф.,

Пупынин В.М., Тафинцев В.К.

Московский НИИСХ «Немчиновка»

Аннотация

Приведена номенклатура средств автоматизации, приборов и оборудования для высокоэффективной реализации точной технологии производства зерна в Центральном Нечерноземье России на базе современной техники: системы точного позиционирования агрегатов на местности; полевые и бортовые компьютеры; приборы автоматического и параллельного вождения; приборы автоматического учёта урожая по ходу движения уборочных машин; приборы дистанционного зондирования сельскохозяйственных посевов, а также приборы контроля качества проведения технологических операций общего и специального назначения.

Ключевые слова: ТОЧНОЕ ЗЕМЛЕДЕЛИЕ, АГРОТЕХНОЛОГИИ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ, СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ, ПРИБОРЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ТОЧНОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ

Введение

В настоящее время на повестку дня поставлен вопрос о развитии технологий «точного земледелия» (ТЗ), позволяющих повысить конкурентоспособность агропромышленного производства, обеспечивающего продовольственную безопасность страны, интеграцию его в мировое сельскохозяйственное производство, создание научно-технического задела для широкого спектра инноваций в различные секторы сельского хозяйства.

К сожалению, в настоящее время, из-за отсутствия единых требований, каждый разработчик и производитель аппаратуры для ТЗ осуществляет выпуск той продукции, которую сам считает необходимой и полезной потребителю. В результате сегодня рынок Российской Федерации наполнен разнообразным набором технических средств для ТЗ, главным образом, зарубежного производства, в котором ориентироваться производителю сельскохозяйственной продукции довольно сложно. Чтобы разобраться в этом, нужно хотя бы в общих чертах представить, какие группы оборудования уже существуют, и сопоставить их с собственными потребностями. В этой связи работы по составлению их номенклатуры с указанием назначения, характеристики и условий применения, несомненно, будут востребованы сельхозтоваропроизводителями, которые в течение последнего десятилетия всё активнее пользуются преимуществами новых технологий.

Следует отметить, что в последнее время многие зарубежные производители приборов и оборудования для ТЗ придерживаются системы стандартов ISOBUS (ISO11783), которая обеспечивает интеграцию и совместимость их продукции. При этом используют общие интерфейсы связи в тракторах и машинах, осуществляющие обмен данными между приборами разных производителей без дополнительных специальных устройств управления. Преимущества такой стандартизации очевидны, поэтому, приобретая трактор, комбайн или электронные приборы для использования в ТЗ, нужно убедиться, что они соответствуют упомянутым стандартам.

В статье Егорова В.Г. и Леоновой Е.В. «Техника для точных технологий производства зерна в ЦРНЗ» (электронный журнал «АгроЭкоИнфо», 2009, №1) приведены основные характеристики средств механизации всего цикла технологических операций производства зерна по точным технологиям (начиная с обработки почвы и заканчивая послеуборочной обработкой зерна), а также отдельных специальных устройств, применяемых в системах ТЗ.

В настоящей статье более детально рассматриваются средства автоматизации, приборы и оборудование для высокоэффективной реализации точной технологии производства зерна в ЦРНЗ на базе современной техники: системы точного позиционирования агрегатов на местности; полевые и бортовые компьютеры; приборы автоматического и параллельного вождения, автоматического учёта урожая, дистанционного зондирования состояния посевов, контроля качества проведения технологических операций. Отдельное внимание уделено важнейшему компоненту систем ТЗ - программному обеспечению. При подготовке статьи использованы обзорные информационные выпуски Росинформагротех, журналы «Техника и оборудование для села», «Новые технологии АПК», «Техника в сельском хозяйстве», «Тракторы и сельскохозяйственные машины» и другие материалы открытой печати, а также информация Интернета.

Системы точного позиционирования агрегата на поле

Применение систем позиционирования даёт возможность наиболее эффективно провести вспашку, дифференцированно внести удобрения, средства защиты растений, посеять сельскохозяйственные культуры, составить карты плодородия и урожайности.

Система позиционирования включает антенну-приёмник глобальных позиционных систем GPS (США) и ГЛОНАСС (Россия), устанавливаемую на агрегат и пеленгующую сигналы со спутников, находящихся в зоне приёма. Для точного определения местонахождения объекта в пространстве и во времени достаточно получать сигналы с 3-4 спутников (из 24), вращающихся вокруг Земли. Точность определения местонахождения объекта находится в диапазоне от нескольких метров до 1 см.

На основании изучения имеющейся информации составлен перечень приборов позиционирования агрегатов на поле (табл. 1), наиболее часто используемых на территории РФ.

геоинформационный зерно технология автоматизация

Таблица 1. Приборы позиционирования агрегатов на поле

№

Марка

Краткая характеристика

1.

Приёмник GPS 252

Точность позиционирования 3-30 см, двухчастотный режим

2.

Антенна EZ-Guide

Масса 372 г. Диапазон рабочих температур:

от -40оС до +70оС. Герметична

3.

Приёмник AG GPS 332

Используется на любых сельскохозяйственных операциях. Монтируется в кабине. Точность регулируется

4.

Agronov «Grotec»

Точность позиционирования ± 10 см. Состоит из

GPS-приемника и терминала

5.

Приемник StarFire iTC

фирмы «John Deere»

Совместим с сигналами: SF1, SF2, EGNOS

Автоматические почвопробоотборники

Отбор проб для получения информации об уровне плодородия почвы на каждом элементарном участке поля является первым, наиболее сложным и трудоемким элементом системы ТЗ.

До конца не решён вопрос о выборе размера и формы элементарного участка для каждого конкретного поля, что зависит от многих факторов. Уменьшение площади элементарного участка повышает количество проб, точность и качество дифференцированного внесения удобрений и средств защиты растений, но увеличивает затраты на агрохимическое обследование поля.

Почвопробоотборники позволяют автоматизировать и многократно ускорить процесс отбора проб для их последующего анализа и создания электронной карты плодородия почвы. Преимущества использования автоматических почвопробоотборников показаны в таблице 2.

Для автоматизированного и ускоренного взятия почвенных проб и образцов на элементарных участках поля у нас и за рубежом созданы почвопробоотборники, монтируемые на различные энергетические средства.

Таблица 2. Сравнительная таблица операций взятия почвенных проб и внесения удобрений в традиционной и точной системах земледелия

№

Операция

Традиционное земледелие

Точное земледелие

1.

Объединённая почвенная проба на анализ

Отбирается с 5-20 га

Отбирается с 1-5 га

2.

Отбор проб

Ручным буром

Автоматическим пробоотборником

3.

Картографическая основа

Почвенная карта и план землепользования

Электронная почвенная карта, план землепользования, космические снимки с географической привязкой

4.

Место отбора проб

Определяется вешками, теодолитом, место отбора точно не фиксируется

Определяется системой глобального позиционирования. Место отбора фиксируется с точностью 30 см

5.

Составление картограммы

Вручную

С помощью программного обеспечения

6.

Расчёт дозы удобрений

По средневзвешенному значению для всех полей, вручную

Дифференцированно для каждого участка поля, автоматически по программе

7.

Внесение удобрений

На поле создаются участки с избыточным и недостаточным содержанием питательных веществ

Каждый участок поля удобрен по потребности, согласно картограмме

Выделение элементарных участков и порядок взятия почвенных проб осуществляют по разработанным методикам.

План объезда и фиксации точек отбора проб готовится с помощью GPS/ ГЛОНАСС-приемника и программного обеспечения. Собранные пробы нумеруются и сдаются в химлабораторию для анализа. Результаты анализа заносятся в программное обеспечение, которое обрабатывает их и выдает карту распределения веществ по полю. Данная карта используется для создания технологической карты дифференцированного внесения и принятия управленческих решений.

Коммерческие организации, занимающиеся внедрением точных технологий («Инженерный центр «ГЕОМИР», компания «Агрикон», Евротехника GPS и др.), предлагают ряд автоматизированных почвопробоотборников (табл. 3) для использования в хозяйствах, внедряющих систему ТЗ, а также соответствующее программное обеспечение (ГЕО-План» и др.).

Таблица 3. Автоматические почвопробоотборники

№

Фирма-производитель,

наименование

Глубина взятия проб, см

Характеристика

1.

Нитфельд,

Duohrob-60

универсальный

0 - 30

30 - 60

Устанавливается на трактор, автомобиль-пикап, автоприцеп. Оснащен GPS-приемником. Программное обеспечение: «Геоплан» или КБ «Панорама». Время взятия пробы 20-25 сек. Оснащен полевым ноутбуком

2.

Нитфельд,

MULTIPROB 120

0 - 30

30 - 60

60 - 90

Разделяет пробы на три горизонта. Устанавливается на квадрицикл. Оснащен GPS-приемником. Программное обеспечение: «Геоплан» или КБ «Панорама»

3.

Нитфельд,

Duohrob-60

10 - 30

Время взятия пробы 3-5 сек. Устанавливается сбоку на любое лёгкое транспортное средство. Управление - с водительского сидения

4.

Эмити Конкорд,

2036 ATV Mount

0 - 90

Установлен на квадрицикле. Берёт 10 проб. Время взятия одной пробы - 25-35 сек. Вес - 100 кг

5.

Эмити Конкорд,

2024 ATV Mount

0 - 60

Установлен на квадрицикле. Берёт 20 проб. Время взятия одной пробы 4-16 сек. Вес - 95 кг

6.

Эмити Конкорд,

2450 Pick-up Mounted

0 - 61

Автоматически берёт 10 проб. Время взятия одной пробы 10-12 сек. Устанавливается на автомобиль-пикап. Вес 102 кг

7.

Эмити Конкорд,

9800A/Agricultural

0 - 122

Автоматически берёт 10 проб. Время взятия одной пробы 25-30 сек. Устанавливается на автомобиль-пикап

8.

Wintex 1000

0 - 30

Производительность - 38 образцов в час. Устанавливается на квадрицикл. Оснащен GPS-при-емником, полевым ноутбуком. Для создания почвенной карты имеется программное обеспечение

9.

Мобильный почвопроботборник,

Патент РФ

№2264607

0 - 30

Агрегатируется с трактором тягового класса 0,6. Отбор проб непрерывный, без остановки. Позиционирование: мерным колесом от стартовой линии в начале поля. Длина элементарных участков регулируется в широких пределах, ширина кратна захвату удобрителя

10.

Fritzmeier

0 - 90

Агрегатируется с трактором, внедорожником, автоприцепом. Полный автомат с точной привязкой к местности. Время взятия одной пробы - 15-20 сек. Для составления почвенной карты используется бортовой компьютер

11.

Amaty Tecnology,

для автомобиля:

модель 2450

для трактора:

модель 2403

модель3603

модель4803

0 - 61

0 - 61

0 - 91,5

0 - 122

10-12 сек. на одну пробу. Масса от 84 до 100 кг. Проводят картирование полей с помощью позиционирования и компьютера

Следует отметить, что традиционные методы отбора почвенных проб и их анализы для получения необходимой информации трудоемки, продолжительны и дорогостоящи. Для успешного введения в сельское хозяйство технологий ТЗ необходима разработка новых, экспрессных, более дешёвых методов получения объективной информации о внутрипольной неоднородности параметров почв и использования её, например, при определении доз внесения удобрений под планируемую урожайность.

Системы параллельного вождения (навигационные системы)

Система параллельного вождения (автопилотирования) на базе GPS/ГЛОНАСС-навигации - технически совершенная и экономически выгодная технология управления сельскохозяйственными агрегатами, особенно широкозахватными.

Интегрированные системы автопилотирования встраиваются в гидравлическую систему самоходной техники. Специальный контроллер принимает указания GPS/ ГЛОНАСС-приёмника и преобразует их через дополнительный гидравлический контур в движение агрегата, так что с помощью этого устройства легко перенести номинальную точность GPS/ГЛОНАСС-приемника в точность на земле. При этом движение может быть прямо- или криволинейным. Перекрытия и пропуски между соседними проходами сводятся к минимуму (до 20 см), а при использовании базовых станций RTK - до 5 см; нет необходимости расставлять вешки, использовать маркеры. Система обеспечивает возможность работать ночью, в условиях плохой видимости, снижает утомляемость тракториста, повышает производительность труда.

Как правило, настройка автопилота заключается в выборе допустимых отклонений техники от курса. Оптимальная калибровка зависит от состояния почвы (влажность, тип), величины нагрузки, скорости движения, поэтому проводится каждый раз, когда меняются условия эксплуатации автопилота.

Все автопилоты оснащены системами-предохранителями, которые сами отключают автопилот в следующих случаях: перехват руля механизатором; отклонение трактора от курса; нажатие кнопки (педали, рычага и т.п.); движение за пределами заданного скоростного интервала (чаще всего 2-40 км/ч). Кроме того, некоторые автопилоты отключаются при вставании механизатора с места. Любой автопилот можно также отключить вручную. В систему автопилота обычно входят гироскопы, которые позволяют свести к нулю погрешности, возникающие при движении по склону. Некоторые автопилоты могут самостоятельно остановить агрегат (приподнять культиватор, сеялку, остановить разбрасывание) и развернуть технику, однако чаще всего эти действия должен совершить механизатор. Он же должен постоянно контролировать помехи, которые автопилот распознать не может.

Помимо гидравлических, существуют электрические интегрированные автопилоты, типичные для гусеничной техники, так как согласованием гусениц управляют дополнительные электронные устройства. Ход руля у такой техники, как правило, очень точный, без люфтов, так что реальной альтернативой интегрированному автопилоту на гусеничную технику может стать подруливающее устройство.

Экономический эффект применения системы состоит в том, что при обработке поля параллельными полосами отсутствуют перекрытия и огрехи, обеспечивается круглосуточная работа, снижается расход горючего, семян, удобрений и ядохимикатов, повышается производительность агрегата.

Характеристики ряда систем параллельного вождения приведены в таблице 4.

Таблица 4. Системы параллельного вождения агрегатов

№

Система

параллельного вождения

Характеристика

1

2

3

1.

Ag GPS 252

Точность вождения агрегата 30-2,5 см (в зависимости от варианта оснащения). Увеличивает производительность агрегатов на 13-20%

2.

Ag GPS

EZ - Guide Plus

Точность вождения от гона к гону 15-30 см. Совмещается с любым трактором. Увеличивает производительность на 13-20%

3.

Автопилот

E-Drive

Точность прохождения смежных проходов 10 см. Позволяет водить трактор на склонах. Устанавливается на любые импортные тракторы с гидроусилителем руля

4.

Ag GPS

EZ - Steer

Подруливающее устройство (удерживает агрегат на заданной прямой линии при движении по гону). Точность вождения 15-20 см

5.

Автопилот

Trimble Ag GPS

Autopilot

Обеспечивает идеально ровное вождение. Уменьшает перекрытие при севе до 5-10 см, не оставляя огрехов. Обеспечивает работу на скоростях до 30 км/час

6.

Outback - S2

Усовершенствованная система параллельного вождения с повышенной точностью (5-10 см). Устанавливается на любое транспортное средство. Русифицированное меню

7.

Novator Visia

«Tecnoma»

Приёмник сигнала GPS и адаптированный с ним терминал автоматически осуществляют точное (±30 см) вождение агрегата

8.

EZ-Guide Plus

Точность вождения агрегата 30 см. Упрощает движение по кривой и развороты. Жидкокристаллический дисплей

9.

Trimble

EZ-Guide 500 (OnPath b HP|XP)

Точность вождения 7-25 см. Антенна диапазона L1/L2. Отслеживает огрехи, измеряет площадь поля. Подключается к подруливающему устройству Trimble EZ-Steer

10.

Ag GPS

FmX

Приёмники GPS и ГЛОНАСС. Точность вождения до 2 - 3 см. Одновременно с курсороуказателем измеряется площадь поля. Интегрированный дисплей работает в ручном и автоматическом режиме

11.

Raven Cruizer

Точность вождения 15-20 см. Подключается к подруливающему устройству Smart Steer и гидравлическому автопилоту Smart Trax

12.

AutoFarm ATC

Точность вождения 15-20 см. Работает с поправкой Omnistar. Подключается к подруливающему устройству OnTrack, которое устанавливается на рулевое управление

13.

AutoFarm A5

DGPS+автопилот

Точность вождения 5-10 см

14.

Навигационный пульт «Азимут-1»

Точность вождения 50 см. Приёмник системы GPS. Измеряет скорость агрегата, обработанную площадь поля. Пульт располагается в кабине трактора

15.

Аэроюнион

Аэронавигатор

Точность вождения 5-10 см. Включает бортовой навигационный комплекс «Аэронавигатор». Измеряет пройденное расстояние, обработанную площадь

16.

Teejet

Centerline 220

Точность вождения 35-40 см. Ориентирована на работу с автопилотом. Русскоязычное меню

17.

Parallel

Tracking+

автопилоты

Auto Track, фирма «John Deere»

В системе используется дисплей Green Star, мобильный процессор и приёмник сигнала StarFire, обеспечивающий высокую точность позиционирования

18.

Topcon

Точность вождения 20-30 см

19.

Farm Pro

Совмещает большой жидкокристаллический дисплей и автопилот компании AutoFarm. Система многофункциональна

20.

Mueller Electronik

Точность вождения 25-30 см. 12-канальный DGPS-приемник.

21.

Auto Track

Universal

фирма «John Deere»

Комплект универсален: устанавливается на любые машины. Имеются функции автопилотирования и коррекции положения на склонах. Работает с системой Green Star

В настоящее время существуют системы двух уровней: полностью автоматизированная система, когда вмешательство механизатора в управление не требуется, и вспомогательная система - подруливающее устройство, когда механизатору нужно следить за препятствиями на пути и брать управление на себя при разворотах и на концах загона.

Компания «Jonh Deere» (США) разработала новую инновационную систему автоматического вождения для любой техники: новый универсальный комплект для автоматического вождения AutoTrac 200, который устанавливается на машины предыдущих моделей производства компании «Jonh Deere», а также на тракторы, комбайны и кормоуборочные комбайны других производителей.

Системы картирования урожайности

Для измерения урожайности по ходу движения зерноуборочный комбайн оснащают датчиком урожайности, представляющим собой набор сенсоров (механических, оптических, радиационных, тензометрических). Датчик определяет массу потока зерна, прошедшего через элеватор за единицу времени. При этом одновременно определяется и влажность зерна, что позволяет исключить ошибки определения его массы, вызванные различием влажности. Навигационная система (GPS/ГЛОНАСС-приемник) определяет координаты комбайна на поле, которые записываются одновременно с сигналами датчиков урожайности зерна через определённые промежутки времени. Все сигналы обрабатываются компьютером. Итогом работы является детальная карта урожайности убранного поля, где разными цветами выделены зоны (участки) с разной урожайностью.

Компьютерный мониторинг урожайности - эффективный способ определения влажности и урожая на полях хозяйства. С учётом этих данных и исходя из оптимизации затрат и максимальной прибыли, принимают решение о дифференцированной обработке средствами химизации. Возможна постановка и обратной задачи: снижение затрат в соответствии с потенциалом урожая на бедных почвах.

В таблице 5 приведены характеристики действующих систем картирования урожайности.

Таблица 5. Системы картирования урожайности

№

Обозначение

(марка) системы

Характеристики

1.

ГринстарТМ

Харвест Dок

Состав для комбайна «John Deere»: навигационная система StarFire (точность вождения 30 см); дисплей; процессор; ключевая карта; датчики массы и влажности зерна; программа картирования урожайности; бортовой принтер; карта памяти HCMCJA

2.

CLAAS Lexion

Установлена на комбайнах CLAAS. Система снабжена многофункциональным контроллером

3.

Универсальная

система картирования

урожайности

(Геомир)

Устанавливается на любые зерноуборочные комбайны. Определяет урожайность и влажность зерна с единичной площади с учётом местоположения комбайна и неровностей поля

4.

Agrotronix S.A.,

Франция

Определяет урожайность и влажность зерна в режиме реального времени

Сенсорные датчики

Применяются различные типы и системы сенсорных датчиков (табл. 6), которые устанавливаются на агрегатах, выполняющих, преимущественно, операции внесения жидких минеральных удобрений (ЖУ) и средств защиты растений (СЗР).

Датчики в реальном времени определяют основные параметры состояния почвы (или биомассы), которые необходимо учитывать для регулирования роста растений. С помощью компьютера и соответствующего программного обеспечения (ПО) происходит обработка данных, определяется количество удобрений, необходимое для конкретного участка земли. Затем данные передаются на агрегаты, которые вносят удобрения.

Таблица 6. Сенсорные датчики

№

Марка, фирма-производитель

Характеристики

1.

Greenseeker,

Hundro Agri

Устанавливают на удобрителе с рабочим захватом 18 м (30 датчиков с шагом 0,6 м). Измеряют количество отраженного от растений света в диапазоне 600-780 нм. После вычисления на компьютере индекса вегетации растений подаётся ЖУ - через каждый жиклёр отдельная строго определённая порция. Удобрение вносят локально

2.

Miniveg N,

Hundro Agri

Использован принцип лазерной флюоресценции. Излучение лазера после отражения от растений попадает на детектор, где определяется концентрация хлорофилла. Работа системы не зависит от солнечного освещения. Система может определять заболевания на листьях растений. Датчики крепят на штанге, которая поворачивается по ходу движения

3.

N-Sensor,

Hundro Agri

Система измеряет оптическую плотность посевов и концентрацию хлорофилла в листьях растений. Источник освещения - солнечные лучи, которые разлагаются в датчике и сравниваются с отражёнными от растений лучами. Определяется цвет листьев и плотность травостоя и, в зависимости от этих показателей, вносится необходимое количество удобрений. Датчик расположен выше трактора, что позволяет обследовать большую площадь поля. Так, при высоте датчика 3,5 м с обеих сторон обследуется эллипс шириной 2,85 м

4.

Grop- Sensor,

Hundro Agri

Применяют для точного дозированного внесения фунгицидов и стимуляторов роста на неполегших колосовых культурах. На передней части трактора шарнирно крепится маятник, который измеряет силу сопротивления растений перемещению при движении трактора и подаёт соответствующий сигнал исполнительным органам для внесения определенного количества жидкости.

5.

YARA N-Sensor

Применяют для определения содержания азота в растениях, соответствующих азотных подкормок и внесения регуляторов роста растений

6.

Agrocom VRA

(Grop-Meter)

Система непрерывно измеряет биомассу растений и осуществляет соответствующее переменное дозирование СЗР по ходу движения агрегата

Дифференцированное внесение минеральных удобрений - одно из важнейших экономических и экологических аспектов «точного земледелия». Применение данной технологии и соответствующего оборудования позволяет значительно сократить затраты на удобрения, т.е. вносить их в зависимости от потребности почвы, а также обеспечивает оптимальное содержание питательных веществ в почве. Во время проведения работ, при условии наличия GPS-оборудования, строится карта внесения удобрения.

Полевые компьютеры и бортовые компьютерные системы

Внедрение ТЗ невозможно без использования переносных компьютеров. Однако они должны быть надёжно защищены от неблагоприятных воздействий, типичных для полевых условий эксплуатации (грязь, масло, вибрация, удары при транспортировке, дождь, высокая влажность, солевые испарения и другие экстремальные воздействия окружающей среды). Различными компаниями выпускаются такие полевые компьютеры в «блокнотном» (Note Book, а в последнее время их уменьшенная разновидность - субноутбуки), «планшетном» (Tablet PC) и «карманном» (Pocket PC), или «наладонном», исполнении. Они могут использоваться и непосредственно как компьютеры специалистами хозяйств (для получения и передачи необходимой информации в полевых условиях), и в качестве основы бортовых компьютерных систем автомобилей, тракторов и других сельскохозяйственных машин. В состав таких систем обычно входят также GPS-приемники, различные датчики, коммутационные блоки и контроллеры. Системы выполняют задачи, предусмотренные специальными пакетами программного обеспечения (ПО).

Краткие характеристики некоторых полевых компьютеров и бортовых компьютерных систем приведены в таблице 7.

Таблица 7. Полевые компьютеры и бортовые компьютерные системы

№

Наименование

Основные характеристики

1

2

3

1.

Планшетный

компьютер

SMS Mobile

Позволяет документировать в полевых условиях подробные сведения по посевам. Впоследствии эти данные используют до начала, во время и после вегетационного периода для принятия более эффективных решений. Программное обеспечение включает большинство важнейших функций для возможности использования прибора «в поле»: записывает границы и площадь каждого поля; создаёт и редактирует набор точечных, линейных и многоугольных данных. Примером многоугольного набора данных служат площадки наблюдения за посевами, дренажные линии и зоны управления. Непрерывно регистрирует и записывает данные любой полевой операции с указанием зоны покрытия, например, запись размещения различных сортов на полях.

При использовании GPS-приёмника автоматически указывает пользователю точную полевую и другую управленческую информацию по текущему местоположению

2.

Планшетный

компьютер

Duo Touch II

Терминал агронома

Оптимально рассчитан для полевых условий. Позволяет фиксировать все проводимые в поле работы, нормы внесения удобрений и показания YARA N-сенсоров. Применим для управления работой различных разбрасывателей минеральных удобрений и опрыскивателей. Приёмник сигналов GPS поставляется в комплекте. Электронная карта участка загружается в терминал и используется в поле

3.

Система

GreenSeeker RT200

Система дифференцированного внесения удобрений автоматически определяет характеристики растительного покрова и формирует команды по изменению нормы внесения для разбрасывателей и опрыскивателей. Состоит из 6 датчиков растительного покрова, объединенных в одну сеть, коммутационного блока и планшетного компьютера, к которому может подключаться внешний GPS-приемник, за счет чего обеспечивается создание карт состояния растительного покрова и карт внесения минеральных (твёрдых или жидких) удобрений и СЗР. Измерения коэффициента отражения производятся датчиками, разработанными для анализа растений, с высоты 55-110 см от растительного полога. Датчики создают самостоятельное освещение для использования в любое время суток. Поле обзора (ширина поля измерения датчика) составляет 60 см и остаётся относительно неизменным в пределах указанного диапазона высоты размещения датчика

4.

Система

Raven SCS 460

Console

Система управления опрыскиванием сконструирована для улучшения равномерности процесса работы форсунок. Ее производительность зависит от установочных регулировок микропроцессора и опрыскивателя. Фактически вносимый объём ЖУ или СЗР на ед. площади постоянно фиксируется

5.

Система

Raven SCS 4000

Console

Система на основе сети контроллеров может управлять распределением жидких (распрыскиванием химикатов, ЖУ) или гранулированных веществ по ходу движения и ширине захвата агрегата

6.

Система

Insight 1(2) (DirectCommand)

Системы на основании почвенной карты позволяют вносить удобрения (до 5 различных питательных веществ одновременно) по потребностям отдельных участков поля. Параметры внесения веществ и калибровочные величины выводятся на операционный экран, что облегчает установку норм. Сохраняют параметры настройки и калибровки. Выполняют автоматическое управление нормой дифференцированного внесения гранулированных и жидких удобрений по электронным картам, составляемым заранее («off-line») или непосредственно в процессе работы («on-line»)

7.

Бортовая

Компьютерная

система

GPS-Switch

На базе планшетного компьютера, использует GPS, автоматизирует позиционно точное переключение машины на разворотной полосе, ответвлениях и клиньях полевых угодий. Учитывается ширина захвата и положение отдельных секций трубопровода. В зависимости от качества сигнала GPS возможно очень точное управление включением/выключе-нием. После первого объезда поля определяются границы поля, затем все происходит автоматически. Бортовой компьютер GPS-Switch является универсальным для распределителей минеральных удобрений и опрыскивателей с терминалом управления AMATRON+

8.

Карманный

компьютер

TDS Recon Pocket PC 2003

Износоустойчивый карманный компьютер с цветным дисплеем отображает и сохраняет данные с датчиков и соединяется с контроллером дозирования устройства внесения удобрений

1

2

3

9.

Субноутбук

Getac M230

Разработан на базе двухядерного процессора. Дисплей сенсорный и высококонтрастный (для работы при солнечном освещении). Корпус из магниевого сплава, пыле-влагозащищённая клавиатура, сенсорная панель, легкосъемный жесткий диск, приспособленный для работы при температуре до -20С

Программное обеспечение точного земледелия

Успешное ведение современным агропромышленным предприятием производственной деятельности практически невозможно без использования ГИС-технологий и различных пакетов специального программного обеспечения (ПО), повышающего эффективность контроля и управления производством сельскохозяйственной продукции.

Геоинформационные системы (ГИС) - современные информационные комплексы для картографирования и анализа объектов реального мира. ГИС хранят информацию в виде набора тематических слоёв, которые объединены на основе географического положения. Каждый слой представляет собой определённый набор однотипных объектов (дороги, реки, земельные участки, населённые пункты и т.п.). Путём отображения на электронной карте определённых слоёв можно добиться составления картографического произведения любого типа (от картосхемы до топографической или тематической карты).

Программное обеспечение и оборудование, установленные на мобильном комплексе, позволяют создавать привязанные к координатам пространственные объекты, которые являются элементами геоинформационной базы данных для обследуемого поля. ПО классифицируют по следующим признакам:

· по срокам действия поддерживаемых процессов:

- стратегические - планирование севооборотов, размеров посевных площадей, приобретение техники и т.д.;

- тактические - планирование технологического цикла работ данного сезона;

- оперативные - корректировка сроков и содержания работ данного сезона;

· по специализации пользователей:

- существует ряд специализированных пакетов ПО для агрономов, агроменеджеров, диспетчеров, бухгалтеров и др.; они используются при решении задач обмера и учёта полей, планирования и проведения агрохимического обследования почв, мониторинга маршрута движения и функционирования подвижных объектов и др.;

· по способу реализации:

- в виде автономного пакета, используемого в одном предприятии;

- в виде распределённой многофункциональной информационной системы, обеспечивающей сбор, обработку, анализ, хранение и отображение данных на множестве компьютеризированных рабочих мест, связанных между собой различными видами связи.

Характеристики некоторых компьютерных программ, присутствующих на российском рынке программного обеспечения точного земледелия, представлены в таблице 8.

Таблица 8. Номенклатура программного обеспечения точного земледелия

№

Наименование

Основные характеристики

1

2

3

1.

Farm Works-

управление

растениеводством

Комплекс дополняющих друг друга, но независимых программ. С его помощью осуществляются: ведение базы данных по землевладельцам, хозяйствам, полям, сотрудникам, технике, строениям, скоту, ресурсам (СЗР, удобрениям, семенам, кормам, топливу и пр.); обработка информации за неограниченное количество лет о любом количестве хозяйств на неограниченной площади полей; планирование различных технологических операций, использования ресурсов и др.; формирование для сотрудников заданий; создание и работа с электронными картами полей* и сопутствующих объектов; автоматическое определение площадей полей; импорт и обработка материалов почвенных обследований, карт урожайности и других привязанных к местности данных; статистический анализ карт, в том числе карт урожайности; создание карт для дифференцированного внесения удобрений и СЗР; печать карт

2.

PF-Box

Устанавливается на терминале агронома. Входит в комплектацию YARA N-сенсора. Агроном может использовать несколько опций программы: вариабельное внесение азотных и комплексных удобрений; работа с регуляторами роста и десекантами и др. Программа предполагает три модуля: работа в режиме «online» - ежесекундное измерение состояния растений (вариабельное внесение азота); работа в режиме «offline» - обрабатывает цифровые карты внесения удобрений; комбинированный режим - при этом режиме происходит сверка цифровых карт полей и показаний сенсора

3.

SMS Advanced 5,5

Возможности программы: работа с большим количеством данных по точному земледелию; создание электронных карт полей (в том числе для дифференцированного внесения минеральных удобрений), оцифрованных по спутниковым снимкам; создание планов урожайности, норм внесения удобрений и т.д.; контроль за расходованием материалов; создание статистической и другой отчётности

4.

SMS Basic

Ключевые характеристики: анализ данных после их фактического сбора; печать, экспортирование и импортирование данных, переработка данных; разделение данных по хозяйствам (отделениям); возможность автоматической загрузки спутниковых снимков полей, с учётом широты и долготы; трёхмерный графический вывод данных;

моделирование и редактирование собственных отчётов, графиков, результатов анализа и вывод карт на печать; возможность сохранения данных проекта для облегчения работы с разнообразными клиентами; сравнительный анализ различных видов данных, таких, как урожайность и содержание влаги, по типам почвы для всех полей; детальное отслеживание финансовых показателей, картирование и предоставление отчёта о том, где пользователь получает или теряет прибыль

5.

ГЕО-План

Организация отбора почвенных проб при агрохимическом обследовании с помощью GPS (определение наилучшего места для взятия пробы; указание оператору направления движения и места остановки); нанесение фактических границ полей и местоположения сопутствующих объектов для создания электронных карт; измерение на карте расстояний, площадей и редактирование объектов электронной карты

6.

ГИС Карта

Обеспечивает картографическую составляющую системы ГИАС УСХП**. Основу ГИС Карты составляют многослойные карты местности (снимки, сканированные карты, топографические основы, карты полей, тематические карты, рельеф, качественные особенности почв, урожайность и пр.). На основе карт ведётся учёт сельхозугодий, агрохимический мониторинг, визуализация перемещений техники и отображение состояния: состава почв, возделываемых культур, урожайности, засоренности, внесенных удобрений и пр.

7.

ГИС Панорама АГРО

Основные функции: ведение базы нормативно-справочной информации; ведение паспортов полей с привязкой к карте, году урожая и севообороту; ведение агрохимического мониторинга сельскохозяйственных угодий; создание и отображение тематических карт (содержание питательных веществ в почве, ее состав, выращиваемая культура, урожайность и пр.); обработка навигационных данных GPS/ГЛОНАСС и контроль перемещений техники; планирование и автоматизированный учет механизированных работ; автоматический расчет пробега, обработанной площади, фиксация фактов нарушений (незапланированная стоянка, предполагаемый слив топлива, превышение заданной скорости и пр.) и формирование отчетов

8.

ИАС «Агрохолдинг»

Разработана на платформе «1С: Предприятие 8.1». Основные функции - оперативный учет и планирование сельскохозяйственных работ; финансовый учет; консолидация данных в стандарте Международной Системы Финансовой Отчётности (МСФО)

9.

Мобильная ГИС электронного учета сельскохозяйственных земель «ГЕОУчетчик»

Назначение: построение и корректировка электронных карт сельскохозяйственных полей с помощью GPS-технологий; определение фактических границ и площадей обработанной части поля; отображение на схеме в реальном времени получаемых от GPS данных; измерение на

схеме расстояний и площадей; определение части поля, обработанной сельхозтехникой; корректировка сопроводительной информации по каждому полю

10.

AGRO-MAP PF***

Программное обеспечение для агронома, предназначено для обработки информации, относящейся к полям хозяйства: отображение, редактирование, печать текстовой и графической информации, импорт и экспорт данных измерений, соединение с карманным персональным компьютером для синхронизации данных и последующего использования на месте. Программа позволяет создавать карты урожайности, готовить задания для дифференцированного внесения удобрений и СЗР, вести статистику, планировать точки взятия проб для агрохимобследования

11.

AGRO-NET NG

(Agrocom)***

Программное обеспечение на базе ГИС, предназначенное для менеджеров агропредприятий, использующих на полях технологии точного земледелия, и включающее в себя следующие модули: карты и схемы участков; управление землепользованием; арендное управление; картирование урожайности; производственная документация. Дистанционно обслуживается через Интернет и ведет финансовый учет всех затрат по каждому полю; собирает данные о полях и информацию о машинах; осуществляет связь объектов в ГИС. Включает в себя все элементы ГИС, позволяет вести базу данных по каждому полю, агрономический анализ

*Электронные карты полей предназначены для оптимизации работы сельскохозяйственного предприятия: они помогают осуществлять контроль, учет и анализ всех процессов, дают наглядное представление о площади полей, типе местности, дорогах, типах посевов, служат для оптимизации работы и рационализации использования всех ресурсов.

**ГИАС УСХП - географическая информационно-аналитическая система «Управление сельскохозяйственным предприятием» - комплекс программно-аппаратных средств, обеспечивающий информационно-аналитическую поддержку технологии ТЗ. В её состав входит три основных подсистемы: ГИС карта; ГИС Панорама-АГРО; информационно-аналитическая система (ИАС) Агрохолдинг.

*** К недостаткам программ следует отнести: отсутствие программистов, знающих продукт; сложности с его интеграцией с другими программами; высокую стоимость. Программы представлены на российском рынке, но мало где установлены.

Заключение

Следует отметить, что рынок технического и программного обеспечения системы ТЗ постоянно пополняется новыми разработками, поэтому перечень приборов, оборудования и программ должен постоянно обновляться. Тем не менее приведенная в статье номенклатура на данном этапе может быть выборочно использована при комплектовании оптимального машинно-тракторного парка конкретными хозяйствами, реализующими систему ТЗ, а также при составлении технологических адаптеров к точным технологиям производства зерна в ЦРНЗ.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены