Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

РЕФЕРАТ

Выпускная квалификационная работа на тему «Модернизация сельскохозяйственных машин для их работы в системе ГЛОНАСС» содержит 77 страниц расчётно-пояснительной записки, 19 таблицы, 11 рисунков, 36 использованных источников. В первой главе рассмотрены теоретические аспекты изучения роли информационных технологий мониторинга и управления сельскохозяйственным производством. Во второй главе проведен анализ современного состояния сельскохозяйственного производства СПК «Нива». Третья глава посвящена разработке направлений механизма модернизации сельскохозяйственных машин для их работы в системе ГЛОНАСС для СПК «Нива». Четвертая глава представляет безопасность жизнедеятельности и экологическую безопасность.



ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования.

В настоящее время в большинстве субъектов Российской Федерации продолжается снижение плодородия почв, ухудшается состояние земель, используемых или предоставленных для ведения сельского хозяйства. Почвенный покров, особенно сельскохозяйственных угодий, подвержен деградации и загрязнению, теряет устойчивость к разрушению, способность к восстановлению свойств и воспроизводству плодородия. В связи с приватизацией земельных участков, появлением большого количества собственников земли и наличием сельскохозяйственных товаропроизводителей различных форм собственности задачи управления сельскохозяйственным производством стоят как никогда остро, а эффективное их решение невозможно без осуществления государственного мониторинга сельскохозяйственных земель. Мониторинг земель осуществляется федеральными органами исполнительной власти, органами исполнительной власти субъектов Российской Федерации и органами местного самоуправления в соответствии с их полномочиями. Однако проводимый мониторинг не обеспечивает наблюдение за земельными участками и полями севооборота как производственным ресурсом и не осуществляется по ряду параметров, характеризующих плодородие почв, имеющих существенное значение для сельскохозяйственного производства.

Специфика учета сельскохозяйственных земель как природного ресурса, используемого в качестве главного средства производства в сельском хозяйстве, требует иных подходов и более широкого перечня показателей состояния таких земель и их плодородия.

Актуальность этой проблемы вызвана необходимостью повышения конкурентоспособности сельскохозяйственной продукции. А для этого необходимо строго контролировать работу технических средств, выполняющих операции в технологическом процессе сельскохозяйственного производства.

На рынке с начала 2000-х годов стали применяться спутниковые навигационные системы. В данной работе рассмотрены различные аналоги от зарубежных и отечественных производителей. Проанализированы продукты ведущих мировых производителей сельскохозяйственной техники, таких как «Джон Дир» и Claas, а также отечественные разработки от ведущих компаний по производству навигационного оборудования М2М Телематикаи ООО «Агронавт» и др. Для оценки их возможностей были проанализированы данные систем по 10 различным критериям. Данный анализ показал, что наиболее точную оценку работы технических средств осуществляет система от фирмы Claas. Однако ее существенным недостатком является высокая стоимость и несовместимость с техническими средствами других производителей.

Степень изученности проблематики.

Проблемы модернизации сельскохозяйственных машин всегда были объектом внимания ученых. Значительный вклад в их решение внесли такие отечественные исследователи, как Ю. Андреев, И. Балабанов, М. Бунин, Т. Воронкина, В. Ивантер, Т. Охинченко, а также зарубежные ученые Р. Акофф, С. Брю, Л. Гитман, Д. Кейнс, У. Кинг, Д. Клиланд, К. Макконнелл, Д. Норткотт, П. Самуэльсон, А. Смит, Р. Фостер и другие.

Проблемам спутниковых навигационных систем в управлении сельскохозяйственным производством посвящены научные труды отечественных и зарубежных ученых: В.С. Барда, И.А. Бланка, Ю.В. Богатина, И.И. Веретенниковой, В.В. Воронцовского, Л. Дж. Гитмана, М.Д. Джонна, В.Е. Есипова, И.А. Зимина, Н.В. Игошина, В.В. Ковалева, А.Г. Папцова, И.В. Сергеева и других.

Низкая технологическая активность в сельском хозяйстве, необходимость проведения мониторинга сельскохозяйственных организаций и на его основе принятие решений, направленных на повышение инвестиционной привлекательности аграрного производства, определили потребность в продолжении научных исследований по совершенствованию сложившихся и формированию новых механизмов модернизации сельскохозяйственных машин для их работы в системе ГЛОНАСС.

Цель исследования - разработка научно-обоснованных положений и рекомендаций модернизации сельскохозяйственных машин для их работы в системе ГЛОНАСС для СПК «Нива».

В соответствии с поставленной целью в ходе исследования были поставлены следующие задачи:

1. Рассмотреть состояние систем мониторинга для сельскохозяйственного производства.

2. Определить возможности спутниковых навигационных систем в управлении производством в аграрном секторе экономики.

3. Обосновать использование системы ГЛОНАСС как процесс модернизации сельскохозяйственных машин.

4. Определить современное состояние сельскохозяйственного производства СПК «Нива».

5. Привести описание аппаратно-программного комплекса по системе ГЛОНАСС.

6. Разработать схему управления процессом посадки зерновых по GPS-трекеру в машине.

7. Представить обоснование эффективности механизма модернизации сельскохозяйственных машин для СПК «Нива».

Объект исследования: сельскохозяйственное производство СПК «Нива».

Предмет исследования: экономические и технологические процессы, определяющие стратегию работы сельскохозяйственных машин для в системе ГЛОНАСС.

Теоретическую и методологическую основу исследования составили разработки многих экономических школ, представленные трудами отечественных и зарубежных ученых по проблемам воспроизводства и инвестиций, нормативно-правовые акты, относящиеся к функционированию стратегии АПК в сфере инвестиционно-инновационной деятельности. Методологическую основу исследования составил системный подход.

зерновой навигационный аграрный



ГЛАВА 1. Теоретические аспекты изучения роли информационных технологий мониторинга и управления сельскохозяйственным производством

1.1. Состояние систем мониторинга для сельскохозяйственного производства

Современное агропредприятие, как правило, владеет крупным автопарком, включая уборочную технику, грузовой транспорт, топливозаправщики и т.д. Именно здесь зачастую имеют место хищение, нерациональное использование средств производства и нарушение технических требований к выполнению той или иной работы. А ведь затраты на топливо и обслуживание техники составляют значительную часть общих расходов предприятия.

Для сокращения издержек в условиях высокой конкуренции и нестабильных цен на агропродукцию сегодня активно используются системы спутникового мониторинга сельскохозяйственной техники 12.

Автоматизация сельскохозяйственного производства - внедрение информационных технологий в процесс управления производством. Несмотря на отличия от других видов производств, сегодня может быть успешно проведена автоматизация практически любого сельскохозяйственного производства 19.

Автоматизация сельскохозяйственного производства значительно отличается от других видов производства технологическими особенностями, которые необходимо учесть при разработке системы управления.

Наиболее существенные особенности:

- работа с объектами живой природы;

- ограниченные возможности контроля состояния объектов работ;

- зависимость производственных процессов от климатических условий;

- территориальная рассредоточенность производственных процессов;

- низкая квалификация работников;

- разнообразие и сложность контроля измеряемых параметров;

- агрессивность среды, в которой работает техника (температура, влажность);

- ограничение способов, которые может заимствовать автоматизация сельскохозяйственного производства.

Автоматизация сельскохозяйственного производства может затрагивать функции 31:

- ведения управленческого, бухгалтерского и налогового учетов;

- составления форм квартальной отчетности в соответствии с требованиями к АПК;

- учета выполняемых технологических операций по полям;

- ведения учета в животноводстве (КРС и свиноводство);

- определения загрузки и учета работы транспорта и техники;

- контроля ветеринарных мероприятий;

- мониторинга и анализа эффективности для руководителей;

- начисления амортизации, пая;

- оперативного ресурсного планирования;

- определения загрузки техники;

- планирования и итоговой аналитики производственного процесса по основным показателям эффективности;

- управления затратами и расчета себестоимости;

- анализа остатков на складе под производственные заказы;

- взаимодействия с покупателями и поставщиками;

- управления персоналом;

- уточнения предоставляемой информации;

- учета и планирования расходов.

В общем случае автоматизация любого сельскохозяйственного производства может дать следующие преимущества 9:

- эффективная организация складского хозяйства;

- повышение производительности труда;

- планирование работ для удаленных подразделений;

- управление торговлей;

- обработка данных в необходимых разрезах и с любой детализацией;

- управление ценовой политикой;

- оптимизация плана производства;

- уменьшение простоя;

- сокращение сроков выполнения заказов;

- исключение срывов продаж;

- выбор оптимальных поставщиков;

- своевременное выявление отступлений от плана;

- упрощение взаимодействия с государственными органами;

- ускорение создания промежуточной и итоговой отчетности;

- исключение дублирования и многократной обработки данных;

- повышение квалификации персонала;

- возможность ведения учета по международным стандартам.

Автоматизация сельскохозяйственного производства внедряется аналогично системам автоматизации других видов производств. В зависимости от размеров предприятия и объемов производства может потребоваться привлечение сторонней консалтинговой организации, продолжительные временные затраты и переподготовка работников.

Автоматизация сельскохозяйственного производства внедряется после оптимизации действующей системы 34.

Технологии космического мониторинга позволяют эффективно отслеживать различные аспекты сельскохозяйственной деятельности. Съемки из космоса обеспечивают проведение инвентаризации сельскохозяйственных земель, выполнение оперативного контроля состояния посевов на различных стадиях, позволяют выявлять процессы деградации земельных ресурсов, определять потенциальные угрозы для посевов и решать многие другие задачи агропромышленного комплекса.

Задачи космического мониторинга группируются по отраслям и направлениям деятельности агропромышленного комплекса:

Учет и использование сельскохозяйственных земель:

- определения точных границ полей и рабочих участков с расчетом площадей;

- инвентаризация и экспликация сельскохозяйственных земель;

- картографирование реальной структуры земельных угодий на землях сельскохозяйственного назначения (пашня, луга, сады, многолетние насаждения, залежи и неиспользуемые земли);

- картографирование севооборотов, определение реальной структуры посевных площадей;

- выявление неиспользуемых земель, контроль рационального использования сельскохозяйственных угодий;

- определение участков зарастания сельскохозяйственных земель древесно-кустарниковой растительностью, оценка зарастания сельскохозяйственных угодий;

- выделение участков эрозии, переувлажнения, заболачивания, иных проявлений деградации земель;

- обновление почвенных карт, дистанционное картографирование свойств почвенного покрова (содержание органического вещества, развитие эрозионных процессов, степень увлажнения);

- выявление фактов несанкционированного использования сельскохозяйственных земель.

Растениеводство 32:

- мониторинг состояния посевов сельскохозяйственных культур на различных стадиях вегетации (прирост биомассы, степень увлажнения), в т.ч. оценка всхожести;

- планирование и контроль выполнения агротехнических работ (вспашка, уборка урожая);

- выявление и прогнозирование неблагоприятных процессов и явлений (наводнения, вредители) в целях их учета при планировании сельскохозяйственного природопользования.

Орошение и мелиорация земель:

- информационное сопровождение проектно-изыскательских работ в сфере мелиорации земель и сельскохозяйственного водоснабжения;

- контроль и мониторинг состояния мелиоративных и гидротехнических объектов.

Охотничье хозяйство:

- картографирование, оценка и мониторинг среды обитания объектов животного мира (охотничьих ресурсов).

Землеустроительное проектирование:

- информационное сопровождение землеустроительного проектирования в части подготовки планово-картографической основы.

Правовые аспекты:

- выявление неучтенных посевных площадей;

- получение реальной информации о состоянии посевов и земельных угодий для задач агрострахования;

- разрешение судебных споров, связанных с землепользованием;

- определение зон несанкционированных строительных работ и самовольного занятия участков на землях сельскохозяйственного назначения.

Основные преимущества данных полученных с помощью спутниковых систем для решения задач сельского хозяйства:

- Оперативность. Актуальные космические снимки могут быть получены в течение суток после размещения заказа на осуществление съемки.

- Объективность. Информация, получаемая по космическим снимкам, является априори достоверной и отображает действительную картину состояния сельскохозяйственных земель и растительности.

- Единовременность и периодичность. Современные спутниковые системы дистанционного зондирования Земли позволяют осуществлять съемку высокого разрешения с очень высокой периодичностью (до 1 суток).

- Единообразие. Данные космической съемки поставляются с откалиброванных сенсоров, устанавливаемых на спутниках, и не нуждаются в каких-либо дополнительных преобразованиях, направленных на улучшение их взаимной совместимости.

- Обзорность. Современные спутниковые системы дистанционного зондирования Земли позволяют получать единовременную съемку на огромных площадях, что обеспечивает единовременность наблюдений на производственных участках, расположенных на значительном отдалении друг от друга.

На уровне агрокомпаний препятствий к использованию данных космической съемки практически нет. Уже сегодня бесплатные и свободно распространяемые снимки из космоса с разрешением 10-30 метров можно получать каждую неделю. Свободно распространяемые снимки предоставляют сервисы Национальной геологической службы США, NASA или Европейского космического агентства 18.

При желании фермер может пользоваться специализированными веб-сервисами, позволяющими оперативно отслеживать состояние вегетации. Они позволяют оперативно мониторить активы сельскохозяйственного предприятия - и сейчас приобретают все большую популярность. Например, сервис «Геоаналитика. Агро», разрабатываемый компанией «Совзонд», даёт информацию о состоянии посевов по данным космической съемки, об условиях земледелия, таких как погода, агрометеорологические условия, почвы и рельеф. Результаты мониторинга предоставляются в виде интерактивных карт, графиков, диаграмм.

Однако, чтобы внедрить космические технологии в сельскохозяйственное производство на государственном уровне, нужна политическая воля. Технически мы обладаем всеми доступными данными космической съемки, без которых немыслимо проведение инвентаризации сельскохозяйственных угодий в масштабах всей страны.

Выводы: 1. Организация мониторинга сельскохозяйственного производства при использовании космических технологий преследует цель рационального использования земель сельскохозяйственного назначения, повышения эффективности использования потенциала технических средств и технологических ресурсов агропроизводства и успешного управления АПК страны.

2. Система мониторинга и управления производством сельскохозяйственной продукции в АПК представляет собой совокупность аппаратно-программных средств, предназначенных для ведения высокоэффективного хозяйствования на предприятиях, оснащенных современной высокопроизводительной сельхозтехникой и внедряющих технологии «точного» земледелия.

1.2. Возможности спутниковых навигационных систем в управлении сельскохозяйственным производством

Перспективным направлением внедрения современных навигационных технологий в аграрном секторе является их использование для создания точных систем земледелия, что обусловлено важностью развития аграрного сектора в системе национальных приоритетов.

В соответствии с ГОСТ Р 56084?2014, координатное (точное) земледелие - это совокупность технических средств, программно-аппаратных комплексов, навигационных, геоинформационных и телекоммуникационных технологий, позволяющих снимать, обрабатывать и применять информацию, привязанную к координатам, с целью оптимизации агротехнологических решений производства продукции растениеводства 12.

Главное отличие от традиционной концепции хозяйствования заключается в том, что precisionfarming привязано к конкретным навигационным координатам и рассматривает как единицу учета, например, не все поле в целом, а каждый его отдельный (сопоставимый с точностью глобального позиционирования) участок со значениями его рельефа, плодородия, растительного состава и других признаков. На основании собранных и обработанных данных эта концепция подразумевает применение на каждом из участков строго определенных и обоснованных агротехнологических приемов выращивания конкретных сельскохозяйственных культур.

Иными словами, координатное земледелие обеспечивает улучшение состояния полей и повышение эффективности агроменеджмента. При этом реализуются несколько основных принципов:

- агрономический (с учетом реальных потребностей культуры в удобрениях, при этом не только совершенствуется агропроизводство, но и сохраняется почвенное плодородие полей);

- технологический (производимая продукция отличается более высоким качеством);

- технический (уменьшается тайм-менеджмент на уровне хозяйства, в том числе улучшается планирование сельскохозяйственных операций);

- экологический (сокращается вредное воздействие сельхозпроизводства на окружающую среду, например, более точная оценка потребностей культур в азоте приводит к ограничению применения азотных удобрений) и экономический (отмечается рост производительности и/или сокращение затрат, что повышает эффективность агробизнеса) 35.

В декабре 2011 года при Техническом комитете по стандартизации ТК 363 «Радионавигация» Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии на базе РГАУ-МСХА имени К. А. Тимирязева создан подкомитет ПК 8 «Радионавигационные средства и системы управления в сельском хозяйстве».

В организационную структуру подкомитета входят представители НИИ, вузов, производителей сельскохозяйственной техники и навигационного оборудования (ФГБОУ ВО РГАУ-МСХА имени К. А. Тимирязева; ФГБНУ «Российский научно-исследовательский институт информации и технико-экономических исследований по инженерно-техническому обеспечению АПК» (Росинформагротех), ГНУ «Всероссийский институт механизации сельского хозяйства» (ВИМ), Ассоциация «ГЛОНАСС/ГНСС Форум», НИИ «Прикладной телематики», а также передовых сельскохозяйственных предприятий, использующих навигацию в своей хозяйственной деятельности.

В частности, такие хозяйства есть у Amazone, «Консультант АГРО», Поволжской МИС 24.

В настоящее время прошли утверждение и введены в действие четыре национальных стандарта, а в общей сложности на период до 2021 года запланирована разработка и ввод в действие комплекса, состоящего из 14 национальных стандартов.

При разработке стандартов устанавливается взаимосвязь вводимых положений с действующими стандартами в области охраны природы, сельского хозяйства, сельскохозяйственной техники и машинных технологий производства продукции растениеводства, метрологии, геодезии, картографии и геоинформационного картографирования, дистанционного зондирования Земли, глобальных навигационных спутниковых систем, систем дифференциальной коррекции и мониторинга, телекоммуникаций и телекоммуникационных систем, систем и средств передачи данных.

Отработка основных технологий координатного земледелия и положений нормативной документации ведется в Центре точного земледелия Полевой опытной станции РГАУ-МСХА имени К. А. Тимирязева 20. Работа проводится в рамках соглашения о сотрудничестве с Ассоциацией разработчиков, производителей и потребителей оборудования и приложений на основе глобальных навигационных спутниковых систем «ГЛОНАСС/ГНСС-Форум» в сфере развития и использования спутниковых навигационных технологий системы ГЛОНАСС в сельском хозяйстве, а также на производственной и научной базе других членов подкомитета ПК 8 «Радионавигационные средства и системы управления в сельском хозяйстве».

Переход к точному земледелию связан, прежде всего, с совершенствованием сельскохозяйственных технологий и техники, развитием вычислительных комплексов, методов моделирования и информационных технологий, а также с внедрением глобальных систем позиционирования GPS/ГЛОНАСС, развитием беспроводных средств связи.

Таблица 1. Требуемая точность агротехнических операций 9

№ пп	Агротехнические операции	Требуемая точность, м
1.	Опрыскивание, внесение удобрений и мелиорантов, посев вразброс	±0,30-0,40
2.	В дополнение к предыдущим операциям: предпосевная культивация; дискование; лущение; уборка урожая; составление топографических карт (планов) полей	±0,15-0,20
3.	В дополнение к предыдущим операциям: узкорядный посев зерновых, зернобобовых и силостных культур широкозахватными посевными комплексами и рядовыми сеялками; сплошная культивация	±0,07-0,12
4.	В дополнение к предыдущим операциям: посев/посадка, пропашных культур сеялками точного высева; нарезка гребней; междурядная культивация и подкормка растений питателями; выравнивание поля;	±0,02-0,03

Мониторинг транспортных средств с/х назначения:

- контроль маршрута, графика движения, скоростного режима транспортного средства (далее по тексту - TC);

- оперативное управление транспортом на маршруте;

- контроль уровня и расхода горючего;

- контроль технических параметров TC;

- обеспечение безопасности водителя и ТС.

Управление TC в системе точного земледелия:

- обеспечение движения ТС по заданной траектории с заданной точностью при выполнении с/х операций;

- контроль работы навесных механизмов;

- дифференцированное внесение удобрений.

Применение навигационных технологий в сельском хозяйстве:

- учет и планирование с/х работ;

- составление и ведение тематических карт полей;

- учет выполненных в поле механизированных работ;

- оперативное составление отчетности за требуемый период времени.

Создаваемый АО «КБ НАВИС» аппаратно-программный комплекс «АГРО-Н» состоит из навигационной и информационно-аналитической системы (рис.1.1), интегрирующей основой которых является геоинформационное обеспечение.



Рисунок 1.1 - Автоматизированная система мониторинга и управления сельскохозяйственным производством «Агро-Н»

Аппаратно-программный комплекс «Агро-Н» включает в себя:

- комплекс аппаратно-программных средств на основе ГИС с функциями диспетчеризации сельхозтехники и управления сельхозпроизводством;

- систему мониторинга с использованием устанавливаемого на технике (тракторе, машине, агрегате и др.) бортового навигационного оборудования с поддержкой режимов: дифференциального, A-GNSS (при наличии GSM-покрытия), и приемо-передающего оборудования для обмена данными по имеющимся каналам беспроводной связи. При неустойчивой связи или вне зоны GSM-покрытия телеметрическая информация сохраняется в оперативной памяти, а при входе в зону автоматически считывается в базу данных сервера.

- систему параллельного вождения, обеспечивающую на полях сантиметровую точность вождения сельскохозяйственной техники, состоящую из бортового навигационного оборудования с поддержкой режима RTK (RealTimeKinematic), интегрированного с датчиками и агрегатами сельхозтехники; базовую RTK-станцию для генерации фазовых поправок; приемо-передающее устройство для передачи фазовых поправок к мобильному устройству.

Рисунок 2. Схема мониторинга и управления сельскохозяйственным производством «Агро-Н»

Основным преимуществом системы, разрабатываемой АО «КБ НАВИС», является комплексный подход, гибкость и масштабируемость, что безусловно сделает ее привлекательной не только для отдельных сельхозпроизводителей, но и системных интеграторов. Кроме того, имеющийся технический задел позволяет разработать систему вполне конкурентоспособную по сравнению с зарубежными аналогами, не только по техническим характеристикам, но и по стоимости18.Модуль «АгроКонтроль» также работает с данными из систем параллельного вождения Trimble. Если клиент использует в качестве систем параллельного вождения курсоуказатели фирмы Trimble, у него есть возможность добавлять, просматривать и анализировать участки, а также обработки этих участков в базе данных модуля, импортируя данные с устройств в систему.



Рисунок 3. ГИС «Агроаналитика» на базе Wialon

Данная технология позволяет отображать след сельхозмашины с точностью до 2,5 см2, что имеет немаловажное значение в земледелии и позволяет извлечь максимальную пользу из сельхозугодий за счет точных технологических операций. Модуль АгроКонтроль сегодня доступен от компании АГРОштурман, нашего партнера, который давно зарекомендовал себя на рынке систем мониторинга для сельскохозяйственных предприятий. Более пяти лет модуль «АгроКонтроль» на базе Wialon демонстрирует отличные результаты и продолжает развиваться, предлагая новые возможности пользователям17.

ГИС «Агроаналитика» изначально разрабатывалась как дополнение к системе Wialon. Сегодня же это полноценное профильное решение на базе Wialon, которое интегрирует воедино работу агрономического, инженерного и экономического отделов сельхозпредприятия.

Возможности системы:

- Создание электронных карт полей в системе мониторинга (определение границ полей, картирование урожайности, контроль работы техники в границах поля и т.д.).

- Контроль хода и качества выполнения работ в рамках посевной/уборочной кампании (соблюдение скоростных характеристик ТС, расчет объема выполненных работ, определение типа тех операции и т.д.).

- Обеспечение сохранности и безопасности (идентификация ТС, информация о точном месте выгрузки урожая и т.д.)

ГИС «Агроаналитика» позволяет вести журнал полевых работ и учет технологических операций, а также строить отчеты по полевым работам. Отчеты по полевым работам строятся в любых разрезах за любые интервалы времени. Их можно сгруппировать по культуре, филиалу, водителю, технологической операции и т.д.

В системе от есть возможность автоматического либо ручного формирования путевых листов. В путевой лист выводятся основные показатели рабочей смены: начало и окончание смены, водитель, пробег, расход топлива, моточасы и т.д. Путевые листы можно экспортировать в 1С.Чтобы контролировать расход топлива, ГИС «Агроаналитика» позволяет вести учет движения топлива с формированием отчета по заправкам техники с сопоставлением источника заправки. В отчете выводится информация о дате и времени заправки, водителе, количестве топлива, заправленного в бак техники, а также количестве топлива, выданного со склада ГСМ.

На сегодняшний день ГИС «Агроаналитика» предлагается компанией Mielta ? производителем телематического оборудования и интегратором систем спутникового мониторинга автотранспорта. Чтобы оценить возможности системы в деле, Mielta по запросу готова бесплатно предоставить клиентам Gurtam облегченную версию ПО.

1.3. Использование системы ГЛОНАСС как процесс модернизации сельскохозяйственных машин

Планирование и управление технологическими процессами всельском хозяйстве является необходимым условием повышения эффективности производства сельхозпродукции, снижения издержек и повышения конкурентоспособности продукции отечественных сельхозпредприятий. Планированием производства на предприятиях занят экономический отдел [4].

На сегодняшний день в сельскохозяйственных предприятиях планирование технологий происходит путем составления технологических карт с использованием номинальной и принятой в хозяйстве производительности используемых машин.

При таком планировании не учитывается фактическая производительность машины, которая зависти от ее технического состояния [18].Контроль и управление технологическими процессами также происходит после проведения работ и расчета затрат, произведенных фактически. Все это в конечном итоге приводит к удорожанию технологий, увеличению трудоёмкости, что в конечном итоге приводит к увеличению себестоимости продукции.

Ещё одним из применений ГЛОНАСС в сельском хозяйстве - это рынок сельхозтехники. Оборудованием навигации и отслеживания оснащаются все машины данного типа. Вопрос стоит лишь в рациональности их использования и применения. И плюсы данной технологии не заставят себя долго ждать. На этапе посева зерновых посевные машины, оборудованные системами навигации способны не просто максимально эффективно и точно использовать сельскохозяйственные площади, но и производить посадку с точностью до пары сантиметров. Весь процесс засева может быть полностью автоматизирован и отслеживается по эффективности засева. Так же полностью автоматизирован маршрут посева, обеспечивается прямолинейность прохода посевного аппарата, фиксируются малейшие отклонения машины от заданной траектории движения и в режиме реального времени возможна корректировка движения. Важно отметить, что различные виды деятельности, выполняемые на поле, требуют различных уровней точности: например, посев требует высочайшей точности, а процесс внесения удобрений не нуждается в высокой детализации. Системы точного позиционирования так же помогают оптимизировать и другие работы посевных:

Уменьшение простоев техники из-за неблагоприятных погодных условий;

Минимизация уплотнения почвы по причине вождения техники по колее;

Уменьшение перехлёста и пропусков при орошении и вносе удобрений;

Контроль и уменьшение расхода топлива;

Контроль за техникой и оборудованием, выявление нецелевого и неэффективного использования.

При вносе удобрений и химикатов при посевной деятельности системы ГЛОНАСС и программное обеспечение осуществляют максимально точную настройку внесения удобрений и опрыскивания сельскохозяйственных культур основываясь на данных поступающих от бортовых датчиков с/х машин, интерактивных карт посевных площадей и спутниковых систем.

Ещё одной полезной сферой применения GPS технологии стала система точной ирригации (полива) для оборудования линейного полива. Данная система повышает точность и качество поливного оборудования и процесса орошения.

Завершающим этапом при выращивании зерновых культур естественно является сбор урожая. Благодаря спутниковым картам определяется порядок сбора урожая с самых "зрелых" участков, планируется и отслеживается маршрут сбора и даже скорость движения уборочных комбайнов. Процесс полностью автоматизирован и контролируется диспетчером в режиме реального времени. Во время сбора урожая ГЛОНАСС приёмники в сочетании с мониторами намолота предоставляют точные пространственные координаты для данных мониторинга намолота, которые могут быть использованы для составления карт намолота каждого поля. Эти карты далее используются фермерами в качестве входных данных в последующих сельскохозяйственных циклах.

Важность, эффективность и полезность технологий ГЛОНАСС/GPS без сомнений высока в сельском хозяйстве и выращивании зерновых, в частности. Но у данного оборудования есть ряд недостатков: высокая стоимость систем, оборудования и программного обеспечения, а также отсутствие и нехватка квалифицированных кадров для обслуживания системы. Несмотря на это, сельское хозяйство России активно осваивает данные технологии в своих хозяйствах. Мы находимся пока не на первых местах, но благодаря поддержке правительства РФ и внедрению инноваций в сельское хозяйство, в ближайшее время и мы будем гордится своими технологиями при выращивании зерновых культур12.

Решения на основе ГНСС используются для обеспечения четкого следования сельскохозяйственной техники по заданной траектории. На практике сельскохозяйственные орудия могут отклоняться от этой траектории по ряду причин, таких как15:

- Наличие крутых откосов или пересеченной местности - сельскохозяйственные орудия проявляют тенденцию к смещению под гору или к непредсказуемому движению;

- Склоны - на подобных рельефах, сельскохозяйственные орудия могут подвергнуться нисходящему эффекту;

- Земледелие вокруг уступов и контуров - сельскохозяйственные орудия могут упасть с тропы/колеи;

- Отклонения от первоначального направления - в случаях, когда несколько орудий буксируются последовательно одно за другим;

- Поперечные силы могут воздействовать на орудия и привести к отклонению их движения от той же траектории, что и трактор;

- Различия в состоянии грунта - они могут привести к значительным отклонениям в движении крупных сельскохозяйственных орудий.

Все перечисленные отклонения от траектории движения могут значительно повлиять на эффективность полевых работ, заставляя фермера останавливать трактор для возврата орудия на первоначальную траекторию. Это требует времени, дополнительных расходов топлива и создает риск нанесения повреждений растущему урожаю или возделываемой почве.

Во избежание этих проблем конечные пользователи проявляют интерес к решениям, обеспечивающим наведение сельскохозяйственных орудий. В настоящее время на рынке предлагаются два варианта подобных решений:

- Пассивные решения по наведению сельскохозяйственных орудий: в этом варианте, приемник удерживает орудие на желаемой траектории на основании траектории, по которой следует трактор, а также учитывает геометрию / специфическую динамику орудия.

- Активные решения по наведению сельскохозяйственных орудий: в этом варианте решения рулевое управление сельскохозяйственного орудия осуществляется независимо от трактора.

Промышленность разработала три основных типа подобных решений, которые, соответственно, используют:

- Крупные диски/сошники для направления орудия;

- Поворотные оси или колеса на сельскохозяйственном орудии;

- Трехточечные системы сцепки, позволяющие поперечные или боковые перемещения в режиме реального времени.

На сегодняшний день в сельскохозяйственном производстве широко внедряются современные технологии отечественных и зарубежных разработок. В сельском хозяйстве Российской Федерации широко представлены практически все мировые лидеры. Почти все они предлагают внедрить технологии собственного производства. При этом обещая очень хорошие финансовые показатели. Однако при этом проведение комплексной оценки этих технологий показывает, что зачастую заявленные показатели недостигаются.

Это зависит от:

- человеческих факторов;

- природно-климатических условий;

- технического состояния машин и оборудования.

На сегодняшний день на рынке широко представлены различные решения для мониторинга технических средств. Большинство этих продуктов рассчитаны на применение в автотранспортных парках. На рынке присутствуют как отечественные так зарубежные производители. Мобильный модуль может быть построен на основе приемников спутникового сигнала, работающих в стандартах NAVSTAR GPS или ГЛОНАСС.

В настоящее время в России активно продвигается и лоббируется использование сигналов спутников ГЛОНАСС, разработка и производство клиентского оборудования мониторинга для этой системы. Принят ряд законодательных актов, в основе которых лежит указ президента РФ № 638 «Национальная программа возрождения навигационной системы ГЛОНАСС».

Во исполнение указа правительством России принят ряд нормативных документов, которыми определены полномочия федеральных органов исполнительной власти по поддержанию, развитию и использованию системы ГЛОНАСС, а также определены транспортные, технические средства и системы, подлежащие оборудованию аппаратурой спутниковой навигации. [1]

Также на рынке широко представлены и иностранные разработки. Их отличием от отечественных является применение технологий автоматического вождения и управления техническими средствами систем, наиболее распространенных - это AMS от JohnDeere.

Однако применение средств автоматического вождения и управления применимо только на тех тракторах и комбайнах, где установлено соответствующее оборудование. Однако существенным недостатком является высокая стоимость оборудования, где только комплект оборудования стоит 150-450 тысяч рублей в зависимости от комплектации и до 1,5 млн. рублей на программное обеспечение.

Например, AUTO-GUIDE 3000Представляет собой комплексную систему автоматического управления с поддержкой функции "handsfree", которая обеспечивает точность позиционирования до сантиметра, при использовании спутниковых систем ГЛОНАСС и GPS. Особенностью данной системы является возможность ее применения на нескольких видах техники производства АГКО.

VARIOGUIDE - система автоматического вождения, созданная специально для техники Fendt. За счет применения новой технологии спутниковой навигации VarioGuide увеличивает охват сельскохозяйственных угодий и позволяет снизить расход посевного материала.

AUTO-GUIDE - система автоматического вождения Auto-Guidexls - это интегрированное решение на клавишных комбайнах MasseyFerguson, которое позволяет сельхозпроизводителям и подрядчикам повысить эффективность ее использования при проведении работ в поле.

Наиболее полную оценку показателей производит системаEasyот фирмы CLAAS. Данная система позволяет оценить работу машины с учетом времени поворотов простоев и т.д. Но недостатком данной системы является также дороговизна и специализация по машинам фирмы CLAAS, ее применение невозможно на других технических средствах и машинах. А как правило в парке в Российской Федерации более 90% сельскохозяйственных предприятий имеют разномарочные машины. Также недостатком этих систем является простейший учетный анализ показателей, что в большинстве случаев не отражает показатели эффективности работы машины [9].

Возможности для получения информации о работе машины имеют практически все системы. Однако из-за невостребованности в ней они развиты.

Одним из таких показателей является коэффициент загрузки двигателя, который используется для оценки загрузки трактора при выполнении сельхозработ и характеризует правильность агрегатирования трактора, а, следовательно, и производительность агрегата [8].

Основные преимущества предоставляются активными решениями наведения сельскохозяйственных орудий по причине того, что они позволяют удерживать как трактор, так и орудие на желаемой траектории наведения. Цены этих двух вариантов технологий значительно разнятся, активные системы наведения орудий являются гораздо более дорогими по сравнению с пассивными вариантами. Более высокие цены объясняются тем, что для активных систем необходима технология рулевого управления, которой должно быть оборудовано орудие с целью управления им независимо от трактора.

Собранные во время исследования предварительные данные подтверждают, что этот процесс все еще находится на этапе становления, но при этом уже начался на североамериканском и европейском рынках. Доля сельскохозяйственных орудий, оборудованных устройствами на основе ГНСС оценивается специалистами отрасли приблизительно в 2% в ЕС и 2,5% в Северной Америке. Ожидается, что к 2024 г.спрос на решения на основе ГНСС достигнет 8% в ЕС и 10% в Северной Америке.



ГЛАВА 2. Современное состояние сельскохозяйственного производства СПК «Нива»

2.1. Характеристика природно-климатических условий региона

Смоленская область расположена в центральной части Восточно-Европейской (Русской) платформы. Это исключает сейсмическую опасность и катаклизмы, связанные со строением земной коры. Особенности рельефа определяются положением региона в средней части Русской равнины с наиболее высоким гипсометрическим уровнем, что обусловило здесь наличие главного водораздела трех великих рек: Волги, Днепра и Западной Двины.

Средняя высота территории Смоленщины составляет около 200 м над уровнем моря. Возвышенности (с абсолютной высотой более 200 м) занимают 61% территории области, на низменности приходится лишь 14% территории. Самая высокая точка (319,9 м) находится в Вяземском районе у деревни Ломы, а самая низкая (141 м) - на северо-западе области в Велижском районе.

Орографическими единицами первого порядка являются: Смоленско-Московская возвышенность, протянувшаяся широкой полосой с востока на запад и занимающая более 50% территории, Прибалтийская низменность на крайнем северо-западе и Верхне-Днепровская (Приднепровская) низменность на юге области. На более низком таксономическом уровне в пределах области насчитывается 11 возвышенностей и 20 низменностей. Особый колорит природы региона создают в сочетании с великолепными ландшафтами широко распространённые разнообразные формы морфоскульптурного рельефа гряды, гривы, холмы, котловины, блюдца, ложбины, лощины, балки, овраги и др.).

Климатические условия достаточно благоприятны для жизни людей и развития многих видов хозяйственной деятельности, включая рекреацию и туризм.

Смоленская область расположена в западной подобласти атлантико-континентальной климатической области. Умеренно-континентальный климат региона характеризуется теплым и влажным летом, умеренно холодной зимой с устойчивым снежным покровом и хорошо выраженными переходными периодами.

Гидрологические условия определяются водораздельным положением территории. Общая протяженность всех 1149 рек области более 16 тыс. км, средняя - около 14 км, при этом лишь четыре реки в пределах Смоленской области имеют длину более 200 км: Днепр, Угра, Остер и Сож. Все реки области относятся к равнинному типу с преобладанием снегового питания. Чистая вода рек является важным ресурсом для питьевого водоснабжения, при этом из общего забора воды до 82% уходит для питьевого водоснабжения г. Москвы, для чего на востоке области на реках Яузе и Вазузе созданы водохранилища, входящие в Вазузскую гидротехническую систему.

На территории области расположены озера, относящиеся к разным генетическим типам - старичные (пойменные), карстовые (провальные) и ледниковые, общая площадь которых достигает почти 70 кв. км (0,14% площади области). Озера создают особый природный колорит: 15 из них имеют площадь водного зеркала более 100 га, их скопление на небольшой территории в сочетании с уникальными ландшафтами благоприятствовало созданию национального парка «Смоленское Поозерье», который стал одним из ключевых элементов формирования туристско-рекреационной системы в области.

Гидрологическую сеть дополняют водохранилища, пруды, подземные воды и родники (многие считаются «святыми источниками»), а также торфяные болота, которых насчитывается около 1,4 тыс., причем каждое из них имеет площадь более 30 га.

Болота играют исключительную роль в сохранении экологического равновесия ландшафтов, широко используются в хозяйственной деятельности: от добычи торфа до сбора ягод, заготовки мха, лекарственных трав и т.д. имеют большое значение для развития промыслового и экологического туризма.

Биогеографические условия связаны с основными характеристиками флоры и фауны. Область располагается в пределах зоны хвойно-широколиственных лесов и южной подзоны смешанных лесов. Распространена лесная и луговая растительность на дерново-подзолистых почвах. Лесистость превышает 41%. Коренные хвойные (еловые и сосновые) и широколиственные леса занимают менее половины всех лесов. Всё большее распространение получают мелколиственные леса, представленные, в основном, березой и осиной, реже - ольхой; 68% всех лесов области составляют эксплуатационные леса, а 32% приходится на зеленую зону городов, лесозащитные полосы вдоль железных и автомобильных дорог, водоохранные зоны и заповедные леса. Луга - растительные сообщества, представленные многолетними травянистыми растениями, - занимают около 17% общей земельной площади и имеют большое значение для развития животноводства.

Экологические условия характеризуют состояние окружающей среды и степень воздействия на нее общественной геосистемы. В последние десятилетия природная среда испытывала огромную антропогенную нагрузку, связанную с развитием промышленного производства и транспорта, ростом городов, мелиоративными работами, использованием минеральных удобрений и ядохимикатов. Современная экологическая обстановка в области неоднозначна. В связи с упадком сельского хозяйства произошло улучшение экологической ситуации в сельской местности: реки и озера стали чище (нередко стали встречаться раки, являющиеся индикатором чистой воды).

Таким образом, рельеф района достаточно разнообразен. Здесь есть и лессовые плато, и пониженные холмисто-моренные равнины, и низкие песчаные равнины. В районе конечных морен имеются узкие полосы холмисто-грядового рельефа, а в долинах крупных рек развит резковолнистый, овражно-долинный рельеф. Климат района умеренно-континентальный.

2.2. Оснащенность фондами СПК «Нива» и их использование

СПК (колхоз) «Нива» - одно из старейших хозяйств Смоленской области. Колхоз образован 29 декабря 1929 года и назывался «Вперёд к социализму». Он объединял около 1500 крестьянских хозяйств. 25 декабря 1992 года был переименован в СПК (колхоз) «Нива». Колхоз создан гражданами для совместной деятельности по производству, переработке и сбыту сельскохозяйственной продукции, а также для выполнения иной, не запрещенной законом деятельности, основанной на личном трудовом участии членов колхоза, с целью извлечения прибыли. Производственное направление хозяйства мясо - молочное.

Колхоз расположен в центральной части Руднянского района. Руднянский район расположен в западной части Смоленской области. Центральная усадьба хозяйства - населённый пункт Шеровичи находится в 3 км от железнодорожной станции и районного центра Рудня и в 68 км от областного центра.

Общая земельная площадь сельскохозяйственных угодий предприятия составляет 2300 га (табл. 2.1). Особенности природных условий определяют возможность выращивания зерновых и кормовых культур. Хозяйство занимается выращиванием таких культур, как: озимая пшеница, озимая рожь, овес.

Основное производство хозяйства составляет мясомолочная продукция. Реализация молока проводится на Руднянский молококонсервный комбинат два раза в день, который расположен в 6км от СПК «Нива. Протяжённость внутрихозяйственных дорог составляет 19 км, дороги находятся в хорошем состоянии.

Таблица 2.1. Местоположение, состав предприятия

Показатели	Количество
до областного центра	68
до районного центра	3
до пунктов реализации продукции	6
населенных пунктов	4
производственных подразделений	2
общая земельная площадь	2300
пашня	1300
пастбище	440
сенокосные угодья	560

Средние температуры января минус 8, минус 10 градусов, июня плюс 17, плюс 18 градусов.

Осадков выпадает в среднем 570-650 мм в год, из них 70% выпадает в период с апреля по октябрь. Вегетационный период 180-190 суток. В районе преобладают дерново-подзолистые, подзолистые почвы, местами заболоченные, в долинах рек - аллювиальные. Преобладающие направления ветра - южное, юго-западное и западное. Наиболее сильные ветра - в январе, они достигают 5-8 м/с. Район обеспечен достаточным количеством тепла для выращивания всех основных сельскохозяйственных культур умеренного климата. Достаточное количество тепла и влаги, отсутствие засушливых сезонов благотворно сказывается на произрастании трав на лугах и пастбищах, а это, в свою очередь, играет важную роль в развитии животноводства, особенно мясомолочного.

Таким образом, климатические, температурные условия, рельеф местности благоприятны для произрастания и созревания большинства культур нечерноземной зоны.

Также на результаты хозяйственной деятельности предприятия большое влияние оказывают состояние социальной инфраструктуры. Все работники предприятия обеспечены жильем. Есть водопровод, канализация, обеспечены электроэнергией, отопление газовое и печное. Детский сад не работает. На территории хозяйства расположена средняя школа, дом культуры, медпункт, 2 магазина. Таким образом, социальные условия благоприятны для проживания и работы населения.

На территории хозяйства имеется следующая ремонтно-обслуживающая база (далее по тексту - ЦРМ):

- ЦРМ включающая сектор ТО и ремонта сельхозтехники, пост инструментального диагностирования, пост консервации и окраски.

- Сектор ТО и ремонта и пост инструментального диагностирования оснащёны: смотровой ямой, кран-балкой, гидравлическим подъёмником, передвижным компрессором, стационарным комплексом приспособлений и инструментов, прибором для проверки фар, газоанализатором, прибором для проверки эффективности рабочих тормозных систем, гидравлическим прессом, сварочным оборудованием, газовым резаком, токарным и фрезерным станком, прибором для определения люфта рулевого колеса, устройством для проверки гидравлической системы, стендами для ремонта, испытания и обкатки машин.

- Пост консервации и окраски оснащён оборудованием для нанесения антикоррозийных и лакокрасочных покрытий: краскопультом, пневмопистолетом, пистолетом для антигравийных и кузовных покрытий, прибором для замера толщины ЛКП.

- Открытые площадки и навесы для ремонта и регулировки сельхозмашин.

- Сектор длительного хранения машин (машинный двор), включающий закрытое помещение и площадки для хранения сельхоз машин, и агрегатов. На машинном дворе организуют хранение тракторов, подлежащих ремонту в ЦРМ.

- Сектор хранения и выдачи нефтепродуктов, включающий наземные и подземные ёмкости для хранения нефтепродуктов и посты для заправки нефтепродуктов.

- Сектор межсезонной стоянки машин и технического обслуживания автомобилей включая открытые помещения, площадки с твёрдым покрытием для хранения техники, стоянки тракторных агрегатов и прицепов в межсезонное время, площадки для регулировки машин и комплектования машинотракторных агрегатов.

- Погрузочно-разгрузочная эстакада, состоящая из: площадки для разборки машин и дефектации деталей списанной техники, противопожарное и другое стандартное оборудование.

- Авто-гараж, состоящий из отапливаемого помещения оснащённый участками для диагностирования, технического обслуживания и текущего ремонта автомобилей.

...