Цифровизация в тумане

Цифровизация в тумане

Помимо границ поля необходимы данные о химическом составе почвы, уровне ее влажности, угле наклона относительно горизонта и т. д. Чем больше факторов учтено и чем подробнее карта, тем точнее можно использовать спутниковые и компьютерные технологии точного земледелия, адекватнее и оперативнее корректировать производственный процесс.

КОМПЛЕКС ТЕХНОЛОГИЙ ТОЧНОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ

◆ Системы навигации и телеметрии. Системы точного позиционирования агрегата в поле, системы параллельного вождения, системы картирования урожайности.

◆ Оперативное получение спутниковых снимков. Дистанционное зондирование земли для обнаружения и локализации участков угнетенного состояния растительности.

◆ Геоинформационные системы, оперирующие пространственными данными.

◆ Дифференцированное внесение удобрений по электронным картам предписания. Просчитанные дозы удобрений вносятся на каждый участок поля в зависимости от состава почвы.

Хороший урожай — это та цель, ради которой аграрии трудятся с ранней весны и до поздней осени. Сегодня достичь ее без применения современных технологичных машин практически невозможно. Конечно, не стоит забывать и о семенах, удобрениях и прочих составляющих сельскохозяйственного производства, но без высокоэффективной техники от них будет мало толку.

ИМПОРТОЗАМЕЩЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ

После введения санкций и ухода из России зарубежных производителей навигационных систем многие аграрии опасались, что технологии откатятся назад. Однако российские производители смогли предложить рынку альтернативу.

Одна из операций ранневесеннего периода — внесение гранулированных минеральных удобрений на поля в качестве подкормки будущего урожая. Есть несколько способов ее выполнения: разбросать удобрения по полю посредством разбрасывателя или провести внутрипочвенное внесение удобрений при помощи сеялки.

В данном случае вносить минеральные удобрения будет машина «Туман-3» с системой навигации и программным обеспечением «Пегас-А гро». Инженеры завода уже несколько лет занимаются разработкой и доработкой собственной системы точного земледелия для «Туманов», чтобы быть независимыми от иностранных производителей.

ТЕХНИЧЕСКОЕ ИСПОЛНЕНИЕ

Самоходная машина «Туман» третьего поколения является самоходным энергетическим средством, на которое можно устанавливать сменные модули, включая штанговый опрыскиватель с шириной захвата 28 м, разбрасыватель минеральных удобрений, мультиинжектор и даже высевающий модуль.

В качестве силовой установки на «Тумане-3» стоит турбированный дизельный двигатель мощностью 97 л. с. и с максимальным крутящим моментом 325 Нм. Номинальное число оборотов коленчатого вала — 2600 об/мин. Запас дизельного топлива в баке — 90 л. Трансмиссия машины — механическая 5-ступенчатая, унифицированная с автомобилем «ГАЗель Next» A21R22. Коробка передач оснащена синхронизаторами на всех передачах, поэтому переключение передач на ходу осуществляется быстро и мягко. Максимальная скорость в транспортном режиме составляет 40 км/ч.

Важная особенность «Тумана-3» — независимая подвеска с пневматическими подушками всех колес. Благодаря такому решению подвеска быстро адаптируется к весу машины и позволяет ей быстро и плавно перемещаться по пересеченной местности. Например, с модулем для внесения удобрений, который вмещает до 2500 л сухих гранулированных удобрений, «Туман-3» при работе в поле развивает максимальную скорость до 35 км/ч. На машине применены управляемые колеса на передней и задней оси. Благодаря этому задние колеса при развороте движутся по следу передних, что уменьшает травмирование посевов в поле, а минимальный радиус поворота уменьшается до 12 м. В зависимости от выполняемых работ «Туман-3» может оснащаться двумя типами колес: широкопрофильными низкого давления размером 19‑21LT или узкими увеличенного радиуса W8‑42.

В весенний период в составе модуля для разбрасывания удобрений «Туман-3» «обувается» в широкопрофильные колеса, на которых с загруженным бункером для удобрений оказывает давление на почву в пределах 0,4–0,8 кг/см2. Для механизатора предусмотрена комфортная одноместная кабина с панорамным остеклением и хорошей обзорностью. Выполнена она с теплошумоизоляционным покрытием и оборудована отопителем с системой обдува ветрового стекла, системой вентиляции, кондиционером, омывателем ветрового стекла, зеркалом заднего вида. Воздух, поступающий в кабину, фильтруется угольным фильтром, что немаловажно для машин, работающих с удобрениями и средствами защиты растений.

РАБОЧИЕ МОМЕНТЫ

На внесении минеральных удобрений в составе модуля для разбрасывания максимальная производительность самоходной машины «Туман-3» может достигать 50 га/ч. Бункер модуля выполнен из нержавеющей стали, поэтому не подвержен коррозии из-за агрессивного состава минеральных удобрений. Бункер оснащен специальной сеткой, которая не дает крупным комкам удобрений и мусору попасть на распределяющие диски. В его верхней части имеется откидной тент, предотвращающий проникновение атмосферных осадков. Разбрасывание удобрений по полю происходит при помощи двух разбрасывающих дисков с регулируемыми лопатками, которые максимально равномерно распределяют удобрения по ширине разбрасывания. Скорость вращения дисков — 750 об/мин. Привод — от гидромотора.

Расход удобрений регулируется дозирующей заслонкой, через которую осуществляется подача материала на разбрасывающие диски. Заслонка приводится в действие электроактуатором, который постепенно открывает или закрывает ее в зависимости от команд контроллера орудия с учетом скорости движения машины по полю, ширины захвата, сыпучести удобрения. Доза внесения минеральных удобрений может настраиваться в диапазоне от 30 до 390 кг/га.

К системам параллельного вождения все уже привыкли как к обыденному явлению. Однако это один из самых важных и основных атрибутов системы точного земледелия. Система параллельного вождения «Пегас- Навигатор» позволяет проводить работы с максимальной точностью при минимуме движений. Плюс ко всему (что важно для опрыскивателей) имеется возможность работать по ночам так же эффективно и точно.

Для работы автоматики руления и управления секциями критически важна точность позиционирования на поле. Система параллельного вождения основана на использовании сигнала спутниковой навигации. В случае с «Туманом» это обеспечивается двухчастотным приемником, работающим для надежности с несколькими спутниковыми созвездиями, включая GPS, ГЛОНАСС, Beidou. Даже в автономном режиме без поправок относительная точность может быть не менее 20 см, чего достаточно для операций опрыскивания и разбрасывания, которые проводятся на высокой скорости (более 20 км/ч), и точность просто не успевает существенно ухудшиться.

Платные сигналы коррекции, которые предлагают именитые производители подобных систем по подписочной модели, обеспечивают абсолютную точность до 4 см. Но плата за их использование зачастую оправданна только на «томных» операциях сева и уборки.

Также остается вариант с базовыми станциями — мобильными или стационарными (RTK). И тут у «Тумана» порядок: если необходимо и в хозяйстве развернуты такие станции или есть возможность принимать поправки по интернету, систему управления машины можно подключить к этой сети и работать с точностью до 2 см.

«ПОДРУЛЬКА»

Предлагается два варианта системы подруливания: гидравлический и электрический. В случае с «Пегас- Пилот-Г идро» контроллер руления, разработанный «Пегас-А гро», управляет специальным гидроблоком. После активации системы руль в кабине остается неподвижным, но это не мешает машине держаться на курсе, равно как и большинству возникающих под колесами мелких препятствий. В случае с «Пегас-П илот- Электро» контроллер руления управ- ляет электродвигателем, который устанавливается на рулевую колонку. Тут руль, конечно, вращается, подруливая машиной. Но опять же хвататься за него нет необходимости — только в случае объезда пре- пятствия или захода на следующий гон.

Обратную связь системам подруливания обеспечивает датчик угла поворота колеса, который устанавливается на рулевом гидроцилиндре. Для осознания необходимости систем автоматического руления приведем простой пример. Если вручную механизатор может отклоняться от курса более чем на метр, поскольку руление — это только одна из операций, которую он должен выполнять параллельно с прочими, то подобные системы берут эту задачу на себя и вполне в состоянии вести машину по гону с точностью до 10–15 см.

ДИФФЕРЕНЦИРОВАННОЕ ВНЕСЕНИЕ

Точно управлять — это уже половина успеха. Остановимся подробнее на возможностях дифференцированного внесения от «Пегас- Агро». На «Туман» устанавливается целый набор исполнительных механизмов, которые обеспечивают качественное внесение препаратов. Механизмами управляет специальный контроллер орудия, подключенный к навигационному терминалу. На терминале уже введены параметры машины, на которой установлено оборудование: количество и ширина секций, различные коэффициенты задержек и постоянных, расстояние от антенны до точки внесения препарата. После настройки машины и выставления необходимой нормы контроллер орудия в комплексе с системой навигации делает всю кропотливую работу, автоматически поддерживая заданную норму, управляя секциями, оповещая о нештатных ситуациях. И это — не отвлекаясь от точного перемещения на гоне. Все ради качественной обработки поля без пропусков и перекрытий.

На экран дисплея, программное обеспечение для которого опять же является собственной разработкой «Пегас- Агро», выводятся различные показатели, например параметры работы подруливающего устройства или орудия. При движении на разворотной полосе система может автоматически прекращать внесение препаратов.

На основе карт заданий создаются точные инструкции по количеству удобрений, которые необходимо внести на каждый участок поля. Они загружаются в терминалы сельхозтехники, выходящей в поле. Далее машина обрабатывает поля с минимальным участием оператора, который просто контролирует правильность выполнения инструкций. Ведомая с помощью спутниковой навигации техника сама регулирует количество вносимых удобрений и семян на каждом участке поля. При этом исключаются просветы между обработанными участками или нахлесты.

Карты заданий строятся в разных приложениях, разными компаниями на основании разных данных. Система «Пегас- Навигатор» способна работать с любыми картами, загруженными в терминал в формате shp и dbf. Так что при желании начать работать на «Тумане» в режиме дифференцированного внесения остается всего ничего: загрузить в навигационный терминал карту внесения в правильном формате.

В любом случае дифференцированный подход позволяет контролировать норму внесения и правильное распределение препаратов. И в таком решении очень заинтересованы хозяйства, на чьих угодьях есть разнородные участки почвы. На плохих участках норма внесения снижается, чтобы не вносить впустую, а на хороших повышается, и плодородные участки получают удобрения. Таким образом, расходы не увеличиваются, а разумно распределяются.

Кстати, у «Туманов» есть явное преимущество благодаря работе с собственными системами навигации и управления. Меньше проблем в контроле и настройках в паре «трактор — оборудование» (очевидно, что при замене трактора или оборудования меняются и проверяются все настройки). Часто бывает так, что вроде бы ISOBUS между навигационным терминалом трактора и контроллером оборудования есть, но часть функций недоступна. Объясняется это тем, что у каждого производителя оборудования ISOBUS свой: общепринятые простые функции реализованы единообразно, а лучшие «фишечки» — эксклюзивно. Мотив понятен: производители электроники стараются продавать систему комплексно, а не по частям. В варианте с «Туманами» самоходную базу еще на заводе «учат» правильно «дружить» со сменными агрегатами. Программисты и инженеры, до того как «Туман» выйдет за ворота, перепроверяют, настраивают и вносят все параметры: размер и геометрию сменного оборудования, коэффициенты и постоянные. При смене оборудования главное — выбрать в навигационном терминале установленный модуль, и настройки загрузятся автоматически. В таких обстоятельствах протокол ISOBUS действительно не так важен.