Агропрофи » Blog Archive » Полевой штурман
Регистрация

��������� - �������� ��������� �������

Полевой штурман

Ольга Жукова

Применение систем навигации позволяет сэкономить до 15% семян, пестицидов, удобрений, на 20% снизить затраты на ГСМ. Кроме того, это значительно облегчает труд механизаторов.

Экономический эффект

Применение систем параллельного и автоматического вождения позволяет экономить топливо, СЗР, удобрения и другие материалы, которые расходуются при полевых работах, отмечает Алексей Трубников, технический директор компании «Агрокультура». Они увеличивают коэффициент использования техники, позволяя точно водить трактор, опрыскиватель или комбайн по заданным рядам при любой видимости – днем и ночью, в туман, при сильной запыленности. В результате сокращаются сроки и стоимость выполнения работ.
– Если механизатор ведет машину просто «на глаз», то он обязательно закладывает минимум 0,5 м перекрытия, чтобы на поле не было необработанных участков, – поясняет Анна Каширцева, специалист по системам точного земледелия компании «Джон Дир». – При работе ночью или в пыли, в условиях плохой видимости перекрытия проходов техники могут достигать одного м, что приводит к дополнительным затратам. Системы навигации можно использовать при выполнении любых операций: опрыскивании, внесении минеральных удобрений, бороновании, посеве, обработке почвы, междурядных обработках, считает Александр Щербик, агроном-консультант компании «Цеппелин-Агро». По его мнению, навигация особенно необходима при работе с широкозахватными орудиями, а также когда предприятие практикует прямой посев.
– При работе с широкозахватными комплексами, опрыскивателями, разбрасывателями системы GPS-навигации позволяют сократить до 15% затраты на семена, пестициды, удобрения, до 20% – на ГСМ и на 10% – зарплату механизатора, – комментирует Александр Щербик.
По словам Анны Каширцевой, в результате применения систем навигации гораздо меньше тратится средств на амортизацию техники. Правда, на этот показатель, как правило, сельхозпроизводители редко обращают внимание, и совершенно напрасно. Ведь современный трактор стоит 5-8 млн руб. и рассчитан в среднем на 5-7 лет эксплуатации.
Александр Щербик отмечает, что существует еще и косвенная экономия от использования навигации, ведь слишком большие погрешности при опрыскивании приводят к дополнительной засоренности, а при посеве или внесении удобрений – к задержке в росте и развитии растений. Все это в дальнейшем приводит к снижению производительности во время
уборки и недобору урожая.

Варианты использования

Эксперты выделяют два основных вида GPS-навигации: системы параллельного и автоматического вождения. При использовании системы параллельного вождения механизатору указывается только курс. Отклоняясь от него, он должен самостоятельно подруливать. По наблюдениям Анны Каширцевой, чаще всего системы параллельного вождения применяют на таких операциях, как разбрасывание минеральных удобрений или почвообработка, то есть там, где требования к точности не столь критичны.
– Для работы с овощными культурами необходима более высокая точность, чем та, которую дает недорогая система параллельного вождения, – считает Ильдар Мансуров, технический директор компании «Геомир». – Для отдельных операций она достигает 2-3 см, что уже требует установки на трактор автопилота. В этом случае трактор оснащается комплектом гидравлического подруливания с приемиком GPS и модемом связи. Системы автоматического вождения востребованы там же, где и системы параллельного вождения, а также при выращивании пропашных культур, отмечает Александр Щербик.
– Для пропашных культур большая погрешность при выполнении операций критична, так как впоследствии техника будет двигаться по неровным проходам, что не только неудобно для оператора, но и влечет повреждение культуры, – считает
Анна Каширцева. – Кроме того, значительно сокращается уплотнение почвы на разворотных полосах, за счёт возможности пропускать проходы и выбирать любой удобный порядок обработки исходя из ширины разворотной полосы и размеров орудия. Когда оператор работает с системой автоматического вождения, поле виртуально разбивается на идеально ровные прямые, расстояние между которыми эквивалентно ширине захвата агрегата.

Системы параллельного вождения

Эволюция
– Системы параллельного вождения обычно состоят из курсоуказателя и топопривязчика, – рассказывает Вячеслав
Якушев. – На основании данных, идущих от топопривязчика, курсоуказатель показывает оператору степень отклонения от заданного курса и подсказывает, в какую сторону необходимо повернуть рулевое колесо. У моделей начального
уровня курсоуказатель выглядит как ряд светодиодов различного цвета. У более
современных моделей эту функцию выполняет цветной монитор. Топопривязчик – это GPS- или ГЛОНАС-приемник определенной точности. Он определяет точность вождения по полю.
По словам Александра Щербика, первые системы параллельного вождения появились в России порядка 5-6 лет тому назад. С тех пор их принцип действия сильно не изменился. Со временем повышалась точность навигации, но наиболее
заметные изменения коснулись именно интерфейса, восприятия информации.

На любой вкус

По словам Ильдара Мансурова, основные поставщики подобных систем на российский рынок – Hemisphere GPS (США), Trimble AgGPS (США), Raven Industries (США), John Deere (США), Teejet Technologies (США). Гораздо менее в России распространены СПВ компаний Leica (Швейцария), Topcon (Япония), AutoFarm (США), которые, впрочем, и в мире занимают меньший сегмент рынка. У каждого из этих производителей есть как системы начального уровня, так
и более продвинутые системы с различными дополнительными опциями.
– К примеру, система Outback S-lite относится к начальному уровню, она позволяет в любых условиях направлять трактор с точностью примерно 20-30 см без дополнительной оплаты поправок, – рассказывает Анатолий Савкун, инженер компании «Геомир». – Прибор имеет маленький ЖК-экран со светодиодным курсоуказателем.
Outback STS – более дорогой и, соответственно, более продвинутый прибор. Он имеет цветной тачскрин-дисплей с возможностью ввода информации русскими или английскими буквами. У Outback STS есть возможность подключения к автопилоту, но вот подключить внешний платный сигнал для повышения точности, а также базовую станцию не удастся. Эта система подходит, например, для посева пропашных культур, посева и уборки картофеля, свеклы.
Тем, кому нужна высокая точность, Анатолий Савкун советует использовать систему параллельного вождения Outback
S3 с цветным тачскрин-дисплеем, отображающим линии, по которым движется трактор, место, где он находится, обработанную площадь и прочее. Впоследствии всю информацию можно записать на флешкарту. У этой системы также есть возможность подключения к автопилоту.
При выборе системы параллельного вождения Вячеслав Якушев, заведующий сектором информационного обеспечения точного земледелия Агрофизического НИИ, рекомендует обращать внимание на то, проводит ли фирма-поставщик обучение механизаторов и сколько стоит эта услуга.
Если в дальнейшем предприятие планирует внедрять технологии точного земледелия и дифференцированного внесения
удобрений, пригодится функция привязки топопривязчика (приемника) к бортовому компьютеру опрыскивателя или распределителя твердых удобрений. Иначе придется покупать вторую навигационную систему.

Автопилоты

Удобная вещь
Сельхозпроизводители, покупающие европейскую технику, часто приобретают системы автоматического вождения, ведь это не просто удобство или прихоть, но и значительный экономический эффект.
Система автоматического вождения, как правило, состоит из электрогидравлического блока, который отвечает за рулевое управление машины, контроллера, датчиков положения поворотной оси, приемника спутникого сигнала, монитора для обработки и визуализации данных контроллера, а также ряда датчиков для повышения точности работы (вертикального и горизонтального положения), перечисляет Александр Щербик.
– Автопилот – опция для тех сельхозпроизводителей, которые хотят минимизировать человеческий фактор, а также сократить издержки при выполнении технологических операций, – считает Дмитрий Трофимов, продукт-менеджер компании AGCO.
Согласно подсчетам Анны Каширцевой, в зависимости от работ, которые будут выполняться, скорости движения агрегата и ширины захвата орудия сокращение затрат может составлять 10-15%. В то время как для параллельного вождения этот показатель достигает максимум 10%. Это обусловлено тем, что в любом случае будет присутствовать погрешность выполнения операции со стороны оператора.
Даже при наличии очень точного курсоуказателя механизатор не в состоянии 100% времени вести трактор по его указаниям, отмечают специалисты «Геомира». Попытки исправить собственные ошибки приводят к еще большим погрешностям. Автопилот лишен этих недостатков. На основе данных с приёмника спутниковых сигналов гидравлическая система автопилота поворачивает колеса в нужную сторону для обеспечения прямолинейности движения. Однако
эксперты из «Геомира» предупреждают, что автопилот не способен обнаруживать препятствия на поле, поэтому механизатор должен контролировать маршрут движения. В случае необходимости он может вмешаться в маршрут – при любом повороте руля автопилот отключается, и управление передается человеку. Включение автопилота осуществляется повторным нажатием на соответствующую кнопку. Автопилот также очень удобная вещь, так как он значительно облегчает труд механизатора, считает Вячеслав Якушев.
Особенно это становится заметно при дифференцированном внесении удобрений. Ведь часто в процессе выполнения этой операции приходится следить не только за курсоуказателем, но и за контроллером разбрасывателя, а также за управляющим бортовым компьютером.
Впрочем, по словам Анны Каширцевой, если использовать дисплей, поддерживающий ISOBUS-протокол, можно вообще убрать все лишние контроллеры и компьютеры из кабины трактора.
– Дисплеи нового поколения, например GreenStar 2 2600, способны работать не только как дисплеи для автоматического вождения, но и как интерфейс любого рабочего орудия, которое поддерживает протоколы ISOBUS, – поясняет Анна Каширцева. – Для этого достаточно подключить орудия в шину трактора. После чего можно контролировать все рабочие характеристики и управлять машиной с помощью этого дисплея. В дальнейшем для него можно докупить различные программные приложения: автоматического вождения, автоматических разворотов, автоматического выключения секций
штанги опрыскивателя, систему дифференцированного внесения для разбрасывателей, опрыскивателей и сеялок. То есть, для того чтобы развиваться, не нужно менять «железо», так как это уже полноценный компьютер. Если в хозяйстве несколько тракторов, опрыскивателей разных марок, это особенно удобно, когда система управления одна.
Есть у систем автоматического вождения еще один существенный плюс.
– Если оператор работает с широкозахватным орудием, то заходить с ним в каждый проход весьма сложно, так как радиус разворота в этом случае очень большой, – говорит Анна Каширцева. – Оператор доезжает до конца поля, намечает разворот, сдает с орудием назад, заходит обратно в проход. Естественно, на это тратится много времени, что критично для России, где в ходе посевной количество дней без осадков, как и количество посевных
агрегатов, ограничено. Система автоматического вождения помогает в решении этой задачи. Благодаря ее использованию агрегат может заходить не в следующий проход, а через проход или даже через два, то есть
двигаться по полю змейкой. Таким образом, скорость разворота и его удобство значительно увеличиваются.

Установка без проблем

Автопилоты производят в основном те же компании, которые выпускают системы параллельного вождения: John Deere,
Trimble AgGPS, Claas.
Компания AGCO предлагает сельхозпроизводителям систему автоматического вождения Auto-Guide (Автогайд). Ее можно
установить на сельскохозяйственную технику «Челленджер», в основном это тракторы, самоходные опрыскиватели, комплексы для внесения органических минеральных удобрений. Стоимость системы Auto-Guide составляет 540-600 тыс. руб.
– Некоторые наши клиенты снабжают автопилотами не только тракторы и опрыскиватели, но даже и комбайны, – говорит
Дмитрий Трофимов. – Погрешность выполнения операций при этом составляет не более пяти см. Особенно актуально применение систем автоматического вождения техники будет при внедрении технологий точного земледелия, считает эксперт. пУ «Джон Дира» тракторы восьмой и девятой серий (свыше 300 л. с.), самоходные опрыскиватели и комбайны, уже в базовой комплектации оснащаются подруливающим устройством, встроенным в гидравлику,
датчиками положения поворотной оси, проводкой. Для того чтобы система автоматического вождения функционировала, нужны только приемник и один из дисплеев – GreenStar (Гринстар) 2 1800 или GreenStar 2 2600. Причем опрыскиватели и посевные комплексы John Deere уже изначально комплектуются дисплеем, так как он же у них выполняет функции контроллера. Систему AutoTrac можно установить и на другие модели тракторов и опрыскивателей компании. Для техники других производителей у «Джон Дира» существует система AutoTrac Universal.
– Вместо руля машины устанавливается руль со встроенным подруливающим устройством. Он подключается в CAN-шину, соединятся с дисплеем и приемником, – поясняет Анна Каширцева. – Такую систему автоматического вождения можно установить даже на тракторы МТЗ.

Оригинальное решение

По оценке Ильдара Мансурова, в зависимости от производителя стоимость автопилота с базовой станцией и модемами связи составляет от 25 до 40 тыс. долларов. Навигационная базовая станция передает высокоточные поправки на трактор по каналу радиосвязи или каналу мобильной связи GSM. Дальность передачи сигнала составляет до 30 км. Такое решение дает точность 2-3 см, но обладает ограничением по скорости вождения (на скоростях меньше трех км/ч точность падает). Оригинальное решение этой проблемы, по мнению Ильдара Мансурова, предлагает фирма Claas Agrosystems.
В основе автопилота – трехмерная оптическая камера, которая устанавливается на кронштейне впереди трактора. В этом случае отпадает необходимость использования навигационной системы GPS и скорость агрегата может варьироваться в пределах от 20 до 0,2 км/час. Cam Pilot включает в себя оптическую камеру, дисплей для управления с места водитетеля, гидравлический контроллер с фитингами под конкретный трактор, электронное устройство управления и ряд дополнительных датчиков для обеспечения работы с автопилотом.
Во время работы на поле камера сканирует площадь впереди себя и с помощью трехмерного распознавания объектов локализует такие структуры на поле, как рядки растений, покосы, грядки, следы от маркера впереди трактора и т. д., и кроме того, система способна различать цвета. Сигнал от камеры обрабатывается электронным блоком и передается на автопилот, который очень точно ведет трактор в соответствии со структурой поля. Стоимость Pilot от Claas составляет около 16 000 евро.

Точность сигнала

Один из важных показателей для оптимального функционирования систем навигации – это точность сигнала GPS-приемника.
По словам Алексея Трубникова, на точность получения сигнала GPS-приемником со спутника влияет множество факторов: количество одновременно наблюдаемых спутников, вариации орбит спутников, атмосферная интерференция, многолучевое распространение сигнала и др. Таким образом, возникают погрешности в приеме сигнала. В результате точность определения координат GPS-приемником на местности составляет 7-10 м, что непригодно для использования
сигнала в чистом виде в любых агротехнологических операциях, будь то параллельное или автоматическое вождение.
Точность этих систем можно повысить при использовании дифференциальных поправок. Дифференциальные поправки
бывают трёх типов: спутниковые, встроенные и локальные RTK – и позволяют повысить точность до ±2 см. Поправки могут быть как платными, так и бесплатными.
Анна Каширцева советует обратить внимание на то, что каждый производитель указывает точность по-своему.
– В нашем случае точность ±30 см означает, что в течение 24 часов, если приемник находится на одном и том же месте, его показания точности не выйдут за пределы 30 см. То есть 30 см в этом случае – гарантированная точность, комментирует эксперт. – Некоторые производители указывают свою среднюю точность, тогда, к примеру, при заявленных ±40 см погрешность может оказаться и больше.
При внесении удобрений, по мнению Вячеслава Якушева, вполне достаточно субметровой точности. А вот, к примеру,
при посеве уже необходима сантиметровая точность.
– В этом плане Ленинградской области повезло – мы получаем абсолютно бесплатную поправку с маяков в Финском заливе, – говорит эксперт.
– Для системы параллельного вождения достаточно бесплатной поправки в пределах ±30 см, так как при работе с этой системой управление осуществляет все же механизатор, и более точно работать (подруливать) вряд ли получится, – считает Александр Щербик. – При работе с пропашными или овощными культурами для уменьшения огрехов эксперт рекомендует использовать платные поправки для повышения точности до ±5 см и, кроме того, обязательно установить систему-автопилот.

Дифференциальные поправки

1.Спутниковые поправки распространяются через спутники связи и позволяют сократить перекрытия вплоть до 8-10 см – это так называемая «межрядовая (динамическая) точность», или просто точность. Цены за платные поправки разнятся, но в среднем составляют 200-250 долларов США в месяц на одну систему.
2.Встроенные поправки – это особый алгоритм сглаживания погрешностей позиционирования. Они позволяют без дополнительной платы добиться приемлемой точности в 20-35 см. Однако неустойчивы при плохом расположении
навигационных спутников, а также более чувствительны к локальным электромагнитным помехам. Поэтому базовая линия
со временем плавно дрейфует в ту или иную сторону. Но приспособившись корректировать базовую линию каждые два
часа, можно добиться точности в 20-25 см.
• И-Диф (e-Dif) – системы под маркой Аутбэк (Outback), Крузер (Cruizer). С помощью запатентованной DGPS-поправки e-Dif система Outback S-Lite (Outback Sts, Outback S3, Raven Cruizer) сама вычисляет погрешность сигнала, вводит коррекцию и обеспечивает точность вождения, сравнимую с платными дифференциальными поправками (15-30 см – по данным компании Claas, 20-25 см – по тестам компании «Агрокультура») и пригодную для использования на севе непропашных культур. Это выгодно отличает системы Outback от других устройств параллельного вождения.
• Онпас (Onpath) – системы под маркой Тримбл (Trimble) Изи-гайд (EZ-Guide). Системы Trimble используют встроенный фильтр Onpath, который обеспечивает точность вождения 30-40 см, пригодную только для опрыскивания/разбрасывания. Ограничения использования поправки также в том, что для ее стабильной работы агрегат должен успеть в течение 30 мин сделать проход «туда-обратно», иначе ошибка увеличивается более чем до 40 см. В результате пользователям этих
систем зачастую приходится приобретать дополнительно платные спутниковые поправки Omnistar.
• Глайд (Glide) – системы марки Лейка (Lieca) моджоМини (mojoMini). По данным компании-производителя, точность
должна составлять 25 см. На практике моджоМИНИ, выполненная на базе маленького дорожного навигатора, пока
себя не зарекомендовала.
• КлиаПас (ClearPath) – системы марки Тиджет (TeeJet) Центерлайн (CenterLine). Точность этой поправки и стабильность
ее работы на территории России еще плохо изучены. По предварительным отзывам, системы с этой поправкой могут
применяться только на низкоточных операциях – разбрасывании и опрыскивании.
3.Локальные поправки с базовой станции РТК (RTK) позволяют добиться точности порядка 2-5 см, базовая линия А-Б никогда не дрейфует, и они бесплатны, однако требуют первоначального вложения в саму базовую станцию – порядка $15-20 тыс. Кроме того, поправки передаются по радиоканалу, поэтому территория, которая обслуживается базовой станцией, ограничена мощностью передатчика и рельефом местности.

Отправить ссылку другу
Оставить отзыв