Система точного земледелия, стратегия и этапы внедрения

В современных технологиях возделывания сельскохозяйственных культур для увеличения производительности и урожайности, с одновременным рациональным использованием финансовых и земельных ресурсов, предполагаться максимальная оптимизация всех процессов и операций в производстве. Увеличение производственных и экономических показателей сельскохозяйственного предприятия достигается внедрением в воспроизводство технологии точного земледелия, которая обеспечивается комплексным программно-аналитическим ресурсом, интегрированным в структуру предприятия, и высокоточным управлением агрегатами.

Точное земледелие

Разработчики технологий

В число самых продвинутых компаний в разработке систем точного земледелия входят производители сельскохозяйственной техники — John Deere, Кubota, Сlaas Group, Deutz Fahr, Case IH, New Holland. Каждая компания отличается своими инновационными разработками в данной технологии, обеспечивая эффективность в применении производимой ими техники.

Точное земледелие – представляет собой продвинутый аграрный менеджмент на основе цифрового управления и контроля процессов в деятельности предприятия.

В своей структуре системы состоят из следующих, взаимодействующих между собой, блоков:

  • Аналитическое программное обеспечение
  • Навигационное оснащение
  • Оборудование точного автоматического вождения и управления агрегатами

Под сельскохозяйственным агрегатом подразумевается трактор оснащённый (агрегатированный) сельскохозяйственной машиной или оборудованием для выполнения определённой технологической операции в поле.

Как работает точное земледелие

Внедрение данной технологии подразумевает оцифровывание процессов производства и переоснащение предприятия соответствующими тракторами и сельхоз машинами, адаптированными под установку систем управления и навигации. Естественно, персонал работников должен иметь соответствующий уровень квалификации как для управления агрегатами, так и для контроля работы навигационной системы.

Работа аналитического блока

На основе исходных данных сельхоз предприятия и собираемых показателей аналитическая система строит максимально эффективную рабочую программу с учётом: севооборота выращиваемых культур и оптимальных агротехнических сроков возделывания, сохранения и повышения плодородности почв земельного фонда предприятия, климатических условий зоны возделывания. Изменение параметров выполнения технологических операций на основе вводных аналитического центра могут осуществляться как централизовано через беспроводные каналы связи, так и непосредственно оператором агрегата через интерактивный пульт управления в кабине трактора.

Передовые разработки позволяют в процессе проведения работ проводить онлайн анализ сгенерированных данных, получаемых от работающих агрегатов, и оперативно влиять на ход производственных операций и процессов.

Так, на пример, на основе обмена данными по уровню плодородия почвы полей или их отдельных участков, аналитическая система может строить карту внесения удобрения и передавать команды, в режиме онлайн, на работающие агрегаты для осуществления регулировки дозы внесения. Гибкое автоматическое изменение дозы внесения удобрения в ходе работы агрегата на основе анализа участков поля позволяет повышать плодородие при минимальных затратах средств.

Кроме этого, параллельно с проведением аналитической работы для принятия решений и подачи команд, система ведёт весь текущий хозяйственный документооборот, что упрощает ведение учёта в предприятии.

Навигационный блок

Навигационное оборудование является связующим звеном между аналитической системой и управляющими системами работающих агрегатов. С помощью навигации осуществляется: обмен данными от датчиков, эффективный расчёт маршрута движения, контроль и управление работой агрегатов. Для осуществления навигационных процессов разработчики могут использовать как спутниковые системы навигации GPS или ГЛОНАСС, так и автономные, локальные системы, организованные в рамках одного сельхоз предприятия с помощью соответствующего оборудования.

В список оборудования для осуществления навигации входят:

  • передатчики и антенны
  • камеры и беспилотные дроны
  • навигаторы
  • контрольные датчики
  • процессоры
  • дисплеи и пульты

Блок управления агрегатами

Системы управления взаимодействуют с навигацией. В данный блок входит оборудование, встроенное непосредственно в конструкцию трактора или используемую в составе агрегата сельхоз машину:

  • Устройства автоматического или беспилотного управления трактором
  • Подруливающие устройства
  • Системы управления глубиной и шириной обработки
  • Устройства автоматического регулирования нормой внесения удобрений (химикатов) и высева семян
  • Оборудование обеспечивающее автоматическое регулирование параметров работы уборочных машин
Умное земледелие
Рабочее место оператора трактора Джон Дир

При взаимодействии с навигационной системой достигается точность проведения технологической операции с оптимальными зонами перекрытия и скорости движения при проходах агрегата, осуществляется развороты агрегата по оптимальной траектории, минимизируется образование не обработанных клиньев в конфигурации площади поля. Всё это повышает производительность агрегата с одновременным снижением затрат топлива.

В технологии точного земледелия управление агрегатами с помощью встроенного оборудования в систему управления трактором, через навигацию, называют параллельным управлением, где характеристики оборудования позволяют достигать точность прохождения параллельных проходов агрегата с отклонением не более 2,5 см.

Точное земледелие
Пример оснащения агрегата для точного земледелия

Одновременно с управлением движением агрегата, в зависимости от уровня интеграции используемых сельхоз машин в систему, при взаимодействии с аналитическим блоком, может производится онлайн управление параметрами работы агрегата или передача команд на информационный дисплей в кабину трактора для ручного изменения рабочих параметров сельхоз машины оператором агрегата.

Стратегия внедрения системы

В современных рыночных условиях переход сельхоз предприятий на ведение точного земледелия является неизбежным процессом. Чем быстрее это будет сделано, тем больше остаётся шансов сохранить и повысить рентабельность предприятия в глобальном рынке сельхоз продуктов. Основной преградой для внедрения передовых технологий являются значительные финансовые вливания, связанные с переоборудованием и покупкой современной техники, адаптированной под точное земледелие.

Для безрискового переоснащения предприятия, с щадящим режимом финансовой нагрузки, производят поэтапное внедрение точных технологий в производство.

Одной из стратегий внедрения является пилотный запуск на выделенных площадях с приобретением ограниченного парка машин и оборудования для точной обработки с параллельной обкаткой работы аналитической системы в практике. Такой метод позволяет на примере выращивания одной культуры практически ощутить экономический эффект проведённого полного цикла производства, что даёт возможность спрогнозировать рост рентабельности и выработать финансовую стратегию по работе с инвесторами или банковскими кредитами.

С практической точки зрения, внедрение технологии подразумевает тесное участие в организации производственных процессов всех специалистов, где во внимание будут учитываться все особенности конкретного предприятия. Особое внимание при оцифровывании производственных процессов нужно уделять точкам, оказывающим непосредственное влияние на рост производительности, продуктивности или экономии средств.

Этапы внедрения

Для пилотного запуска проекта точного земледелия в структуре сельхоз предприятия можно использовать площади от 100 до 1000 гектар, в зависимости от финансовых возможностей предприятия. Причем правильным решением будет брать в качестве опытного участка площади с неоднородной плодородностью, что даст ощутить динамику изменений, как внутри технологических процессов при обработке опытного участка, так и по итоговым результатам в сравнении со стартовыми.

Подготовка

  1.  Для понимания отправной точки, при внедрении технологии, проводят аудит, где определяют все стартовые показатели предприятия и его технический уровень: рентабельность и урожайность культур, соответствие машинотракторного парка, сельхоз. машин и технологического оборудования, программного обеспечения, квалификация персонала.
  2. Затем определяют ряд технологий и список оборудования используемых в проекте, место и обрабатываемая площадь.
  3. На основе данных проведённого аудита и планируемой площади пилотного проекта разрабатывается: бюджет и план закупки недостающего оборудования, план проведения обучения персонала.
  4. Имея все исходные данные по бюджету затрат и планируемой урожайности производят прогноз окупаемости проекта.

Практическое внедрение

Первым этапом осуществляют оцифровывания полей с созданием их электронной карты, куда входят следующие данные: площадь и конфигурация полей, урожайность, агрохимические и агрофизические свойства почвы.

Для измерения и фиксирования формы поля могут использоваться:

  • спутниковые данные
  • обмеры с помощью дрона
  • объезд полей с курсоуказателем, агрометром и автопилотом с записью трека.
Электронная карта полей
Карта полей сформированная с помощью спутникового снимка

После получения основного скелета данных, в процессе работы, цифровая карта дополняется другим слоями информации по каждому полю: протяжённость и расположение транспортных коммуникаций, расположение и ширина лесополос, гидрография и рельеф поля, севооборот, анализы и состав почвы участков поля. С помощью таких комплексных электронных карт осуществляется полный контроль всех технологических процессов.

карта полей
Карта полей сформированная с помощью снимка с БПЛА

Второй этап заключается в непосредственном принятии решения на основе собранных данных по площадям с помощью прогнозирующего или контролирующего способа.

Принятие решения прогнозирующим способом базируется на истории урожайности поля, показателей почвы (удельного сопротивления и физического состава) и данных статических индикаторов, определяющих затраты на цикл возделывания культуры.

Контролирующий способ предполагает, для принятия решения, использовать постоянно меняющиеся данные по статическим индикаторам в процессе выращивания культуры, где идёт постоянный мониторинг состава проб биомассы культуры, измеряется влажность почвы, растения и воздуха, температура воздуха и почвы. Кроме этого мониторинг может производится объездом поля на автомобиле, оборудованном датчиками, или с воздуха — спутником или дроном. Многоспектральные разрешения съёмок с воздуха, с помощью аналитических программ, позволяют определять биофизические параметры возделываемой культуры, включая индикаторы болезней и уровень засорённости сорняками.

Карта всходов на поле
Обработанная программой карта всходов озимой, разделённая на три цветовые зоны по качеству

Основой для принятия того или иного решения могут быть ряд искусственно смоделированных процессов программой. Определяющими факторами принятия решения являются экономический эффект и сохранение экологии.

Третьим этапом осуществляется непосредственная реализация принятых решений.

Цифровая карта полей
Пример карты полей предприятия с функцией разделения информационных слоёв
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector