Литература
Справочная информация
Для учебы
Программные и технические средства точного земледелия на примере отечественного опытаБолее того, исследования оказались настолько успешными, что были поддержаны производственными организациями (например, корпорацией «Интерагросистема») которая на своих нолях активно их внедряет. Сегодня возможности точного земледелия возросли. Дифференцированно, с учетом пестроты содержания питательных веществ, можно вносить минеральные удобрения и бороться с сорняками (О. Соломаха, 2001), картографировать некоторые параметры почв, оптимизировать маршруты движения машинно-тракторных агрегатов (Л. В. Ашскевич, 2000). В Украине постепенно формируются необходимые предпосылки для освоения точного земледелия. Корпорация АГКО вместе с комбайном «Массей Фергюсон» поставляет компьютер, датчики, навигационное оборудование и программные средства. Среди последних можно отмстить систему картографирования FieldSlar. Фирма «Амацоне» предлагает оборудование для дифференцированного внесения удобрений и посева. В Национальном аграрном университете разработаны и успешно апробированы технические средства для внесения переменных норм минеральных удобрений (Л. В. Ашскевич, 2005). Однако для того чтобы точное земледелие стало доступным для земледельца, предстоит сделать еще немало, в том числе и в его научном обеспечении. Несмотря на то, что точное земледелие — относительно новое направление, количество программных и технических средств для его обеспечения, поистине огромно. Они включают как стандартные программы и средства широкого пользования, так и специфические продукты, предназначенные для решения только узких земледельческих задач. Ниже изложим опыт освоения и разработки специализированного оборудования сельскохозяйственных машин для точного земледелия, предлагаемый Национальным аграрным университетом (Д. Г. Войтюк и др.. 2003). Формирование базы site-specific data осуществляется при помощи бортового оборудования, установленного па машинно-тракторном агрегате или комбайне. Обработка данных и их картографирование производится в стационарных условиях па вычислительном комплексе, is состав которого входят ЭВМ, устройство для считывания информации с флеш-карты и специализированные программные средства. Авторы так описывают работу мобильного и стационарного комплексов на примере сбора урожая пшеницы (Д. Г. Войтюк и др., 2003). Урожай убирали комбайном Massey Ferguson MF-38, который был оборудован системой точного земледелия FieldSlar. Регистрация координат при движении комбайна осуществлялась путем использования дифференциального сигнала космического базирования кампании RACAL. Любой параметр в базе данных соответствовал урожаю с элементарной прямоугольной делянки, одна из сторон которой была равна ширине захвата жатки комбайна, другая — пути, пройденному комбайном за 1с. Координаты точек (широта и долгота) были определены с помощью DGPS (дифференциальной глобальной системы позиционирования). Данные о массе зерна, полученные с помощью специального датчика, вместе с данными площадей и координат элементарных делянок, поступали в бортовой компьютер, где и обрабатывались. Полученная база данных (урожайность, приведенная к стандартной влажности, координаты, время и другие технологические параметры) была введена в программу Field Star для построения карты урожайности пшеницы на поле (рис. 10.7.1). Карта свидетельствует о высокой пестроте урожая на ноле, что, как утверждают авторы, объясняется за счет повышенной засоренности части поля (участок А), переуплотнения (участок В) и переувлажнения (участок С) и в целом за счет различного плодородия ноля, хотя соответствующих данных па этот счет авторы не продемонстрировали. Авторы проанализировали существующие программные средства и их пригодность к решению задач точного земледелия. Среди них более предпочтительны полифункциональные программы таких американских компаний как ESRI, Maplnf'o, AgLink for Windows компании AGRIS, Agro-syslems, Gold Star, OmniLog, Field Works, MicroTrac System, а также компании ФРГ Muller Electronic GmbH. Перечисленные программы обеспечивают автоматизацию практически всех процедур, необходимых для реализации точного земледелия, включая отбор почвенных проб, сопровождение химических анализов, накопление, сохранение, анализ, синтез и картографирование данных. Учитывая практически полное отсутствие в Украине лицензионных программ соответствующей направленности, авторы выработали требования к программному обеспечению точного земледелия и использовали в этих целях семейство программ «Алмаз». Оно позволяет: - построить цветные карты урожайности и любых слоев другой (полевой и лабораторной аналитической) информации в двумерном и трехмерном видах, накладывать слои друг на друга и состыковывать картографическую и атрибутивную информацию; - произвести расчеты и построить карты технологических операций, связанных с внесением химических средств Записать их на специальные магнитные носители или вывести на печать; - иметь удобные для пользователя интерфейс, систему подсказок и меню, возможность считывания, импорта и экспорта site-specific data
- записывать и корректировать любые вспомогательные данные, в том числе нормы использования материалов, рабочие органы машинно-тракторных агрегатов, вносить поправки на погодные условия; - работать с фотографиями и рисунками, иметь необходимые инструменты графического редактирования. Технические средства для реализации точного земледелия состоят из датчиков определения местонахождения МТА на поле, регистрации текущих параметров технологического процесса сбора урожая СН-3700 и станции дифференциального сигнала для улучшения точности координат СН-3500. Устройства производятся ВО «Оризон». Комплекс оборудования спутниковой навигации монтируется в кабине МТА. Антенна помещается на верхней точке МТА. Важной особенностью разработанной технологии является система учета ошибок при определении site specific data, возникающих в процессе измерения параметров почвы, координат, урожая, картографирования. Выработана целая система процедур, повышающая точность всех измерений. Например, при картографировании урожая использованы несколько методов сглаживания данных. Метод квадрата обратного расстояния оказался лучше, чем методы крайгинга, полиномиальной регрессии, Шопарда и «ближайшего соседа». Такая система оказалась чрезвычайно нужной для последующего внесения средств химизации. Она позволила уменьшить ошибки при внесении удобрений до приемлемых значений. На рис. 10.7.2 достаточно ясно просматриваются будущие «management units» для дифференцированного внесения органических и минеральных удобрений. Основываясь на идеях точного земледелия конструкторские работы сегодня развиваются в направлении создания двух новых классов сельскохозяйственной техники: машин, способных регистрировать состояние поля и посевов, и машин, способных дифференцировать технологии с учетом их (поля и посевов) пространственной неоднородности. Арсенал машин-регистраторов намного больше, чем машин-реализаторов. Из последних интенсивно разрабатываются распределители удобрений, сеялки, опрыскиватели, дождевальные машины (капельное орошение — по сути, и есть вариант точного земледелия). К сожалению, почти отсутствуют почвообрабатывающие машины и рабочие органы, способные дифференцировать обработку в поле непосредственно при проведении этой операции. Информация о различных уровнях плодородия почв в точном земледелииС успехом используется при проведении посева. Оказывается выгоднее высеять больше семян там, где выше плодородие и тем самым будут обеспечены лучшие условия для прорастания и формирования корневой системы, а затем роста и развития надземной массы. Из работы Д. Г. Войтюка и др. (2003) можно понять причину такой закономерности. Зависимость величины урожая от уровня питания и нормы высева описывается поверхностью, характерной особенностью которой является слабый отклик урожайности в широком интервале значений аргументов. Например, близкие урожаи ячменя достигаются при нормах посева от 5,0 до 7,5 млн./га, а уровень применения выше вообще снижает урожай (рис. 10.7.3). Исходя из этого, открываются значительные возможности добиться вполне приемлемого урожая и одновременно сэкономить ресурсы. Отсюда совершенно оправданны попытки конструкторов дифференцировать нормы сева в зависимости от уровня плодородия поля в системе точного земледелия (Л..В. Анискевич, 2005). В этих целях обоснована система управления, включающая бортовой компьютер, с помощью которого связывается ранее полученная информация о пестроте поля со специальными дозирующими высевающими устройствами. Накопленный опыт разработки управляющих систем для дифференцированного внесения средств химизации позволяет перейти к решению более сложной задачи — обоснованию почвообрабатывающих рабочих органов либо специальных машин для дифференцированной обработки поля с учетом пестроты его физико-механических параметров. Для успешного решения этой задачи, нужно полагать, созданы необходимые предпосылки — установлены факторы, формирующие прочностные свойства почв и без которых невозможно себе представить процесс конструирования почвообрабатывающей машины и его эксплуатации. Описана география гранулометрического состава и физико-механических свойств почв, влияющая на распределение машин и орудий в пахотных регионах. Имеется массовый аналитический материал и даже карты удельного сопротивления и структурного состава. Есть возможность при необходимости измерить ряд других прочностных, технологических, реологических свойств почв. Некоторые исследования (правда, немногочисленные) показывают, что физические свойства почв в пределах полях варьируют в значительных пределах, от оптимальных параметров, где можно отказаться от механической обработки, до их критических значений, где, напротив, обработка очень нужна (В. В. Медведев, 2002). Все ото, как нам представляется, может служить началом для развития нового направления в точном земледелии — дифференцированной обработки в пределах поля. Следует лишь использовать нестандартные подходы при конструировании почвообрабатывающих машин — полифункциональные рабочие органы, простые механизмы, управляющие интенсивностью и глубиной крошения, надежные средства диагностики влажности, плотности и твердости корнеобитаемого слоя, состояния корневой системы. Некоторые подходы в указанном направлении нами совместно с инженерами-механиками в настоящее время апробируются. В НИИ «Квант-Навигация» (Киев) был разработан и успешно испытай бортовой навигационно-управляющий и информационно-измерительный комплекс «Сула», предназначенный для дифференцированного высева семян и внесения в почву сменных норм удобрений и других агрохимикатов (Г. Л. Баранов i in., 2002). Комплекс способен решать следующие задачи: определить местонахождение МТА, управлять процессом внесения затратных материалов но электронной карте, сбор, обработку и передачу информации о работе исполнительных механизмов, формирование и передачу команд агрегатам. В состав комплекса входят радионавигационный блок, бортовая серийная ЭВМ и блок управления силовыми механизмами. «Сула» была установлена па тракторе «МТЗ-82» и испытана при внесении удобрений в соответствии с заранее полученной Картой урожайности, которая использована для выработки соответствующих КОМШ1Д, Задание на внесение в память бортового компьютера было С помощью портативной ЭВМ и далее все остальные блоки СуЛЫ взаимодействовали между собой, включая контроль точности исполнении команд. ВАТ «Хартрон» совместно с рядом институтов УААН разработал экспериментальную установку «Слобожанець» для автоматизированного управления и контроля внесением минеральных удобрений, средств защиты растений и посева (с помощью сеялки прямого сева). Установка была смонтирована на базе автомобильного шасси. Разработка сопровождается комплектом программ автоматизированного рабочего места фермера (агронома), который включает пакет прикладных программ «Технологический процесс», в том числе: • подпрограмма документации (формирование агрохимического и фитосанитарного плана поля, анализ технологического задания и вычисление маршрута обработки поля, документация технологического задания, документация выполненного задания, визуализация технологических процессов); • подпрограмма управления исполнительными механизмами (определение координат мобильного агрегата, разработка нормативных данных); • подпрограмма моделирования работы сельхозтехники с бортовыми вычислителями; • подпрограмма управления базами данных («Земельные угодил», «Бортовые вычислители»); • программа «Технологический процесс» взаимодействуете бортовыми вычислителями, с экспертной системой «Растениеводство» и программой «Бизнес-план». В последнюю программу входят такие подпрограммы: • выбор номенклатуры сельскохозяйственных культур; • производство сельскохозяйственных культур; • рынок продажи сельскохозяйственных культур). Кроме того, имеется экспертная система «Растениеводство» с локальными экспертными подсистемами «Почва», «Семена», «Погода», «Посев», «Защита растений», «Подкормки», «Урожай», которые работают во взаимодействии с другими программами и подпрограммами. Таким образом, создана концепция, которая включает всю необходимую инфраструктуру производственных технологий, информационных и технологических способов внедрения точного земледелия (Я. С. Айзенберг, 2002).
Программные и технические средства точного земледелия на примере отечественного опыта - 4.0 out of
5
based on
2 votes
|
Материалы по темам:Основи картографії |