Укр
Техніка та обладнання
Супутникові технології у сільському господарстві
26.07.2024
1137
Сьогодні приблизно 37% земельної ділянки планети залучені в сільське господарство, причому лише 11% з них придатні для вирощування сільськогосподарських культур. Та враховуючи, що у глобальному масштабі ми вже зараз спостерігаємо зниження кількості площ, доступних для створення фермерських господарств, подальше кількісне збільшення орних земель навряд чи працюватиме на далеку перспективу.
Постійний світовий демографічний ріст безумовно передбачає відповідний розвиток та ресурсне забезпечення сільськогосподарської галузі, з причини чого тенденція до автоматизації робочих процесів в аграрному секторі все більше набирає обертів. Дедалі більше сільськогосподарських компаній активно впроваджують різноманітні технічні інновації та розроблюють інтелектуальне програмне забезпечення, покликане допомогти аграрієві впоратися зі зростаючими вимогами до процесу виробництва у вигляді його автоматизації.
Перспективи супутникових технологій
Використання супутників та інформації, яку вони надають через оптичні та радіолокаційні датчики (яке ще декілька років тому було лише досить поширеною практикою для комунікації з операторами МКС), сьогодні вже стало дуже популярною технологією і у сфері сільського господарства, основною метою впровадження якого стало забезпечення більш інтенсивної та ефективної практики вирощування.
Так, супутникове визначення здоров'я та зрілості рослин забезпечує фермера необхідною (і до того ж швидкою) інформацією про можливі проблеми з врожаєм, а супутникові знімки, часто в поєднанні з геоінформаційними системами (ГІС), використовуються для деталізації характеристик полів. Та це тільки вершина айсбергу. Перетворення виробничо-збутового ланцюга на цифровий і мережевий формати набуває все більшого значення в агросфері тож на сучасному етапі хмарними сховищами та обчисленнями (англ. Cloud Storage and Computing) та великими даними (англ. Big Data) вже нікого не здивуєш.
Машинам — автопілот
Автоматичне керування трактором більшість фермерів (як світових, так і вітчизняних) зустрічала б двома великими пальцями вгору (і робили б вони це безпосередньо з кабіни працюючого агрегату). Погодьмося, тут є, чому радіти. Концепція hands-free (від англ. «вільні руки») керування позбавляє оператора потреби в концентрації на рульовому управлінні і відповідно забезпечує його можливістю зосередження уваги саме на технічному аспекті роботи. В кінці кінців, оператор навіть зможе без проблем з'їсти свій улюблений йогурт або відповісти на телефонний дзвінок.
Відома фермерам існуюча концепція супутникової системи навігації (англ. GNSS — Global Navigation Satellite Systems) вже дозволяє направляти трактор уздовж паралельних прямих і самотужки здійснює корекцію управління із мінімальними похибками (до 3 см). В теорії це безперечно вражає, та на практиці потребує вдосконалення (але про це пізніше). Більш того, під час експлуатації того ж трактора з автоматичною системою навігації ми все ще досить часто зустрічаємося зі збоями в системах управління з причини нерівної поверхні полів або ж з перешкодами для сигналів навігатора (з причини роботи техніки на територіях, густо засаджених культурами).
З метою викорінити ці неприємні нюанси та вдосконалити навігаційні системи, тест-центр DLG разом з Європейським космічним агентством (ESA — European Space Agency) та передовими світовими компаніями-виробниками сільськогосподарської техніки спільно розробили програму Agriloc, в рамках якої й працюють над пошуком рішення. Що ж, можливо, поки ще фантастична картина трактору повністю керованого супутниковим автопілотом, в майбутній перспективі, з великою вірогідністю, може стати реальністю.
Як працюють супутникові системи…
Принцип роботи супутникових систем навігації заснований на вимірюванні відстані від антени на об'єкті (координати якого необхідно отримати) до супутників, точне положення яких внесене в таблицю (так званий альманах), що встановлюється на будь-який супутниковий приймач. Зазвичай приймач зберігає альманах в пам'яті з часу останнього виключення і, якщо він не застарів — миттєво використовує його. Таким чином, знаючи відстані до декількох супутників системи, за допомогою звичайних геометричних побудов, на основі альманаху, можна обчислити координати об'єкта та в подальшому контролювати його переміщення в просторі. В розрізі сільськогосподарського підприємства це забезпечує фермера комплексом рішень для точного землеробства, постійним зв'язком між полями, операторами та кожною окремою одиницею техніки (з метою оптимізації парку машин). Всі параметри руху агрегатів (швидкість, курс, пройдена відстань) обчислюються на основі вимірювання часу, який об'єкт витратив на переміщення між двома або більше точками з певними координатами.
Як показує практика, більшість інноваційних сільськогосподарських агрегатів для автоматизованого управління використовують супутникові системи GPS (Америка) та GLONASS (рф), які забезпечують управління агрегату з мінімальною похибкою (менше 3 см). Але такий ступінь точності керування може бути забезпечений тільки в бічному напрямку. У поздовжньому напрямку (тобто уздовж напрямку руху), тракторам поки що бракує чіткого позиціонування, необхідного для керування запуском та зупинкою в секціях робочої ширини.
… і як їх вдосконалити
Вдосконалення точності автопілоту в поздовжньому напрямку забезпечить фермерів можливістю урізноманітнювати схеми посадки, а також більш точно дозувати внесення добрив та ЗЗР-ів. І чим меншою буде можлива похибка, тим відповідно більшим буде спектр можливостей застосування цієї високоточної інформації — так, ми говоримо навіть про можливість обробки окремих рослин.
З технологічної сторони першим кроком на шляху до вдосконалення системи навігаційного керування буде інтеграція інших GNSS-систем у базу даних альманаху. Простішими словами, використання європейської системи GALILEO та китайської BeiDou означатиме більшу кількість супутників, які своєю чергою забезпечуватимуть відповідно швидшу роботу системи та кращу точність позиціонування техніки.
Другий крок полягатиме у підвищенні доступності на господарствах стабільної мережі Інтернет з високою пропускною здатністю та широким радіусом охоплення. Причиною цієї вимоги є те, що дедалі більша кількість сільськогосподарських процесів в сучасному фермерстві (ведення документації, планування посівних площ, експлуатація техніки, управління тваринницьким поголів’ям, реалізація сільськогосподарської продукції) пов’язана з активним використанням хмарних технологій в онлайн-режимі. Тож логічно, що процес високоточного управління технікою та частота отримання корекційних сигналів прямо залежить від безперебійності мережі (чим більшою буде бажана точність, тим вищою буде залежність від корекційних сигналів і пропускною здатності мережі).
Що собою представляє Agriloc?
Основним завданням вищезгаданого проекту є демонстрація того, як супутникові навігація та телекомунікація можуть забезпечувати основу рішень для високоточного землеробства.
Спеціалісти проекту працюють у трьох напрямах:
- Перша команда в рамках проекту займається забезпеченням піддослідних господарств цілодобовим широкосмуговим доступом до мережі Інтернет через супутник (це реалізується або шляхом встановлення стаціонарної фіксованої установки, або у вигляді портативного пристрою для використання на різних об’єктах господарства) та передачею корекційних сигналів високої надійності. Більш того (з огляду на можливу перебійність мобільного сигналу лісовими насадженнями, лініями електропостачання, пагорбами чи будівлями), експерти розробляють гібридний модем з можливістю безпосереднього підключення до супутникових приймачів GNSS, які зазвичай використовуються в системах керування трактором.
- Друга команда, що складається з фахівців провідного виробника сільськогосподарської техніки, розробляє рішення щодо розроблення навігації наступного покоління. Це включає підключення існуючих приймачів GNSS (що встановлюються на техніку) до нещодавно запущених супутників систем GALILEO та BeiDou.
- Технічний центр DLG Technology і Farm Inputs забезпечує дослідження практичною складовою у формі залучення сільськогосподарських експертів, фермерів та підрядників. Крім того, інженери DLG проводять бенчмарки на різних етапах дослідження, щоб забезпечити покрокову ясність функціональності та практичності усіх компонентів.
Сучасний стан справ…
У його нинішньому стані проект вдосконалення навігаційних систем узагальнює свою роботу по трьом категоріям:
- Точність та контроль навігації;
- тестування;
- супутниковий зв'язок.
«Якщо ми говоримо про перспективу автоматичної високоточної обробки певних ділянок поля або навіть окремих рослин, ми звичайно ж в першу чергу акцентуємо увагу на підвищенні бічної та поздовжньої точності руху трактора в навігаційних системах», — ділиться Норберт Хюбнер, проект-менеджер Європейського космічного агентства.
На підтвердження цих слів, фахівці проекту розробили тестову установку, яка дозволяє чітко виявляти поздовжні та бічні відхилення агрегату за допомогою камер та QR-кодів (встановлених по напрямку руху трактора) і програмне забезпечення для обробки зображень:
- Під час тесту трактор автоматично переміщується вздовж QR-кодів (з закодованою інформацією про точну геолокацію), розміщених на дорозі.
- В процесі переміщення агрегату, камери, встановлені на задній трьохточковій навісці роблять знімок кожного QR-коду, передаючи фотографії на підключений до мережі комп’ютер.
- Програмне забезпечення в режимі реального часу вимірює відхилення трактору як у поздовжньому, так і в бічному напрямку, опираючись на інфрмацію з QR-кодів.
Мета досліду полягає в тому, щоб показати, наскільки чітко працює нова тестова система супутникової навігації і показати, чи відповідатиме вона в перспективі потребам фермерів.
…та подальші перспективи
Важливі кроки на шляху до наступного покоління систем автоматичної супутникової навігації були зроблені. Що ж далі? Залишається сказати, що такий автопілот наступного покоління у перспективі забезпечить аграріїв світу чітким регулюванням на базі GNSS та стане ще одним кроком до повної автоматизації сільськогосподарського виробництва. Але кричати «гоп» поки рано, адже навіть враховуючи той факт, що західні фермери скоро матимуть можливість власноруч випробувати цю систему, для більшості українських господарств вона поки що залишатиметься перспективою майбутнього.
Д. Крюков, спеціально для «Пропозиція»/ «Тваринництво та ветеринарія»
Попередня стаття
Наступна стаття
Читайте також
Інтерв'ю
Майже два роки Україна відважно бореться з навалою росіян, які повномасштабно вторглися на наші землі. А загалом, дев’ять років ми відстоюємо справедливість. Однак, якою ціною? Ціною життів, сліз, горя, інфраструктури, земель…
Сьогодні... Подробнее
11 липня 2016 року Україна і Канада підписали Угоду про створення зони вільної торгівлі. Це найбільша угода такого плану після ЗВТ з Євросоюзом.
Статті
1
0
