Комплекс ROSA как инструмент снижения затрат современного сельхозпроизводства

Комплекс ROSA как инструмент снижения затрат современного сельхозпроизводства
Опубликовано в №7 (171), июль

Информация о системах точного земледелия в отечественных отраслевых изданиях и интернет-источниках появляется лишь эпизодически. В основном она публикуется или в контексте продвижения на белорусский рынок импортных программно-аппаратных средств, или под углом зрения общей оценки состояния отечественных разработок в этом направлении с последующим выводом о неготовности белорусских предприятий предложить соответствующие продукты агропромышленному комплексу. Так ли это?

Комплексные решения

ООО «Агромашресурс» создает модельный ряд машин и IT-компонент ROSA, каждая из которых реализует одну из задач в глобальной системе точного земледелия.

Пользователь сам выбирает, что ему важно на первом, втором и последующих этапах работы. Критерий доступности по ценовому параметру в любом случае является определяющим. Важно, чтобы приобретаемое оборудование имело открытую архитектуру, а значит, и возможность наращивания на имеющемся заделе без дополнительных затрат на замещение ранее приобретенного оборудования.

По такой логике движется и развитие средств комплекса ROSA.

Перечислим основные виды ресурсов, на экономию которых рассчитывает пользователь. Это удобрения, средства защиты растений, семена и топливо. В классической трактовке понятия «технологии точного земледелия» статья затрат «топливо» как одна из основных компонент экономии выпадает из рассмотрения. Но сложно себе представить, как можно оценить рентабельность отдельно взятого поля (рабочего участка) без этого показателя. Результаты измерения расхода ГСМ, наложенные на имеющиеся электронные карты полей с данными о севообороте и технологиях обработки почвы, — единственный видимый путь адекватной оценки таких затрат.

Мониторинг сельхозугодий

Первым шагом в решении задачи мониторинга полей стало появление машины ROSA, обеспечивающей автоматизированный отбор проб почвы.

В ней сочетаются вездеходные качества полноприводного, быстрого и легкого энергосредства ROSA, надежного и мощного почвоотборника фирмы Nietfeld (Германия) и бортового компьютера с навигацией ПН-2 белорусской разработки.

Возможности вездехода позволяют проводить отбор образцов на любых полях, включая всходы озимых без их повреждения, и в любых метеоусловиях. Скорость перемещения между точками отбора на полях со сложным рельефом, включая неудобицы, достигает 30–40 км/ч. Комфортные условия для двух человек в салоне с отоплением и кондиционером позволяют участвовать в работе и женщинам — сотрудникам станций химизации, составляющим основную часть квалифицированных агрономов-почвоведов.

С энергосредством агрегатируется собственно оборудование почвоотборника. Это агрегатирование может быть как с навесным рабочим механизмом (машина с колесной формулой 4×4), так и с полуприцепным вариантом более мощного и производительного Nietfeld Duoprob 60 (машина с колесной формулой 6 × 4). В первом варианте отбор образцов осуществляется с одного горизонта 0-30 см, во втором — с двух: 0-30 и 30-60 см. Во втором варианте возможен отбор и с одного настраиваемого горизонта из диапазона 0–30 см с накоплением двух проб в двух независимых контейнерах. В этом случае перемещать образцы из контейнеров в пакеты агрохимлаборатории, а значит, и выходить на это время из кабины нужно в два раза реже. Гидропривод отбойного молотка-почвоотборника во всех вариантах агрегатирования обеспечивается от штатного оборудования энергосредства.

На экране бортового компьютера ПН-2 на каждом элементарном участке (зоне плодородия, в перспективе) водителю обозначено положение точек уколов, объединяемых в образцы. Такая карта-задание готовится предварительно и вводится с флеш-карты непосредственно в поле. Проведение работ по агрохимобследованию наилучшим образом сочетается с одновременным формированием новых электронных карт полей или верификацией (корректировкой) ранее созданных. На границы полей и препятствий, полученных при реальном их объезде с навигационной аппаратурой, в программной среде геоинформационного пакета наносится «сетка» элементарных участков с бумажной картограммы полей хозяйства или формируется новая. Такое совмещение работ вдвойне оправданно, поскольку полученные карты уже имеют определенный юридический статус, т. к. подтверждаются лабораториями, сертифицированными на проведение такого вида работ. Вот почему постоянное присутствие в машине в процессе объезда полей и отбора образцов представителя этих организаций необходимо, а при наличии машины мониторинга ROSA на балансе таких лабораторий и вовсе упрощает технологию работ. Участие человека в процессе формирования образца почвы в сравнении с традиционными методами минимально как с точки зрения физического извлечения почвы, так и для корректного сопоставления с последующими результатами отбора в тех же координатах. К моменту публикации статьи одной машиной мониторинга ROSA за полтора года осуществлен отбор 4 922 проб на общей площади 23 718 га. Каждая проба включала 8–10 уколов с элементарного участка площадью около 5 га. Одновременно сформированы в полном объеме электронные карты трех передовых хозяйств в Минской и Брестской областях. В УП «Агрокомбинат «Ждановичи» Минского района электронные карты включают результаты агрохимобследования, представленные Минской областной станцией химизации. Каждому элементу соответствует отдельный слой карты поля.

Второе важное направление в части мониторинга сельхозугодий — оценка состояния всходов растений. Здесь два основных направления развития: применение средств дистанционного зондирования с использованием летательных аппаратов и спутников; использование современных средств обработки данных сканирования в красной-инфракрасной областях спектра, поступающих от датчиков, устанавливаемых на наземных сельскохозяйственных машинах. Работы ООО «Агромашресурс» в этом направлении находятся на стадии разработки опытного образца соответствующих программно-аппаратных средств.

Дифференцированное внесение твердых удобрений

Имея электронную карту поля с результатами мониторинга почв и растений, агроном формирует схему дифференцированного внесения удобрений на поле по элементарным участкам или зонам плодородия. Реализует эту схему машина МВТУ ROSA на шинах-оболочках сверхнизкого давления с колесной формулой 6 × 4.

Унифицированное энергосредство агрегатируется с полуприцепным разбрасывателем, механическую основу которого составляют рассеивающий и дозирующий механизмы от Kverneland. Бункер объемом 1 м3 размещен на транспортной базе, движущейся на рабочих скоростях от 14 до 29 км/ч.

Для стабилизации ширины рассеивания в МВТУ ROSA установлен гидропривод, обеспечивающий заданное число оборотов рассеивающего механизма независимо от числа оборотов двигателя энергосредства и выбранной передачи КПП. Ширина захвата — 18–24 м. Это техническое решение позволяет перейти к решению второй, еще более актуальной задачи, — поддержанию заданной дозы внесения независимо от текущей скорости движения машины. Бортовой компьютер ПН-2 управляет через устройства линейного электропривода (актуаторы фирмы Linak Дания) степенью открытия/закрытия дозирующих заслонок в зависимости от текущей скорости, обеспечивая заданную дозу внесения на единицу площади.

Это в полуавтоматическом режиме, если доза неизменна по всему полю. А в режиме полного автомата внесение осуществляется по введенному с флеш-карты заданию без участия механизатора, задача которого сводится к квалифицированному параллельному вождению. Смена доз осуществляется при пересечении границ элементарных участков (зон плодородия). Непрерывное позиционирование машины на поле позволяет, кроме того, открывать/закрывать каждую из заслонок автоматически при пересечении границ поля или наезде зоной рассеивания хотя бы одного из дисков на ранее обработанные участки.

Машина поставлена на серийное производство после двухлетних типовых испытаний на Белорусской машиноиспытательной станции.

Дифференцированное внесение жидких удобрений

В западных образцах опрыскивателей задачу изменения дозы решают установкой на каждых 50 см штанги механизма из четырех поочередно переключаемых распылителей, каждый из которых управляется индивидуально по командам автоматики. Стоимость такого оборудования измеряется десятками тысяч долларов — и это только оборудование на штанге. Достаточно ли пользователю изменения значения дозы внесения карбамидно-аммиачной смеси / жидких комплексных удобрений в пределах ±30 % от среднего значения по полю? Отвечая на этот вопрос утвердительно, изготовитель самоходного опрыскивателя ОС ROSA предлагает опцию для дифференцированного внесения удобрений стоимостью в пределах 3–3,5 тыс. долларов.

В комплекте такого оборудования традиционно предлагаются новейшие распылители от Lechler (Германия). Каждая из пяти секций 24-метровой штанги управляется на ходу без участия человека. Механизатору достаточно один раз объехать поле по контуру (или ввести карту поля с USB-флеш), и после этого посекционная подача/отключение жидкости осуществляется без его участия по местоположению машины на поле с учетом границ и ранее обработанных гонов. Важно подчеркнуть, что примененные на ROSA электровентили управления потоком от TeeJet (США) в сочетании с мощным насосом Imovilli (Италия) действительно обеспечивают суммарный расход по воде до 300 л/мин при отсутствии паразитных перепадов давления в моменты включения/отключения секций. При таком расходе первая подкормка рапса чистой КАС обеспечивается на уровне 100 кг/га в пересчете на азот за один проход опрыскивателя. Сохранив наилучшие для сельхозмашин показатели опорной проходимости в сочетании с высокой рабочей скоростью (15–30 км/час), опрыскиватель значительно прибавил в грузоподъемности — 1 600 кг при загрузке чистой КАС в две сообщающиеся емкости по 600 л каждая. Прибавка производительности по отношению к машинам с емкостью 800 л и штангой 20 м составляет 30 %.

Отдельной опцией в конструкцию машины заложена возможность совмещения на зерновых операций химпрополки и подкормки КАС или ЖКУ, выполняемых за один проход опрыскивателя. Суть новшества состоит не в агрономическом аспекте данной технологии, а в улучшении качества покрытия обрабатываемой культуры одной баковой смесью. Крупная капля, требуемая для внесения КАС/ЖКУ, генерируется в первом по ходу движения фронте факелов распыла. Одновременно формируется второй шлейф, накрывающий первый, но с более мелкой каплей.

IT-компоненты ROSA не только для машин ROSA

Устанавливаем на трактор тот же бортовой компьютер ПН-2. Прибор исполнен в пылевлагозащищенном корпусе с различными вариантами крепления к элементам конструкции кабины. Экран размером по диагонали 14,5 см с защитным антибликовым стеклом и яркой цветопередачей обеспечивает высокое качество отображения информации в процессе параллельного вождения. Сохранен принцип управления с помощью клавиатуры на подсвечиваемых кнопках, поскольку обратная связь на тактильном эффекте значительно точнее подтверждает правильность вводимых команд по сравнению с широко распространенными сенсорными экранами. Гарантийные случаи по отказу клавиатуры не зафиксированы на всех компьютерах, поступивших в эксплуатацию, а таких более 600. Навигационная компонента компьютера ориентирована на применение самых современных, но бесплатных сервисов, обеспечивая точность вождения на рядках 20–30 см.

О техническом уровне данного компьютера можно судить по электронным модулям, на которых базируются технические решения. Микроконтроллер — от фирмы Renesas (Япония), образованной компаниями Hitachi Ltd. и Mitsubishi Electric Corporation, GPS-чипсет — от U-blox (Швейцария), модуль памяти — от ISSI (США, штат Калифорния), монитор — от Sharp (Япония). Все схемотехнические решения и программное обеспечение — отечественная разработка предприятия ЗАО «Актагор-Телеком» (Минск).

Качественная картинка предоставляет агроному возможность визуального контроля качества обработки как непосредственно в поле, так и на своем офисном компьютере при наличии соответствующих геоинформационных пакетов, поскольку обеспечивается стандартная процедура экспорта/импорта обработанных полей через USB-порт.

Такая оценка может быть и количественной, например суммарной площадью огрехов / чрезмерных перекрытий в границах отдельного поля или выделенными интервалами движения с отклонением рабочей скорости от заданного диапазона.

Обновлять версии программного продукта пользователь может самостоятельно и бесплатно.

Следующее фото дает представление о применении оборудования точного земледелия на IT-компонентах ROSA для модернизации широкой номенклатуры опрыскивателей и разбрасывателей как отечественного производства, так и закупаемых по импорту.

В традиционном разбрасывателе процедура доработки осуществляется без изменения конструкции механических рассеивающих и дозирующих механизмов. Устройства линейного электропривода, которые устанавливаются вместе с необслуживаемым контроллером, лишь калибруются по уже существующей шкале предприятия — изготовителя машины.

Что касается опрыскивателей, то имеющаяся возможность совмещения в одном компьютере функций позиционирования машины на поле и посекционного управления оборудованием выводит эту технику на передовой мировой уровень при весьма умеренных затратах на их переоснащение.

Расход топлива на одном поле

Бортовой компьютер ПН-2, установленный в кабине трактора, и измерительные устройства, размещаемые непосредственно в моторном отсеке, осуществляют непрерывное прямое измерение объема протекающего топлива. Применяемые датчики включены Госстандартом в государственный реестр средств измерений. Комплект оборудования прошел заводские испытания на тракторе МТЗ-82 с двигателем Минского моторного завода. Для тракторов МТЗ с двигателем Dеutz данные о расходе считываются непосредственно с CAN-шины контроллера двигателя. В результате обеспечивается возможность непрерывного визуального контроля значений текущего мгновенного (как в авто премиум-класса) и текущего среднего расхода, что позволяет механизатору обрабатывать поле с минимальным удельным расходом топлива для данного сельскохозяйственного агрегата (например, трактора с культиватором) с учетом рельефа обрабатываемого поля и состояния почвы. Имея текущее мгновенное значение расхода, можно вычислить любой приведенный параметр. Например, система дает возможность автоматического определения затрат топлива за один или несколько периодов работы трактора на отдельном поле. С реализацией системы идентификационных меток агрегатируемого оборудования, по сути, получаем систему прямого измерения энергоемкости тех же почвообрабатывающих агрегатов или других машин для последующего их сопоставления. Получили функционал как минимум «два в одном»: параллельное вождение и расход топлива.

Центр принятия решений

Каждая из компаний, предлагающая комплекс услуг по системам точного земледелия, ориентируется на вполне конкретный геоинформационный программный пакет, который обеспечивает формирование электронных карт сельхозугодий хозяйства как географических объектов определенного вида (топологий) с сопровождающими их данными-атрибутами (показателями химсостава почвы, например). В большинстве случаев такой программный пакет позиционируется как рабочее место агронома.

ООО «Агромашресурс» остановило свой выбор на русифицированной версии мощного геоинформационного пакета SMS-Advаnced фирмы Аg Leader (США), многократно оттестированного и совместимого с бортовыми компьютерами практически всех известных фирм — производителей сельхозтехники. Это еще и доступное для любого среднего (от 1 000 га) хозяйства ценовое предложение и гарантия сервисной поддержки. А в качестве программной поддержки вариантов расчетов для составления карт-заданий с детализацией до элементарных участков применили пакет «NPK-оптимизатор» разработки Белорусской государственной сельскохозяйственной академии.

Некоторые разработчики соответствующих программных продуктов (на Украине, в частности) в качестве их конкурентного преимущества указывают возможность передачи данных в систему бухгалтерского учета 1С. Но присутствует ли в системе бухгалтерского учета основной объект системы точного земледелия — поле или рабочий участок?

Больше денег, а не тонн с гектара

Таким образом, появилась система машин и IT-продуктов ROSA, открытая для каждого пользователя: как для сельхозпроизводителя, так и для партнеров — разработчиков отдельных компонент системы точного земледелия.

Накоплен многолетний опыт освоения этих технологий в европейских странах и, в еще большей степени, опыт фермеров США и Канады. Сергей Гайдай, руководитель крупного сельхозпредприятия Украины, так сформулировал главную цель внедрения технологий точного земледелия: «больше денег, а не тонн с гектара». Однако необходимо добавить, что этой философией следует руководствоваться только при одном важном условии: программа действий должна быть долгосрочной, стратегической. Негативные примеры сиюминутного применения сформулированной цели у всех на виду.

А для упреждения вопроса об экономической целесообразности применения технологий точного земледелия приведем пример из классического учебника.

Нужна платформа, которая позволила бы каждому отечественному разработчику предъявить сельхозпроизводителю свои машины или IT-компоненты. Предъявить и протестировать их еще, может быть, на стадии разработки в среде уже действующих машин и оборудования отечественного и импортного производства. Так и можно сложить мозаику из отдельных сегментов программных и аппаратных средств в общую картину под названием «технологии точного земледелия». В Российской Федерации пионером в этом направлении стал ГНУ «Агрофизический научно-исследовательский институт Россельхозакадемии» (Санкт-Петербург) во главе с академиком РАН, профессором, доктором сельскохозяйственных наук Виктором Петровичем Якушевым.

P. S. Если у вас получается зарабатывать деньги на земле без оборудования точного земледелия, то покупайте машины комплекса ROSA без дополнительных опций, но с бортовым компьютером в базовой комплектации. Устанавливаемый на машинах турбодизель от Kubota (Япония) — пример надежности и экономичности для любого мирового производителя сельхозтехники. И не сопоставляйте эти легкие машины на шинах-оболочках сверхнизкого давления с традиционными самоходными машинами на кордовых шинах, пусть даже очень низкого давления. Влажные поля со всходами растений, на которых работает ROSA, последние превратят в танкодром. ROSA работает на реальных полях в тяжелых условиях, не помещая оговорку «normal field conditions» («в нормальных полевых условиях») рядом со своими техническими характеристиками. При движении по пересеченной местности на эластичных шинах-оболочках все динамические нагрузки малой амплитуды поглощаются самой шиной-оболочкой, что и обеспечивает непревзойденную плавность хода на высокой скорости.

Другие материалы рубрики
Заготовка кормов под «микроскопом» испытателей
Алексей Жуков
Опубликовано в №1 (153), январь

Сегодня в Беларуси используются четыре основные технологии заготовки травяных кормов. Каждая из них позволяет получить корма определенного качества и питательной ценности. Наряду с этими показателями значение имеют затраты. Именно их...

Новый свет для АПК
Алексей Жуков
Опубликовано в №3 (131), март

Светодиодные технологии — будущее искусственного освещения. Они позволяют создавать эффективные, долговечные и управляемые светильники. Главным недостатком технологии пока остается ее относительно высокая стоимость. В...

Николай Бакач, Александр Басаревский, Иван Мажугин
Опубликовано в №4 (144), апрель

Лугопастбищные угодия остаются одним из основных источников кормов для молочного скота. Одним из основных приемов поддержания и увеличения их продуктивности является подкашивание. Регулярно проводимое в оптимальные сроки оно позволяет...

Как убрать сахарную свеклу с максимальной выгодой?
Алексей Семков
Опубликовано в №11 (151), ноябрь

Жаркий август доставил белорусским свекловодам немало беспокойства. Негативные последствия удалось нивелировать за счет переноса начала уборки. Как никогда многое зависело от свеклоуборочной техники. В этих условиях многие хозяйства...

 Не обидеть ни один росток. Внесение минеральных удобрений
Алексей Семков
Опубликовано в №3 (143), март

Неравномерность распределения минеральных удобрений — одна из главных проблем мирового сельхозмашиностроения. Ученые подсчитали, что снижение неравномерности внесения удобрений на 1 % приводит к прибавке урожая за их...

Подготовка вышедшей из эксплуатации техники к утилизации на этапе проектирования
Валерий Герасимов, Владимир Игнатов, Владимир Миклуш, Станислав Карпович
Опубликовано в №9 (161) сентябрь
Теги: техника

Любая техника, какой бы совершенной и надежной она ни была, рано или поздно выходит из строя. Проблема утилизации вышедшей из эксплуатации техники (ВЭТ) остро стоит в мировом масштабе. Сегодня, разрабатывая новые машины, уже на стадии...

Комментарии
Войти как

Фотоблог БСХ