Корма в потоке. Контроль качества на лету

Корма в потоке. Контроль качества на лету
Алексей Жуков
Опубликовано в №8 (148), август

Сегодня специалисты во всем мире, в том числе и в нашей стране, полагаются на данные анализа кормов при составлении рационов. Однако в большинстве случаев он проводится лишь перед скармливанием, когда повлиять на качество корма уже нельзя. Между тем современные средства измерения позволяют получать нужные данные еще на стадии заготовки, непосредственно при уборке зеленой массы трав или кукурузы. Западные производители уже оснащают свои кормоуборочные комбайны такими сенсорами, а в обозримом будущем они могут появиться и на технике отечественного производства.

 

Контроль на столе

Ближняя инфракрасная спектрометрия (БИК) в последние годы стала одним из основных инструментов для определения качества и питательной ценности кормов. В отличие от химических методов, она практически не требует подготовки образцов, анализ проводится в течение считанных минут и предоставляет точные данные о контролируемых показателях. В зависимости от сложности анализатора можно измерить уровень содержания нескольких десятков веществ. Наиболее доступные и распространенные модели устройств позволяют контролировать влажность кормов, содержание крахмала, сырого протеина и жира, ADF, NDF и золы.

БИК-анализаторы сегодня предлагаются в стационарном и портативном исполнении. Как правило, последние позволяют контролировать количество параметров, минимально достаточное для оценки качества кормов. Для более детального анализа используются стационарные приборы.

Метод ближней инфракрасной спектрометрии основан на явлении поглощения и отражения электромагнитного излучения физическими телами. Молекулы любого вещества по-разному взаимодействуют с излучением, имеющим различную длину волны. Оно может отражаться, поглощаться, пропускаться. В итоге появляется возможность, анализируя отраженное или пропущенное инфракрасное излучение, измерить уровень содержания того или иного вещества.

Достоинством БИК является возможность применения для широкого класса веществ: газов, жидкостей, твердых и сыпучих тел как органического, так и неорганического происхождения. Также можно говорить об относительной простоте конструкции приборов, для которых за предыдущие десятилетия наработана вся необходимая элементная база.

В самом общем приближении БИК-анализатор состоит из источника излучения, светофильтров и модуляторов, которые позволяют выделить анализируемое излучение на необходимых длинах волн, фотоприемников, собирающих отраженное излучение, и устройств обработки сигнала. Для каждого из контролируемых веществ подбирается своя длина измеряющей волны, а также разрабатываются алгоритмы, в соответствии с которыми анализируется отраженное излучение.

 

Контроль в поле

Надежность, гибкость и достаточно высокая точность метода уже хорошо зарекомендовали себя, причем не только в сельском хозяйстве. Однако задача анализа зеленой массы при уборке до недавнего времени оставалась нерешенной.

Во-первых, при установке БИК-сенсора на кормоуборочном комбайне приходится иметь дело не со стационарным объектом анализа, а с движущимся — измерение в потоке является более сложным, т. к. неоднородность массы может вносить искажения в отраженный сигнал. Во-вторых, измерительному прибору придется работать в экстремальных условиях: повышенная влажность, запыленность, наличие в потоке инородных предметов. Требуется защита устройства не менее чем в соответствии со стандартом IP65.

В начале десятилетия эти инженерные задачи удалось решить. Результатом стал сенсор Carl Zeiss Corona Extreme, который был внедрен Claas и John Deere и теперь предлагается в составе продуктов, награжденных, кстати, в 2011 году серебряной медалью выставки AGRITECHNICA.

Corona Extreme может анализировать даже крупные частицы весом до 50 г, способен работать при температурах от –15 до +50 °С, защищен от колебаний напряжения питания и может легко подключаться к бортовой системе электропитания движущихся машин. Надо заметить, что сенсор не разрабатывался специально для применения в комбайнах и других самоходных машинах, а лишь отвечает требованиям, предъявляемым к подобным приборам.

Сенсор Corona Extreme входит в состав продукта HarvestLab от John Deere, который устанавливается на комбайн по заказу. БИК-сенсор монтируется на выгрузную трубу машины и измеряет параметры заготавливаемой массы в потоке. Он позволяет получать данные о влажности, содержании сахара, крахмала, сырого протеина. Маркетологи производителя отдельно подчеркивают, что анализатор можно демонтировать и использовать в качестве стационарного прибора.

Установленный на комбайне HarvestLab позволяет решить три задачи. Первая из них в наименьшей степени характерна для белорусских условий, однако актуальна для США. Анализ зеленой массы используется для более точных расчетов между фермером-растениеводом, выращивающим кукурузу на силос, и фермером-животноводом, приобретающим ее в качестве корма. Цена зеленой массы может рассчитываться исходя не только из объемных, но и из качественных показателей, а значит, будет более справедливой. Естественно, и в рамках одного хозяйства удобно знать исходную питательность зеленой массы, чтобы впоследствии эффективнее управлять рационами.

Вторая задача уже имеет непосредственное отношение к заготовке. Если знать уровень содержания сахаров в кукурузе, можно точнее дозировать консерванты, экономя их, а также эффективно управляя качеством и сохранностью силоса.

Третья задача — интеллектуальное управление размером резки. Она подстраивается в зависимости от содержания сухого вещества в зеленой массе, что также позволяет повышать качество кормов, улучшать их перевариваемость. Управление размером резки помогает при заготовке зеленой массы и силоса для биоэнергетических комплексов. Например, в комбайнах John Deere 7050 она может быть подстроена вплоть до 4 мм с шагом 1 мм. Последнюю задачу, кстати, можно решать и более простым способом. В частности, в комбайнах Krone BigX на кукурузной жатке устанавливается фотооптический сенсор, определяющий спелость по цвету стеблей. Резка также подстраивается автоматически в зависимости от содержания сухого вещества.

 

Сенсор для белорусского комбайна

В Беларуси также ведется разработка подобного мобильного сенсора на базе отражательного инфракрасного влагомера «Аквар-1108». В этом году он отправится на первые испытания, которые пройдут в Гомельской области во время заготовки силоса. На данный момент произведены два устройства, которые позволяют с использованием метода БИК измерять влажность заготавливаемой зеленой массы.

В качестве источника излучения в белорусском приборе использована галогенная лампа. Модулятор с интерференционными фильтрами поочередно подает выделенное излучение из спектра лампы на контролируемый объект. Фотоприемник регистрирует отраженное излучение. Затем полученная информация анализируется и определяется уровень влажности зеленой массы. В лабораторных условиях сенсор уже продемонстрировал необходимую точность измерения — в пределах 15–70 % влажности с точностью до 5 %.

В таком же месте, как и у John Deere будет размещаться белорусский сенсор

Проводя испытания разработчики видят не столько контроль точности измерений, сколько подбор оптимальной конструкции. Она должна быть влаго- и пылезащищенной. Необходимо учесть и отечественный уровень культуры земледелия, когда в потоке зеленой массы могут встречаться инородные предметы: камни, куски проволоки и т. д. Сенсор должен быть надежно защищен, при этом разработчикам нужно уложиться в достаточно жесткие ценовые рамки. Отчасти этому поможет то, что вся интеллектуальная составляющая прибора делается силами белорусских ученых и инженеров, а элементная база в значительной степени производится в нашей стране.

Надо заметить, что работы по измерению влажности кормов в потоке ведутся в Беларуси не на пустом месте. Так, практически все отечественные зерносушильные комплексы уже несколько лет комплектуются микроволновыми влагомерами зерна в потоке А-315. Датчик имеет уникальную конструкцию, которая позволяет измерять влажность различных видов зерновых, бобовых и масличных культур: пшеницы, ячменя, тритикале, ржи, кукурузы, овса, люпина, проса, гороха, рапса, подсолнечника, сорго, сои, риса, гречихи и др.

Микроволновый влагомер зерна в потоке А-315

Погрешность измерения составляет ±0,5 % при влажности до 18 % и ±1 % при влажности более 18 %. Влагомер внесен в Государственный реестр средств измерений Республики Беларусь. Его применение на зерносушильных комплексах и в системах автоматизации позволяет точно управлять процессом сушки, а значит, экономить до 25 % топлива. Новая модификация прибора имеет улучшенные технические характеристики и диапазон измерения влажности до 40 %, а также степень защиты на уровне IP65. В июле влагомер прошел успешные испытания на соответствие нормам безопасности Евросоюза. Производитель получил право маркировать приборы индексом CE.

Датчик уже вызвал интерес у производителей из ЕС и Северной Америки. Вероятно, будут налажены его поставки в эти страны, и он будет применяться в различном технологическом оборудовании, где важно динамически контролировать влажность. Полный цикл от разработки до внедрения прибора и серийного выпуска занял пять лет. Исходя из этих сроков, директор по развитию компании — разработчика мобильного БИК-анализатора кормов кандидат физико-математических наук Валерий Белкин оценивает и перспективы нового проекта:

— Понятно, что многое во внедрении контроля качества кормов в потоке при заготовке зависит не только от нас, но и от производителя комбайнов: их задача — интегрировать наш сенсор в машину, научиться использовать получаемую информацию с пользой для дела. По самой оптимистичной оценке, отечественная кормоуборочная техника может получить такой сенсор примерно через два-три года. Но сейчас гораздо важнее не сроки, а то, что такие работы уже ведутся и в нашей стране.

В современном молочном животноводстве не бывает мелочей. Ситуация на мировом и российском рынке молока становится все менее стабильной. Периоды высоких цен достаточно резко сменяются понижениями, и в этих условиях важно максимально оптимизировать затраты. Контроль показателей питательности и качества зеленой массы еще на стадии заготовки является дополнительным инструментом для повышения рентабельности производства. Отрадно, что отечественные разработчики не отстают от западных и уже занимаются решением этой проблемы. Заметим, что пока на территории стран ТС имеются лишь считанные импортные кормозаготовительные машины с поддержкой данной функциональности.

 

Другие материалы рубрики
Планируем заготовку кормов с учетом трудной весны
Александр Клочков
Опубликовано в №5 (181), май

В 2017 году наблюдаются сложные условия заготовки кормов из-за погодных аномалий весеннего периода. Это заставляет внимательно оценить складывающиеся условия и по возможности обеспечить технологические возможности заготовки...

Александр Клочков
Опубликовано в №8(196), август
Теги:

В большинстве регионов Беларуси закончен обмолот зерновых и масличных культур. Продолжается заготовка кормов, много работы предстоит на льняных полях. Впереди важная и ответственная работа по уборке зерна...

Переработка отходов — инвестиции в будущее
Опубликовано в №5 (181), май

Республика Беларусь относится к странам с индустриально-аграрной экономикой, располагающими значительными земельными и трудовыми ресурсами. Занимая в мире 0,15 % территории и имея 0,17 % населения, Беларусь производит 6,24 %...

Уборка картофеля с техникой «ПАЛЕССЕ»
Анатолий Комков
Опубликовано в №9 (185), сентябрь

Важная часть производственной программы холдинга «Гомсельмаш» — картофелеуборочные комбайны. Сегодня холдинг предлагает две модели полуприцепных двухрядковых комбайнов: ПКК-2-05 «ПАЛЕССЕ РТ25» и...

Основы качества: технологические требования к машинному доению
С. Карпович, Н. Сонич, М. Барановский, В. Клыбик, М. Новиков
Опубликовано в №1 (165), январь

Зимой молоко — основной источник денежных поступлений для сельхозпредприятий. Между тем его получение в этот период связано с рядом трудностей. Продуктивность зависит от качества заготовленных в летний период кормов,...

ParkerStore — новое качество снабжения для обслуживания, ремонта и восстановления гидравлических и пневматических систем
Эрик Зани
Опубликовано в №12 (152), декабрь

Исправная работа гидравлических и пневматических систем имеет решающее значение для современной специализированной и сельскохозяйственной техники. Именно поэтому сегодня от компаний, которые специализируются на обслуживании, ремонте и...

Комментарии
Войти как