Спутниковые технологии Trimble: с чего начать переход к точному земледелию?

Несмотря на то, что во многих хозяйствах активно внедряется точное земледелие, все же новые возможности не перестают удивлять и кажутся фантастическими. На очередном вебинаре компании Trimble о спутниковых технологиях акцент был сделан на новых возможностях для сельского хозяйства южных регионов.

Эксперты рассказали об этапах внедрения решений для точного земледелия, оценили их экономическую эффективность и дали рекомендации по выбору систем автопилотирования и подруливания.

В вебинаре приняли участие и редакторы «ГлавПахаря», чтобы убедиться, что не так сложно реализовать на практике мечту каждого руководителя об идеальном качестве агротехнических операций и действенном контроле за их исполнением. 

Региональный менеджер Trimble Agriculture в России, Узбекистане и Монголии Максим Скурихин отметил, что компания Trimble была основана более 40 лет назад в США. На сегодняшний день она является мировым лидером в области точного земледелия. За прошлый год выручка составила 3,3 миллиарда долларов. В компании трудятся более 11 тысяч сотрудников в 35 странах мира, а клиенты находятся более чем в 150 странах.

Ежегодно около 14% своей выручки компания инвестирует в новые разработки. Имея более 2000 патентов по всему миру и научно-исследовательские центры в 15 странах, Trimble постоянно расширяет линейку продукции, чтобы вывести новейшие технологии на более широкий рынок.

В полях по всему миру работают миллионы дисплеев, ресиверов, моторов, которые приносят своим владельцам прибыль. Более 40 лет специалисты Trimble создают уникальные решения, которые помогают клиентам развивать свой бизнес.

Эксперты компании уверены, что спутниковые технологии станут лучшим подспорьем для южных регионов, где аграрии в основном занимаются возделыванием хлопка. Поля в Азии имеют мелкий контур, применяется техника, которая мало распространена в других регионах, в частности трехколесные тракторы с высоким клиренсом. Сохраняется большая доля ручного труда.

Основная проблема — это дефицит влаги в засушливых условиях. Безусловно, вода становится в последнее время все более ценным ресурсом для производства сельхозпродукции. Контроль и удержание влаги достигаются за счет планировки и выравнивания, управления ее движением по поверхности поля.

В рамках этой технологии Trimble предлагает решение для построения рельефа поля при помощи спутниковой системы Trimble FieldLevel II, которая позволяет спроектировать рельеф и провести планировку почвы, рационально распределить и удержать влагу внутри контуров поля. Например, влага по полю может направляться от краев к центру. Создание нового рельефа поверхности сельскохозяйственных участков может быть обеспечено с точностью до 3 см.

Необходимый дизайн поверхности можно создавать в программах для скреперов и планировщиков, а работу этих орудий координировать при помощи дисплеев Trimble, автоматизированных систем автопилотирования, спутникового позиционирования и других решений.

Компания также предлагает хлопководам оборудование, которое позволит провести высокоточный сев по спутниковым линиям и дальнейшую идеальную обработку хлопчатника без ручного труда, доля которого все еще высока при его выращивании.  

Если посеять хлопок с системами автопилотирования, эксперты компании гарантируют точность выполнения всех операций до 2,5 см. Будет точно соблюдено расстояние между рядками и гарантирована качественная последующая обработка, поскольку в процессе роста хлопчатника производится несколько операций культивации. Каждая из них может быть выполнена автоматически, без подрезания растений. Будет облегчена уборка, так как трактор будет двигаться по тем же линиям навигации.

Сейчас самое современное оборудование Trimble используется для повышения урожайности хлопковых полей Узбекистана. По оценкам специалистов компании Indorama, — одного из ведущих мировых производителей пряжи и ткани, который давно работает в этой стране, — применение современного оборудования и научных методик Trimble позволит довести производство хлопка-сырца к 2024 году до 260 тысяч тонн, хлопкового волокна — до 90 тысяч тонн. Выращиваемый хлопок будет соответствовать всем международным стандартам, а сбор станет полностью механизированным.

Благодаря техническим и программным решениям компании даже не очень опытный механизатор может положиться на систему автопилотирования, передать управление дисплею Trimble и выполнить высококачественный сев.

Если культура не взошла или была повреждена избыточной влагой или другими негативными факторами, можно повторить сев по спутниковой навигации. 

Трактор движется по спутниковому сигналу с использованием высокоточных сервисов коррекции. Точность позиционирования при этом может составлять от 10 до 2,5 см независимо от ширины захвата орудия. Он агрегатирован с сеялкой, подключенной по протоколу ISOBUS, на которую установлены системы для дозирования семян и удобрений.

Сев производится по карте-предписанию для дифференцированного внесения расходных материалов на каждый участок поля. Это позволяет экономить семена и удобрения, получая оптимальный результат. 

Основой для работы всех систем умного земледелия является линейка дисплеев компании, которая включает 4 основные модели. EZ-Guide® 250 — самый простой дисплей для тех, кто делает первые шаги в точном земледелии. 

Наибольшим спросом пользуются модели на основе операционной системы Android: GFX-350™, GFX-750™ и наиболее мощный — TMX-2050™. Объединяет мониторы единый интерфейс и поддержка протокола ISOBUS, которая позволяет эффективно управлять орудиями и контролировать дозирование расходных материалов.

Самым популярным стал монитор GFX-750™. Примерно 60% продаж приходится на него. С навигационным контроллером NAV-900 он управляет трактором, получая высокоточные сигналы сервисов коррекции.

На базе такого дисплея можно установить как электрический, так и гидравлический автопилоты или более недорогую систему подруливания. Он управляет внесением до 4 продуктов, поддерживает внешние камеры, которые могут дополнительно выводить на экран работу сложного участка оборудования. Например, сцепку или сошник.

Еще одна полезная функция дисплея — автоматический разворот в конце полосы. Для того чтобы направить машину на следующую полосу, программа рассчитывает оптимальную петлю или дугу. Это позволяет планировать движение машины не только челноком, но и через 1 - 10 переходов.

Таким образом, можно сначала обработать чётные полосы, а потом нечётные, выполняя при переходе разворотные дуги, которые занимают гораздо меньше ширины (примерно 1/3) на разворотной полосе. То есть на полях с мелким контуром можно экономить пространство разворотной полосы.

Одним из самых первых шагов навстречу цифровизации сельского хозяйства является установка на машины систем автоматического управления.

Технология автопилотирования, которую мы привыкли связывать с летательными аппаратами, стала неотъемлемой частью современного сельского хозяйства. Причем степень автономности работы такого управления может быть разная.

На начальном этапе клиент может установить в кабину дисплей и получить прекрасный курсоуказатель, исполняя курс по-прежнему вручную. Но этот курс не будет идеальным, поскольку человеческий фактор, естественно, влияет на точность вождения. 

Можно добавить к дисплею мотор, который будет выполнять алгоритм, заданный дисплеем. Но даже в этом случае не будет достигнута максимальная точность. Ресивер на крыше трактора испытывает колебания, отклоняя машину от заданного курса.

Для того, чтобы учесть в работе эти поправки при построении курса, необходим навигационный контроллер, который анализирует положение трактора в пространстве. Только в этом случае получится идеальный курс, который мы называем результатом работы автопилота.

Электромеханическая автоматизированная система рулевого управления, или электромеханический автопилот, монтируется на рулевую колонку. Это мобильная система, которую можно переносить с одного трактора на другой или установить на комбайн на время уборки. Из недостатков работы можно отметить нестабильную работу на старых машинах с жестким рулевым управлением, которое система может воспринимать как вмешательство механизатора и блокировать.

В отличие от электромеханического гидравлический автопилот устанавливается непосредственно в гидравлическую систему трактора и работает до конца эксплуатации самой машины. Он обеспечивает высокую точность управления и имеет такие преимущества, как ультранизкие скорости и хорошую наработку на отказ. Биение, которое передаётся на руль, не влияет на ее работу. Поэтому выбор автоматизированной системы рулевого управления в том числе зависит и от того, на какой трактор планируется ее установить.

Гидравлический автопилот позволяет управлять транспортным средством без участия оператора, обеспечивая точность 2,5 см при подключении сигнала RTK, 3,8 см с сигналом Center Point RTX и 10-15 см с Range Point RTX. Система автопилотирования обеспечивает:

• отсутствие огрехов и перекрытий;
• снижение расхода ГСМ на 4-15%; 
• экономию семян, удобрений и СЗР на 3-7%;
• дает возможность круглосуточной работы при любой погоде. 

Когда машина отклоняется от заданной линии навигации, система подает сигнал для возвращения на намеченный маршрут. Autopilot автоматически ведет машину по заданной линии при выполнении работ. 

Преимуществом данной системы является технология компенсации неровностей благодаря навигационному контроллеру, гарантирующая точную работу на склонах и холмистой местности. Внутренний датчик положения корректирует неточности, вызванные поворотом или наклоном трактора, определяя его положение даже на сложном рельефе.

Расчет проводился на примере небольшого хозяйства, специализирующегося на выращивании зерновых после установки систем автопилотирования, которые обеспечивают точность позиционирования до 10 см. То есть, в случае перекрытий каждое из них не превышает 10 см.

С учетом стоимости расходных материалов, семян и удобрений автопилот позволяет увеличить рентабельность в 2 раза. Интересные данные по этому вопросу озвучил эксперт компании.

Если анализировать концепцию умного сельского хозяйства с точки зрения шагов, которые проходит хозяйство, вступая на путь цифрового перевооружения, то работа начинается с обследования предприятия, сбора информации о имеющейся технике, культурах, способах возделывания и других ресурсах. При вносе этой информации в программное обеспечение создается информационная база предприятия.

Далее специалисты дают рекомендации по оснащению тракторов и комбайнов автопилотами и другим оборудованием. После этого можно приступать к обследованию полей и созданию их контуров.

На базе спутниковых снимков с учетом результатов агрохимобследования и других данных можно получить карты неоднородностей с различными зонами плодородия, которые можно в дальнейшем использовать при формировании карт-заданий для дифференцированного сева, внесения удобрений и других материалов.

Важно, что вся информация о предприятии всегда под рукой у руководителя и главных специалистов. Её можно просмотреть в мобильном приложении или браузере компьютера, дополнить фотографиями, заметками о наличии заболеваний, оперативно делиться со специалистами других подразделений.

Следующая функция — это выдача заданий для механизаторов удаленно и отправка на дисплеи для исполнения. Чтобы приступить к выполнению, оператору необходимо нажать на кнопку «запуск». Все параметры уже заданы: он видит, какую работу он должен выполнять, с какой нормой внесения и при каких погодных условиях.

В ходе выполнения задачи ответственный специалист контролирует, действительно ли механизаторы выполняют возложенные на них задания, следит за качеством всех операций на полях.

Ключевое преимущество системы точного земледелия — эффективный контроль за выполнением всех агротехнических мероприятий. На сегодняшний день это важнейшая функция, которая обеспечивает прозрачность выполнения всех операций, дает возможность в любой момент отследить созревание культуры, качество выполнения текущих технологических процессов, местоположение техники и объемы выполненных работ.

Это один из аспектов, который позволяет увеличить эффективность работы и снизить затраты, избавиться от влияния человеческого фактора.

Какие решения предлагают для этого специалисты Trimble? Сегодня большую популярность набирают специализированные центры мониторинга и контроля на базе предприятий или кластеров. На начальном этапе контролируют работу в хозяйстве один-два человека.

В процессе укрупнения и создания агрохолдинга, где необходимы действенные управленческие решения, такой центр может оснащаться большим функционалом и наделяться высокой степенью ответственности, чтобы следить, где выполняются работы, в каких условиях эксплуатируется техника.

Программное обеспечение Trimble для контроля базируется на двух платформах: мобильное приложение, которое устанавливается на планшет либо телефон, и облачное решение (работает через браузер). 

Особенно актуален вопрос простоя техники. Сжатые агротехнические сроки для выполнения мероприятий по возделыванию сельхозкультур вынуждают максимально эффективно использовать машины. Программное обеспечение Trimble позволяет решить эту проблему.

Если трактор простаивает, это легко отследить в программе. Механизатор должен указать причину остановки. Это может быть отдых, обед, загрузка семян и удобрений или поломка техники. В этом случае руководитель подразделения или диспетчерский центр должны отреагировать и принять необходимое решение.

Анализировать основные причины простоев техники можно на основе соответствующих отчетов, которые можно посмотреть с мобильного устройства, отправить в учетные системы для принятия мер реагирования и дальнейшего контроля.

В процессе работы разнообразная информация: о линиях навигации, состоянии посевов, объемах выполненных работ — стекается в информационный автоматизированный центр управления хозяйством и анализируется. Руководство сельхозпредприятия получает высокоточный анализ, который можно преобразовать в цифры и получить понимание, сколько вложено средств и какая отдача получена.

Анализ урожайности культур и спутниковые снимки дают возможность увидеть, каким образом произвести оптимизацию затрат хозяйства. В процессе этой работы накапливается большой объем информации, которая передается в облако Trimble. По итогам всех работ можно создавать отчеты, выводить на печать, оперировать виртуальными данными и экспортировать их во внешние системы.

Образовавшуюся базу данных можно интегрировать с бухгалтерским учетом 1С, SAP или другими системами учета, просчитать рентабельность и пересмотреть подходы. Разницу между вложенными средствами и полученной прибылью можно ставить во главу угла всего сельхозпроизводства.

Докладчики также обратили внимание слушателей и на другие интересные возможности своего оборудования и программного обеспечения, которые призваны помочь земледельцам выполнить все сельскохозяйственные работы быстро, точно и прозрачно.

Например, благодаря функции автосинхронизации все данные автоматически переносятся между дисплеями, есть возможность интегрировать их во внешние системы (John Deere, CNH и другие), получать данные в виде отчетов, мониторить движение техники в любой момент работы в мобильном приложении.

Для того, чтобы перенести траектории движения техники, раньше необходим был USB-накопитель, чтобы скопировать информацию с одного трактора на другой. Теперь для этого не нужно прилагать усилий.

Система автоматически обменивается данными между дисплеями в программном обеспечении. Когда на поле приезжает новый трактор, все параметры уже заданы. После окончания работ данные копируются в облачное решение Trimble.

В дисплеях Trimble есть программа, которая позволяет отправлять изображение с монитора на удаленный компьютер по интернету. Это означает, что тракторист, находясь в кабине, может пригласить для консультации инженера сервисного центра, который может внести свои коррективы в параметры настройки.

То есть, фактически калибровка трактора может быть произведена удаленно. Это позволяет экономить время и деньги на выездах сервисных инженеров. Если связь недостаточна для телефонного разговора, в дисплее предусмотрена функция чата для обмена сообщениями с сервисной службой.

Оборудование Trimble также позволяет проводить мониторинг урожайности. При уборке урожая датчик урожайности анализирует количество зерна, поступающего в бункер в каждой точке поля. На основе его данных можно получать карты урожайности. 

Большой экономический эффект обеспечивают решения для управления внесением: контроль нормы высева семян, удобрений, система посекционного отключения. Управляет отключением и дозированием система FieldQ.

Есть возможность дооснастить сельскохозяйственные машины датчиками анализа зеленой массы WeedSeeker 2 для адресного внесения удобрений и гербицидов. Метеостанции также могут быть установлены на опрыскиватели, фиксируя реальное состояние влажности и другие параметры погодных условий для обеспечения оптимальных параметров внесения СЗР.

Это далеко не все элементы экосистемы умного сельского хозяйства компании Trimble, а только те из них, с которыми эксперты ознакомили участников подробно, чтобы дать представление о возможностях применения на практике. В дальнейшем компания планирует продолжить серию обучающих бесплатных вебинаров для всех желающих. Мы будем держать читателей «ГлавПахаря» в курсе всех новых достижений в области точного земледелия.