СПЕЦТЕМА: ПОСЕВНАЯ
Основные тенденции развития систем точного земледелия — мнение ООО «Сельхозмашины»
Автопилоты для тракторов и система точного земледелия EFIX от ООО «Сельхозмашины»
Наступил 2025 год, почти четверть двадцать первого века уже позади. Казалось бы, ещё вчера люди восхищались появлением первых массовых персональных компьютеров и смартфонов, а сейчас это уже стало обыденностью, которая распространена повсеместно. В настоящее время цифровизация и автоматизация являются неотъемлемой частью нашей жизни. Они проникли во все сферы деятельности человека и стали основой многих бизнес-процессов. И направление сельского хозяйства — не исключение.
Умные технологии, интернет вещей, точное земледелие. Все эти трендовые названия уже давно «на слуху». Комплексная информационная (цифровая) трансформация отрасли продолжается, и будет только набирать обороты. Многое в этом направлении уже сделано, и многое ещё предстоит сделать. Автопилоты, агродроны, многофункциональные геоинформационные системы управления — всё это уже стало текущей реальностью.
Безусловно, время сейчас сложное, но останавливаться на достигнутых результатах точно нельзя. Необходимо продолжать поиски новых путей оптимизации и сокращения затрат на производство конечной продукции. И принятие грамотных управленческих решений, на основе всеобъемлющего анализа полученных данных, будет являться залогом успеха в достижении поставленных целей. Но пока не будем забегать вперед. Поговорим сегодня об основных тенденциях развития систем точного земледелия, в частности об автопилотах. Своим мнением по этой теме с нашей редакцией «ГлавПахарь» поделился инженер систем точного земледелия ООО «Сельхозмашины» Руслан Грохотов. Компания готова поделиться мыслями на этот счет, на основе многолетнего профессионального опыта в данной сфере.
Как уже отмечалось ранее, системы автопилотирования являются лишь частью комплексной системы автоматизации и управления агропредприятием. Именно их массовое применение и повсеместное распространение дает ту основу, которая позволяет действительно получать практические результаты. И это дает нам право говорить об эффективности внедряемых инноваций. Даже не имея управленческой среды, анализа данных от различных датчиков и систем мониторинга, автопилоты помогают сельхозпроизводителям сокращать свои затраты на производство, так как они выполняют комплексную оптимизацию основных технологических процессов.
Так что же такое автопилот? Автопилот является совокупным, сложносоставным устройством, которое аккумулирует и завязывает на себя все основные процессы, происходящие по ходу выполнения полевых сельскохозяйственных работ.
Это то решение, которое стоит в основе следующей производственной цепочки: выполняемая операция (культивация, опрыскивание, дискование и т. д.) — применяемые материалы (семена, удобрения и т.д.) — используемое орудие (сеялки, плуги, опрыскиватели, культиваторы и т.д.) — транспортное средство (классические, шарнирно-сочлененные трактора, комбайны, самоходные опрыскиватели/разбрасыватели) — механизатор.
Именно применение систем точного земледелия обеспечивает максимально эффективное выполнение всех полевых операций на заранее заданной траектории движения транспортного средства. Стоит отметить, что на текущем этапе развития, автопилоты являются тем средством, которое позволяет использовать транспортное средство в полуавтоматическом режиме. Пока они не могут полностью исключить механизатора из работы, его присутствие в кабине транспортного средства по-прежнему, является обязательным.
Но фактически — он теперь выполняет роль не водителя, а оператора, контролирующего корректность движения. Кроме того, автопилот дополняет его и, скажем так, исправляет человеческое несовершенство — обеспечивая высочайшую точность обработки. Появление подобных изделий, ни много ни мало, можно считать революцией в сфере сельскохозяйственной деятельности.
Если погрузиться в исторические процессы, то аналогии четко прослеживаются. Примерно сто лет назад, началась механизация сельского хозяйства, когда труд животных и человека стал замещаться применением технических механизмов. Естественно, многие тогда отрицали развитие, где-то, на определенных уровнях, оно намеренно замедлялось. Но рано или поздно прогресс взял своё. Сейчас намечается та же тенденция. Только теперь уже эра механизации, сменяется эрой цифровизации. Стадии отрицания и принятия уже были пройдены. Началась стадия активного внедрения и дальнейшего развития.
За последние несколько лет произошел качественный скачок в совершенствовании систем точного земледелия. По аналогии с персональными компьютерами (или другими высокотехнологичными системами), можно сказать, что произошла очередная смена их поколений. Существенно возросла и общая надёжность конечной продукции.
Как уже отмечалось выше, классический современный автопилот является сложносоставным устройством, состоящим из наборов определенных элементов — модуля управления, нескольких датчиков, электромотора, радиомодема и приемника. Он сочетает в себе технологии спутниковой навигации (необходимых для определения точных координат транспортных средств в пространстве), механику движения (для передачи механического импульса от электромотора на рулевое управление транспортного средства), а также информационные технологии. Если говорить об общей классификации автопилотов, то в основном, их можно поделить на две большие группы.
Это гидравлические решения и электрические автопилоты. Естественно у каждого из них есть свои подтипы и отдельные модификации (к примеру, решение SteerReady). В настоящее время, на российском рынке систем точного земледелия представлено несколько десятков различных актуальных моделей, как от малоизвестных производителей, так и от именитых брендов. Каждый из них имеет свой определенный набор достоинств и недостатков.
Какие-то модели пока недотягивают в плане качества и надежности, некоторые же — «просто-напросто» копируют друг друга и выпускаются под другими названиями. В связи с известными событиями многие западные решения на рынке РФ сейчас малодоступны. И если несколько лет назад, те же автопилоты от Trimble (либо Raven, Topcon, Teejet), занимали львиную долю рынка, то сейчас пальму первенства захватили китайские производители (такие как Allynav, EFIX, E-Survay и FJD, по данным представителей компании).
Безусловно, есть и российские решения, но стоит понимать — что действительно является российской разработкой, а что просто очередным «китайским клоном», но со своей наклейкой. Но не будем отходить от основной темы. Так или иначе, за редким исключением, все автопилоты пока работают по одним и тем же принципам и алгоритмам.
Выбор автопилотов для сельхозтехники в России достаточно широкий (источник: ООО «Сельхозмашины»)
Так что же будет завтра? Какими будут эти решения через несколько лет, и что нас ждет на ближайшую перспективу? Вопрос достаточно интересный и спорный. Точно можно сказать одно, что развитие будет происходить комплексно и не одномоментно. Какие-то направления и технологические решения пройдут обкатку в реальных условиях и будут благоприятно приняты конечными пользователями. Некоторые же вещи, могут оказаться тупиковым путем развития и не получат должного распространения. Условно в ООО «Сельхозмашины» выделяют следующие векторы развития:
- базовые;
- интеграционные;
- технологические.
Базовое развитие будет направлено на непосредственное совершенствование конечного устройства (автопилота) в рамках текущего поколения (то есть, без принципиальной смены ключевых технологий). Оно будет происходить по двум основным направлениям.
Первое, это совершенствование программного обеспечения, которое устанавливается на автопилоты. В рамках этого можно ожидать существенное расширение поддерживаемого функционала, улучшения общих алгоритмов работы системы (поддержание прямолинейности движения, заход на линию гона, накапливание корректирующих поправок и т.д.). Должна появиться полноценная визуализация всего технологического процесса обработки полей, актуальные онлайн карты, возможность получения подробной статистики всей работы устройства, улучшенные возможности авторазворота (к примеру, от границы поля, с внутренней или внешней стороны), гибкая система настройки ориентиров, функция визуализации технологической колеи и т.д. Должны возрасти и возможности по интеграции рабочих приложений автопилотов с различными геоинформационными решениями и системами централизованного контроля за работой оборудования. Пока такие облачные или мобильные системы, еще не получили широкого распространения, но в будущем они также станут неотъемлемой частью любого фермерского хозяйства (или агропредприятия).
Не стоит забывать и о комплексной оптимизации установленных приложений. Слабая сторона многих автопилотов, это нестабильная работа программного обеспечения. Только те бренды, которые обеспечат стабильность и высокое качество работы своего оборудования — смогут сохранить лидирующие позиции на рынке.
Ещё одним важным моментом является конечное взаимодействие с пользователем (UE или User Experience). Как показывает практика, чем проще выполнен программный интерфейс, тем лучше его воспринимают механизаторы. Каким бы не был многофункциональным продукт, если с ним не удобно работать, то люди будут выбирать более понятные и простые решения.
По мнению специалистов ООО «Сельхозмашины», оптимальным вариантом, видится, поддержка нескольких интерфейсов на выбор (к примеру, профессиональный и упрощенный), либо гибко настраиваемый программный интерфейс, где каждый механизатор (либо сервисный инженер) сможет адаптировать вид основной рабочей области под свои потребности.
Главный экран приложения ESNav 3.0 (источник: ООО «Сельхозмашины»)
Главный экран приложения ESNav 5.0: проф.версия интерфейса (источник: ООО «Сельхозмашины»)
Главный экран приложения ESNav 5.0: упрощенная версия интерфейса (источник: ООО «Сельхозмашины»)
Второй пункт — это совершенствование отдельных узлов и агрегатов устройства. Оно будет направлено как на улучшение общих эксплуатационных характеристик устройства (скажем, при замене планшета или электромотора на более современную модель), так и на упрощение процесса установки и последующей эксплуатации оборудования. К примеру, отказ от установки дополнительного датчика угла поворота или замена внешнего радиомодема на внутренний, существенно сокращает время работы сервисного инженера при монтаже оборудования и его последующей настройки. И это огромная экономия ресурсов.
Также следует отметить и проведение модернизации отдельных узлов автопилота, путем установки в них более совершенных модулей или микросхем. К примеру, замена модуля позиционирования в приемнике, на более совершенный, позволит улучшить конечную точность или добавит возможность подключения новых типов спутниковых сигналов коррекции.
Ещё одним фактором развития, может стать расширение возможностей модульной комбинации отдельных узлов автопилотов. Некоторые западные изделия, уже давно и активно развивают подобные настраиваемые платформы. При этом сам автопилот становится своеобразным конструктором, где на выбор клиентам предлагается не совокупная модель устройства (в рамках имеющегося модельного ряда), а возможность самостоятельно выбирать какие узлы ему использовать. К примеру, у автопилота может быть несколько моделей поддерживаемых планшетов, электромоторов или приемников. Между ними достигается полная техническая совместимость, но разный поддерживаемый функционал.
В совокупности, это приведет к тому, что фермеры получат максимально адаптированное устройство, где будет только то, что им действительно нужно.
Сравнение электромоторов разных поколений (источник: ООО «Сельхозмашины»)
Не менее важным этапом развития систем автопилотирования должно стать расширение их интеграционных возможностей с различным внешним оборудованием и транспортными средствами. Прежде всего, это касается классической связки — трактор и агрегатируемое орудие.
Автопилоты должны получить возможность более тонкой настройки установленного прицепного или навесного оборудования, а также возможность сбора различных данных и параметров оценки их эффективного применения. Это будет достигаться (и уже достигается) с помощью комплексных программно-аппаратных решений и/или применения универсальных протоколов взаимодействия.
У многих производителей систем точного земледелия появятся и собственные технологии, направленные на улучшение их взаимодействия с внешними устройствами. К примеру, это решения по контролю секций и форсунок с регулировкой норм внесения. Кроме того, может появиться изделие (или решение), которое сможет позволить использовать автопилот в качестве бортового компьютера, где будет доступна вся текущая информация о транспортном средстве.
«Думаю многие уловили нашу мысль. Зачастую, приезжая в хозяйство, мы видим, что на тракторах установлено сразу по три планшета в кабине (от автопилота, бортового компьютера и от какой-нибудь навороченной сеялки). И как мы считаем, рано или поздно, производители придут к единому знаменателю и продумают возможность их полной универсализации. Вся информация о рабочих процессах, необходимых механизатору, должна быть полностью аккумулирована в автопилоте. Естественно, подобные технологии уже существуют и активно используются в рамках отдельных брендов, но говорить об их повсеместном внедрении, пока ещё рано. Также мы предполагаем, что начнется более активное распространение так называемого “промежуточного автопилота” (решение Steer Ready), который сочетает в себя некоторые плюсы электрических и гидравлических изделий. И это тоже можно считать определенной интеграцией. Данная технология позволяет напрямую подключаться к оригинальному гидроблоку трактора с подготовкой. Это сокращает время на монтаж оборудования и количество используемых узлов, так как не нужно устанавливать отдельно электромотор или свой гидроблок».
Будущее автопилотов для сельхозтехники (источник: ООО «Сельхозмашины»)
И наконец, третье направление. Новые технологические решения. А это уже действительно будущее! Тенденции здесь самые разные. Начиная от технологий комплексного повышения точности позиционирования (к тому же основанных на других принципах), заканчивая полной автоматизацией выполнения полевых технологических работ, которые полностью могут исключить механизатора из процесса управления транспортным средством.
Здесь необходимо уже понимать, что внедрение действительно новых решений, займет не один год. А активное их применение начнется только после того, как будет получен максимум возможностей (и достигнут лимит к дальнейшей модернизации) от устройств текущего поколения. Прогнозировать здесь что-то конкретное, сродни гадания на кофейной гуще. Пока мы можем предположить только следующее. В ближайшее время, стоит ожидать более активное внедрения технологии улучшения точности обработки, путем установки дополнительного приемника на агрегатируемом орудии.
Это ещё больше повысит эффективность от применения систем точного земледелия, за счет того, что теперь будет учитываться непосредственное отклонение орудия, а не только транспортного средства. И при возникновении определенных смещений, будет происходить корректировка движения самого трактора, чтобы траектория орудия оставалась неизменной. Также ускорятся работы по развитию других алгоритмов позиционирования, основанных не на спутниковой навигации. В настоящее время, подобные технологии ещё не могут обеспечить необходимый уровень точности и надежности.
«Скорее всего, сначала будет реализован какой-то промежуточный, смешанный алгоритм, где новая технология (к примеру, тоже машинное зрение) начнет работать в связке со спутниковой навигацией и скажем так, дополнит ее. Это будет актуально при работе в сложных условиях, когда корректная работа систем спутниковой навигации, станет затруднена. В дальнейшем же, мы предполагаем, что появятся и альтернативные узкоспециализированные решения. Ну и естественно, пару слов следует сказать и про переход к полностью беспилотным системам. Убрать механизатора из кабины и перевести его в разряд оператора, который станет удаленно следить за работой транспортного средства с установленным автопилотом (либо сразу целой группы транспортных средств). Предпосылок к конкретной реализации таких систем пока нет, но подобные идеи уже давно витают в воздухе. Рано или поздно, она точно воплотиться в жизнь. Вопрос только в том, как скоро это произойдет. Скорее всего, это уже перспектива ближайших десятилетий».
Что по итогу? Системы точного земледелия продолжат активно совершенствоваться. Ждать каких-то революционных изменений в ближайшие год, два точно не стоит, но предпосылки к их появлению точно будут. Если говорить коротко и тезисно, то пока можно сделать следующие выводы:
- в настоящее время развитие систем точного земледелия будет происходить в рамках текущего поколения изделий, работающих по классическим, широко распространённым технологиям. Оно затронет как программную, так и аппаратную часть устройства;
- должны существенно расшириться возможности по интеграции устройств между различными системами, в рамках классической связки: трактор — агрегатируемое орудие — автопилот.
- начнется активный процесс проработки новых технологических решений на короткую и дальнюю перспективу.
(автор материала: инженер систем точного земледелия Грохотов Р. А., компания ООО «Сельхозмашины»)
Узнавайте первыми актуальные новости сельхозтехники России и мира на наших страницах в Дзен и ВКонтакте, а также на каналах в Telegram и YouTube.
О трендах на рынке автопилотов для сельхозтехники: Cognitive Pilot снова попал в несколько мировых рейтингов
Мичуринскому ГАУ подарили новый стенд системы автопилот EFIX
