Как тракторите се учеха да мислят

Екип от изследователи под името - Интелектуална земеделска техника - в рамките на акцията - Младежите опознават земеделските машини - успя да получи информация от световноизвестен производител на аграрни машини за това, доколко те са интелигентни днес и какви перспективи за тяхното развитие предлагат инженерите. В САЩ участниците в акцията под ръководството на доктора на науките Енрико Зиберт се запознаха с производствените и изследователските центрове на John Deere.

Д-р Зиберт внимателно следи всички актуални разработки в областта на селскостопанската техника, тъй като този отрасъл се развива изключително активно. На селскостопанските машини им се налага не само да работят на почви от най-различни видове, но и при най-различни климатични условия с многообразни селскостопански култури.

И ако през последните 20 години двигателите, скоростните кутии, хидравликата, задвижването и комфорта претърпяха невероятно развитие, то днес сме на прага на друга техническа революция – всички окомплектоващи части, механизми на машината, както и работните процеси ще бъдат свързани помежду си с помощта на електроника.

ЗВЕЗДИТЕ УПРАВЛЯВАТ ТРАКТОРИТЕ

В бъдеще без определяне на точното местоположение за техниката ще бъде почти невъзможно да се движи по полето. GPS оказва практически такова влияние върху развитието на земеделската техника, както и дизеловият двигател. Автоматичната система за управление води трактора прецизно, както по права линия, така и по паралелно зададен контур. „Тракторът ще управлява, а операторът ще размишлява“.

Досега 90 на сто от концентрацията на тракториста се падаше върху осъществяването на процеса на управлението. Автоматичната система за управление дава на оператора възможност да се концентрира върху оптимизирането на настройките на машините или по-бързото движение. Тъй като практически няма повторни преминавания, производителността на техниката се повишава без допълнителни разходи на гориво или други производствени консумативи. А всичко това трябва да може да се управлява. Как ще се организира връзката между човека и техниката? Какъв обем информация операторът ще може да поеме, колко бързо ще може да я осмисли, да я обработи и да реагира по съответния начин? За да отговорят на тези въпроси, инженерите в изследователските лаборатории с помощта на специални очила следят движението на зениците на оператора по време на работа. От това се правят заключения за правилното разположение на приборите за управление.

В затъмнени помещения с помощта на 3D-проектори може да се видят машини, които засега съществуват само на хартия. Операторът-изпитател със специални очила заема мястото си в кабината на трактора и вижда всички елементи на управлението в непосредствена близост.

Системите стават все по-производителни. В бъдеще ще бъде възможно използването на повече спътникови системи, като европейската система Galileo или руската Glonass, която вече е достъпна. Благодарение на новите базови станции е възможно коригирането на неточностите, затъмненията и отклоненията на спътниците. Коригиращият сигнал постъпва през честотите на радио и мобилната връзки. Неточността е + - 2 см, и нужното местоположение може да се намери и след години.

Поставеният на техниката жироскоп определя наклона на терена. След това става преизчисляване на получените данни за дължината на машината. При движение по наклонена местност, за да се избегне приплъзването на агрегата надолу, аграсивността на управлението на трактора в противоположна на наклона посока се регистрира в зависимост от дължината на сцеплението. Приемникът на GPS подава чрез засяващата секция или крилото на щангата на пръскачката по-точна информация за местоположението на машината. Тази информация може веднага да се използва за изравняване на движението чрез направляващата ос или посредством долните хидравлични стабилизиращи ръкохватки. Даже работната ширина на плуговете може да бъде регулирана по този начин. Това осигурява не само безупречно равна бразда, но и елегантно разораване на края на полето.

На полосата за обръщане или при препятствия торачките, пръскачките и сеялките се включват и изключват автоматично, напълно или частично. Системи за управление като GPS-Switch или SectionControll предотвратяват пропуските или припокриването. Днес при опръскването може дори да се включва всяка дюза поотделно. Сеялките за точна сеитба са оборудвани с електрическо задвижване или електронно превключваема муфа на сцеплението.

При внасянето на торове с торачка днес е възможно само изключването на едната страна или активирането на устройството за разпределяне на тора в края на полето. Електронната настройка на броя на оборотите на дисковете и отварянето на преградата ще позволи в скоро време да се настройва работната ширина на торачката безстепенно.

Точността на движението проправя път за нови методи на обработка. С помощта на карта памет или безжична връзка ще стане възможно предаването на точни координати за местонахождение от машина към машина. Пръскачката преминава по време на първата обработка по бъдещата технологична колея, която през есента след есенната обработка се разрохква само от два зъба с помощта на техника, управлявана посредством GPS. При технологията Strip-Till се обработват само отделни тесни полоси от полето. При CTF – Controlled-Trafiic-Farming машините винаги точно се придвижват по същата колея.

Още днес операторът може да съхрани или с помощта на флаш-памет да внесе в терминала на трактора отделни етапи на управлението на полосата за обръщане. В бъдеще машините все повече ще освобождават оператора от управлението за сметка на предварително програмирани настройки, като например, напълно автоматизирано почистване на пръскачката. Операторът само дава задание „Почистване на пръскачката“ и всичко останало се случва автоматично и много качествено.

В друг случай машината получава непосредствено по мобилната връзка задачата със съответните настройки. За оператора остава само да държи курса по навигационната система към следващото място на работа.

КАМЕРИТЕ ГЛЕДАТ НАПРЕД

връзката на системите за управление и системите за водене на трактора на полосата за обръщане става все по-тясна. Ако се вземе предвид факта, че тракторът обръща в края на полето сам, то може ли още сега да се сметне присъствието на оператора за излишно? Едва ли. Само паралелно управление с помощта на GPS не е достатъчно, тъй като то не предоставя актуална информация за местоизпълнението на работата. За създаването на сериозна конкуренция на оператора техниката трябва да знае накъде да се движи и при това едновременно да „вижда“ актуалното състояние на нещата на местността – има ли препятствия или промени от времето на провеждане на последния работен процес.

Следващата крачка е съгласуването на информацията за местонахождението с информацията на системата за управление. В тази насока вече са направени първите крачки – благодарение на PowSense на комбайна за прибиране на царевица от John Deere има устройство за разпознаване на редовете на хедера, което работи с GPS. Ако на някоя система не и достига информация поради пропуски или полегнали растения на полето, това автоматично се предава на другата система.

„Интелектуалното“ програмно осигуряване в бъдеще ще бъде в състояние да направи оценка на заснетото на камерата изображение и да използва получената информация за управление и определяне на възможното натоварване на машината. Досега автоматичните системи за координиране на производителността, поставяни на зърноприбиращите и силажокомбайните, реагираха на актуалното състояние на машините – при високи добиви системата намалява скоростта, ако оборотите на двигателя и скоростната кутия се понижават. За да не се задъхва техниката, има нужда от резерви.

Опитният оператор от далеч може да види по-плътната тревна маса или местата с високи добиви на пшеница и навреме да реагира. Но с течение на работния ден у него се натрупва умора, в резултат на което управлението на машината става по-внимателно. Могат ли способностите на добрия оператор да се пренесат на автоматиката?

На изложението Агритехника 2009 фирмите Poettinger и John Deere за пръв пет представиха „предвиждащи“ системи при самотоварещите се ремаркета. Системата спада към допълнителните автоматични настройки на трактора. Уредът подсказва на трактора посоката на движение и скоростта за оптимално натоварване. Поставената на машините на Pottinger система разпознава с помощта на оптични сензори масата пред машината и своевременно регулира скоростта. Засега се налага операторът да настройва системата самостоятелно, поради това, както и досега, без неговите умения не може да се мине. Очаква се в скоро време сензорите и камерите самостоятелно да се настройват за оптимална работа (да се самооптимизират). Например, те „вземат под внимание“ количеството на тревната маса пред машината и сравняват дадените снимки със съответните показатели на наклонения транспортер или овършаващия барабан.

Така става обучението на системата: „светъл цвят – ниски добиви – възможно е увеличаване на скоростта“ или „плътна растителна маса – тъмен цвят – високи добиви – необходимо е намаляване на скоростта“. Основа за това автоматично регулиране е неясна логика, която преобразува не съвсем точните понятия „по-малко“ и „повече“ в конкретни регулиращи импулси. Тъй като на практика върху работния процес оказват влияние множество фактори, съществува необходимост да се използват знанията на експертите. Например, 10 тона суха пшеница се овършават по-лесно от 8 тона недозряла.

По този път техниците все още се борят с банални проблеми на безкрайния информационен поток – те са принудени да поставят „унищожители на данни“, които препятстват разпространението на старата и вече ненужна информация в мрежата.

РОБОТЪТ – ПРИЯТЕЛ НА РАСТЕНИЯТА

Специалистът по селскостопанската техника, доктор Зиберт, вижда съществен пробив в развитието на сензорната техника. С помощта на нови датчици инженерите се опитват да интегрират знанията на практиците в автоматичното управление.

- Оптически сензори за защита на растенията: камерите разпознават плевелите или заболяванията и включват отделни дюзи. Третирането на площите се случва все едно някой е минал с гръбна пръскачка по полето и е третирал всеки отделен плевел с индивидуален хербициден душ.

- Датчик за влагата заедно с почвената карта автоматично регулира работната дълбочина за работа на култиватора – по възможност не твърде дълбоко, но все пак на нужната дълбочина. Други сензори за влагата при прибирането на фуражните култури автоматично управляват дължината на раздробяването.

- Инфрачервен сензор вече се поставя на резервоарите за течна тор и раздробителите. Техниката се използва за многостранен анализ. В бъдеще ще бъде възможно определянето чрез сензори на захарното съдържание в цвеклото непосредствено по време на прибирането му. Подобни датчици биха определяли непосредствено в комбайна качеството на пшеницата, например съдържанието на протеин. Така, в бъдеще добивите от големи участъци ще могат да се сортират по качествени характеристики и да се транспортират и съхраняват отделно. При разтоварването на бункера по безжичната връзка се предава информация за реколтата, включително разположението и в транспортното средство непосредствено на компютъра в кабината.

- Датчикът за вибрации „знае“ индивидуалните честоти и амплитуди на лагерите в машината. При наличието на съответна база данни може да се разпознае не само износването на лагера, но и жизненият му цикъл. Целенасоченото провеждане на ремонтите намалява времето на престой. Посредством телеметрията машината самостоятелно съобщава на сервиза какви резервни части ще и бъдат необходими в близко бъдеще.

- Робот с датчици, реагиращи на растенията. За да се осигурят необходимите за конкретната местност грижи за растенията трябва да се притежава определена информация. В скоро бъдеще малки роботи ще могат самостоятелно да провеждат контрол върху насажденията, постоянно придвижвайки се между тях и с помощта на датчици оценявайки стадия на развитие на растенията, влажността, съдържанието на хранителни вещества, заплевеността и поразяването от заболявания или вредители. „Малките експерти по растенията“ изпращат събраната информация на стационарния компютър.

С тези данни може да се регулират торачката или пръскачката според спецификата на конкретната местност. Сравнението на събраните от робота данни с компютърния модел на развитие дава възможност на фермера не само да предвиди бъдещата реколта, но и да пресметне рентабилността на предстоящите мероприятия. Като цяло, роботът и моделът на развитие правят това, което прави самият фермер, но денонощно и на по-голяма площ.

ПО-МАЛКО ОПЕРАТОРИ УПРАВЛЯВАТ ПОВЕЧЕ МАШИНИ

Напълно автоматизираната машина и за в бъдеще ще може да работи засега само на строго ограничено пространство, като например, опръскването на овощни градини, при косене на сеното или хранене на животните.

Освен това, при почвообработката и жътвата може, както и досега, да се случат много непредвидени неща. Дори и в бъдеще, нито един компютър няма да може да слезе от трактора и да извади камъка из под изравняващия валяк. Но трябва ли всяка машина винаги да бъде на полето с оператор?

За да се икономисва работна ръка, има идеи за създаването на специална система, която предвижда работа на една машина с оператор в качеството на „главна“. В случай на възникване на проблеми, човекът поема контрола и отстранява грешките. А кога обикновено отказва автоматиката? Обикновено, тогава, когато и без това е най-напечено!

МНЕНИЕ: БЕЗ ЧОВЕК НЯМА ДА МИНЕ

оптимално затоварване на машината при високо качество на работа, оптимизиран разход на препарати, разтоварване на графика на работното време – възможностите на „Новата земеделска техника“ са огромни и това не са празни думи. Компютри, датчици и роботи правят същото, което правят и добрите практици, само че денонощно и без умора.

Но въпреки всички плюсове, ще нарасне ли и склонността на техниката към аварии? Възможно ли е при проблеми човекът да се намеси и да поеме управлението?

Също и техниката за безопасност поставя пред създателите големи проблеми. Колко бързо ще забележи автоматично работещия трактор появата в радиуса на работа на човек или животно?

Очевидно е, че още дълго време без човек няма да се мине. Необходимо е безчислено количество датчици, разпределителни устройства и компютърни програми, за да се замени един опитен практик. И най-вероятно, някои от разработките ще изчезнат. Не всичко, което е възможно технически е изгодно икономически.
 От fermera.bg