Система точного земледелия и использование интеллектуальных технологий

0 1069

Текст: В. Я. Гольтяпин, вед. науч. сотр., Л. М. Колчина, ст. науч. сотр., ФГБНУ «Росинформагротех»

В стремлении полнее удовлетворить запросы аграриев производители сельхозтехники активно повышают технический уровень выпускаемых машин, их качество и надежность. совершенствование оснащения. Широкое внедрение щадящих и энергосберегающих технологий обработки позволяют защитить окружающую среду и почвы от неблагоприятных воздействий производственного оборудования.

Сегодня с целью увеличения объемов выпуска сельскохозяйственной продукции и улучшения ее качества применяется система точного земледелия. Она предполагает использование специального оборудования: подруливающих устройств, приборов параллельного вождения, спутникового мониторинга и так далее. Такие технологии позволяют учитывать неоднородность каждого поля по рельефу, почвенному покрову и агрохимическому содержанию, а также подразумевают дифференцированное использование на участке разных доз удобрений и средств защиты растений. Однако подобные технологии имеют свои недостатки, с которыми активно борются производители сельхозтехники.

МНОГОЗАДАЧНАЯ ТЕХНИКА

Применение энергонасыщенных машин с большой эксплуатационной массой и высоким удельным давлением на почву приводит к ее уплотнению. В течение вегетационного периода до уборочной кампании оно может составлять до 60–80 процентов от всей площади поля, а после уборки — до 98 процентов. Недобор урожая из-за уплотнения земельного покрова ежегодно по стране доходит до 30 млн т, а перерасход топлива — до трех миллионов тонн.

В последние годы в мировой практике все чаще разрабатываются новые комплексы комбинированных машин, совмещающих от трех до шести технологических операций за один проход. При этом предлагаются типажи почвообрабатывающих агрегатов, культиваторов, дисковых борон и другого оборудования со сменными рабочими органами. Создание все более мощных тракторов позволяет разрабатывать и выпускать агрегаты с большей шириной захвата и повышенной рабочей скоростью, а также комбинированные комплексы, объединяющие обработку почвы, посев и внесение минеральных удобрений. Использование подобного многофункционального оборудования позволяет за один проход выполнять все необходимые операции во время посевной кампании. Данные машины обеспечивают увеличение производительности труда на 60–65 процентов и сокращение расхода топлива на 1,5–2 кг/га по сравнению с однооперационными агрегатами.

ДОВЕСТИ ДО АВТОМАТИЗМА

Еще одна заметная тенденция при создании агрегатов — все большее применение элементов автоматизации при настройке почвообрабатывающих орудий. Так, немецкая фирма Lemken предлагает систему гидравлической регулировки точки приложения силы для навесных и полунавесных плугов, а американская компания John Deere представила автоматическую систему контроля и калибровки навесных орудий. При изменении параметров одной секции почвообрабатывающего агрегата она автоматически адаптирует работу оставшихся. Аналогичное по назначению оборудование было разработано и фирмой Vaderstad. Благодаря специальным датчикам оно позволяет в реальном времени автоматически корректировать параметры функционирования техники с учетом состояния земельного покрова.

Норвежская компания Kverneland разработала особый навесной оборотный плуг. Его управление и настройка осуществляются в зависимости от типа почвы или применяемого трактора из кабины с помощью терминала ISOMatch Tellus или любого другого Isobus-устройства. На экране отображаются главные функции плуга: вспашка — включены все основные регулировки, транспортировка — автоматическая последовательность выполнения операций для обеспечения безопасной перевозки, указатели — для работы на полях неправильной конфигурации. Кроме того, режим точной установки подразумевает безопасное и надежное подсоединение плуга к трактору. В конструкции данного агрегата запатентовано более 10 технических новшеств. Среди них имеются быстрая и легкая центральная регулировка предплужников; высокая стойка, предотвращающая забивание растительными остатками; возможность замены укрепления корпуса срезным болтом на рессорную защиту; безопасная присоединительная стойка и так далее. Аналогичные разработки ведут другие производители сельхозтехники.

ПАХОТНЫЙ АГРЕГАТ

Особый полуприцепной оборотный плуг разработала также немецкая фирма Lemken. Он оснащен отвалами и полосами, выполненными из высокопрочной стали без штамповки и сверления. В зависимости от количества корпусов ширина захвата агрегата достигает 7,7 м. При работе на каменистой почве оборудование может оснащаться автоматическими элементами для защиты от перегрузок, благодаря чему отклоняющиеся на 38 см вверх и 20 см в сторону корпусы плуга даже в сложных условиях эксплуатации возвращаются в рабочее положение. Орудие при этом может опционально оснащаться усилителем тяги. Он обеспечивает перенос массы плуга и передней оси трактора на его заднюю ось, уменьшая таким образом пробуксовку машины. Все это создает оптимальные условия для увеличения рабочей скорости пахотного агрегата и снижения расхода топлива. В качестве новшества для этого плуга предлагается встроенный почвоуплотнитель, позволяющий проводить посев непосредственно после вспашки, и специальная система, минимизирующая боковой увод трактора плугом за счет автоматической оптимизации центра тяги гидравлическим цилиндром.

СТАБИЛИЗИРОВАТЬ НАГРУЗКИ

Разработки в сфере автоматической настройки плугов ведутся в отношении управления шириной борозды, величины заглубления и подъема агрегата на поворотных полосах, а также регулирования глубины вспашки на культиваторе. В последнем случае соблюдение заданных параметров обычно обеспечивается установленными на раме опорными колесами и следующим за ними катком. На равнинных участках такая технология дает сравнительно постоянное соответствие принятым нормам вспашки и относительно неизменную нагрузку опорных колес. При работе же на пересеченной местности культиваторы, в особенности широкозахватные, работают глубоко при прохождении холмов и поверхностно — при эксплуатации на низинах. Принятые системы усиления тяги, которые всегда действуют через дышло культиватора, а не через трехточечный гидроподъемник, хотя и обеспечивают в этих условиях хорошую адаптацию к рельефу, но не позволяют равномерно передавать нагрузку на трактор. В целях преодоления подобной проблемы компания Lemken разработала специальную систему, в которой регулировка нагрузки опорных колес регистрируется непрерывно и служит для гидравлической стабилизации позиции катка. Если опорное воздействие снижается, то каток приподнимается, и культиватор входит в почву до момента, пока не будет достигнута установленная опорная нагрузка, и наоборот. Инновационная технология снижает нагрузку на водителя и обеспечивает постоянное качество работ.

СОЕДИНЕНИЕ ЧАСТЕЙ

В Западной Европе, где пахота занимает ведущее место, производители сельхозтехники уделяют значительное внимание совершенствованию конструкции плугов. Основной поиск направлен на снижение тягового сопротивления, повышение качества работы и эксплуатационной надежности агрегатов. По этой причине в последнее время наблюдается тенденция более широкого представления навесных, полуприцепных и прицепных обычных и оборотных 2–16-корпусных орудий, при этом обычные разновидности используются все меньше, уступая место оборотным машинам и моделям с переменной шириной захвата. В то же время стоимость подобных механизмов на 40 процентов больше, чем у более простых. Однако эти расходы, по выводам экспертов, компенсируются лучшим качеством обработки, особенно на полях небольших размеров, повышением производительности пахотных агрегатов и уменьшением расхода топлива на 8–10 процентов. Кроме того, сокращаются затраты на техническое обслуживание машин.

Многокорпусные плуги присутствуют в ассортиментных линейках многих компаний. К примеру, у фирм Naud, Kverneland, Overum и некоторых других они имеют шарнирно соединенные рамы. Подобное техническое решение улучшает копирование рельефа поля, обеспечивает равномерность глубины вспашки всеми корпусами и широкий диапазон изменения удельного сопротивления грунтов в зависимости от их механического состояния, твердости, влажности, наличия склонов или подъемов в направлении движения агрегата. При этом разную глубину обработки обусловливают колебания тягового сопротивления оборудования в достаточно широких пределах. При несоответствии тяговой возможности трактора сопротивлению плуга двигатель необходимо перевести на пониженную передачу, иначе он будет работать с недогрузкой. Если подобный переход не привел к оптимальному режиму функционирования машины, снимают от одного до трех корпусов прицепного устройства. При переезде на поле с легкими почвами, где не гарантируется оптимальная загрузка трактора, на раму плуга устанавливают дополнительные, ранее снятые корпусы. Однако подобные операции требуют наличия соответствующей конструкции рамы и дополнительных затрат труда и времени.

ПОДРЕЗАНИЕ ПЛАСТА

Бесступенчатое регулирование ширины захвата плуга применительно к конкретным условиям работы — достаточно эффективное техническое решение, поэтому агрегаты, оборудованные подобной функцией, приобретают все большую популярность в европейских странах. Данная техника позволяет результативно использовать мощность трактора в разных почвенно-климатических условиях и контурах поля, повышать производительность МТА и уменьшать расход топлива. Для плугов зарубежных фирм характерны увеличенные до 1000 мм расстояния между корпусами и до 780–800 мм — от нижнего обреза лезвия лемеха до рамы. Отдельные конструкции техники оборудуются устройствами для автоматического управления работой, а специальные электронные системы обеспечивают регулирование ширины захвата и глубины пахоты в зависимости от тягового усилия или буксования колес трактора. Существует возможность контроля качества обработки из кабины машины.

Помимо автоматического регулирования сегодня большое внимание уделяется совершенствованию элементной базы плугов. Большинство производителей предлагают широкую номенклатуру рабочих органов, которые различаются геометрией поверхности полок. Обычно они изготавливаются из трехслойной стали, обладающей особыми свойствами. Основной металл рабочего органа в печах насыщается углеродом и подвергается азотированию, благодаря чему поверхность полок имеет высокую твердость, устойчива к истиранию и не откалывается при ударах. Нередко лемехи плугов изготавливают со сменными долотами, что продлевает срок их службы, а некоторые агрегаты оснащаются особыми рабочими органами. Так, плуги фирм Lemken и Kuhn комплектуются корпусами, которые вырезают слой уже не прямоугольного сечения, а ромбовидного, оставляя широкую открытую борозду, по которой впоследствии движутся колеса трактора. Подобная форма пласта обеспечивается подрезкой грунта двумя лемехами — основным от дна борозды и боковым от ее стенки. Применение таких корпусов способствует уменьшению затрат энергии на обработку почвы на 20 процентов. Кроме того, в последнее время все большее распространение получают корпусы плугов с пластинчатыми полками.

СОЧЕТАНИЕ ФУНКЦИЙ

Некоторые производители сельхозтехники совмещают многие новейшие разработки на выпускаемых ими машинах или предлагают собственные технологические решения. Так, английская компания Brock создала линейку прицепных почвоуплотнителей, оборудованных автоматизированной системой горизонтального складывания, которая срабатывает при переходе в транспортный режим.В сравнении с традиционными вертикальными механизмами этот имеет меньшую массу, а значит, снижает общий вес машины. Кроме того, на данной технике транспортные колеса во время работы выполняют функцию опорных. Фирма Lemken также оснащает агрегаты собственного производства различными полезными функциями. Так, новые навесные культиваторы оборудуются гидравлической регулировкой глубины рыхления и разными вариантами комплектации съемными лемехами восьми видов, благодаря чему техника легко приспосабливается к разнообразным характеристикам рельефа и грунта. Кроме того, машины оснащаются автоматической системой защиты от перегрузок и камней, гидравлическим складыванием рабочих секций на транспортную ширину в три метра, а также разными по форме культиваторными лапами.

ПРОЙТИ ПО ПОЛОСАМ

Постепенно в нашей стране распространяется технология обработки почвы strip-till, которая сочетает в себе достоинства традиционной пахотной подготовки грунта и методики no-till.Полосовая обработка почвы хорошо зарекомендовала себя в странах Северной Америки, а также стала популярной у некоторых европейских производителей. Технология заключается в рыхлении только узкой полоски сева с образованием небольшого гребня, в результате чего около двух третей поля остаются необработанными. Согласно методике, осенью можно осуществить дискование на глубину 5–6 см, а весной — полосовую подготовку на глубину15–25см с одновременным введением подкормок и посевом, причем удобрения под семенем можно вносить на глубину до 20–30 см, а также использовать разные добавки на двух уровнях. Технология strip-till в основном применяется под пропашные культуры — кукурузу, подсолнечник, свёклу, а также под сою. При этом сев можно производитьобычными, не стерневыми, сеялками во взрыхленные полосы. Среди главных преимуществ данной методики — сокращение затрат на обработку почвы в2–3 раза, уменьшение риска возникновения ветровой эрозии, снижение до 50 процентов расхода удобрений благодаря локальному внесению, сбережение влаги.

СПЕЦИАЛЬНАЯ ТЕХНИКА

Для обработки почвы согласно технологии strip-till используются агрегаты с обычными рабочими органами, расположенными в определенной последовательности, отличающейся от общепринятой. Некоторые иностранные и отечественные производители аграрных машин уже выпустили оборудование, предназначенное для полосовой обработки почвы. Среди российских компаний отличилась фирма ООО «Агристо», специалисты которой создали несколько моделей линейных рыхлителей «Агриватор». Обновило линейку культиваторов для узкополосной обработки почвы предприятие Kverneland. Данные орудия сочетают значительную ширину захвата с быстрой и безопасной транспортировкой по дорогам. Они оснащены системой независимой регулировки глубины обработки почвы и уровня укладки удобрений, а также имеют возможность автоматической настройки всех органов агрегата без использования инструментов. Новые культиваторы могут оснащаться разными приспособлениями для внесения жидких или гранулированных минеральных удобрений, а также распределительными головками для навозной жижи.

Табл. 1. Технические характеристики линейных рыхлителей «Агроватор»

Показатели

Модели

ЛРН-4/70

ЛРПС-6/70

ЛРН-8/70

ЛРПС-12/70

ЛРПС-16/70

Тип

навесной

навесной

прицепной

прицепной

прицепной

Производительность, га/ч

2,2–3,4

3,2–4,5

4,5–6,7

6,7–10

9–13

Ширина:
— захвата, м
— междурядий, см


2,8
70–75


4,2
70–75


5,6
70–75


8,4
70–75


11
70–75

Количество рядов

4

6

8

12

16

Рабочая скорость, км/ч

8–12

8–12

8–12

8–12

8–12

Масса, кг

1600

2300

3100

4500

6800

Потребная мощность, кВт

65–75

95–110

130–160

200–220

260–285

Несмотря на очевидные преимущества, технология strip-till обладает некоторыми минусами. Важным условием успешной реализации этой методики становится согласование рабочей ширины междурядий с размерами ходовой части трактора. При этом для точного прохода сельскохозяйственных машин по колее необходимо оснастить их системой GPS. Кроме того, полосная обработка почвы не подходит для вспашки тяжелых или влажных почв.

ТОЧНОСТЬ УПРАВЛЕНИЯ

Производители сельскохозяйственной техники активно работают над решением проблемы уплотнения почвы не только за счет использования комплексных машин, но и посредством применения специальных систем. Так, в Великобритании в целях снижения уплотняющего воздействия трактора и колес аграрных орудий на почву была разработана технология Controlled Traffic Farming, или CTF, основной принцип работы которой заключался в использовании постоянной технологической колеи. Подобное решение позволяет сократить уплотнение почвы до минимума и повысить экономическую эффективность применения сельхозоборудования. Технически реализовать CTF удалось только при внедрении точных систем управления GPS. С их помощью появилась возможность устанавливать технологическую колею, которая каждый год определяется заново. Кроме того, сегодня имеется большой ассортимент оборудования с применением стандарта передачи данных Isobus. Электронное управление техникой с использованием установленной в кабине системы наведения на основе GPS обеспечивает прецизионное позиционирование почти сантиметровой точности. Благодаря этому возможна настройка четкой дозировки семенного материала при прохождении сеялки, в том числе с учетом изменения скорости ее движения, что создает возможность оптимального охвата площади посева. Аналогичным образом осуществляется управление и при внесении удобрений, пестицидов, и других технологических процессах.

Таким образом, в отечественной и зарубежной практике продолжается дальнейшее совершенствование почвообрабатывающих машин и орудий, а также внедрение прогрессивных и высокоэффективных технологий. Особое внимание уделяется использованию интеллектуальных и автоматизированных систем, электроники и приемов инновационного земледелия. Новейшие разработки позволяют более тщательно обрабатывать почву, создавать оптимальные условия для регулирования биохимических процессов в пахотном слое, проводить точный посев, сокращать затраты труда и количество семенного материала, а также других материальных ресурсов.

 

Подписаться на статьи

Наши новости
Cпециальные предложения
Cобытия и конференции

баннер на сайт 2
Яндекс.Метрика

© 2013 Агробизнес. Ежедневное интернет-издание о новом поколении предпринимателей. Использование материалов Агробизнеса разрешено только с предварительного согласия правообладателей. Все права на картинки и тексты в разделе Новости принадлежат их авторам. Сайт может содержать контент, не предназначенный для лиц младше 18-ти лет.