Что такое ISOBUS и как с ним работает сельхозтехника?

Текст: В. Я. Гольтяпин, канд. техн. наук, ФГБНУ «Росинформагротех»

Машинно-тракторный агрегат предназначен для выполнения механизированных операций и различных процессов в сельскохозяйственном производстве при возделывании культур. Он представляет собой сочетание трактора с различными машинами или орудиями. В связи с этим важно наладить устойчивое взаимодействие между ними.

В качестве универсального протокола для электронной связи между навесным оборудованием, тракторами и компьютерами сегодня используется технология ISOBUS. Не будет лишним напомнить об ее создании, основных целях и принципах функционирования, существующих протоколах и терминалах.

ПРОБЛЕМА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

Компоненты машинно-тракторного агрегата характеризуются многообразием по назначению и, как правило, созданы разными производителями. Они оснащены интеллектуальными элементами, позволяющими получать оперативную информацию об объеме выполненных работ, различных параметрах технологического процесса, корректировать нормы вносимых удобрений и средств защиты растений, изменять плотность рулонов в камере прессования и многое другое. Вследствие этого существовала проблема совместимости и взаимодействия между ними, так как для каждых трактора и комбинации компонентов нужен индивидуальный терминал. По этой причине появилась потребность в разработке стандарта, благодаря которому можно эффективно использовать любое навесное и прицепное оборудование вместе с тракторами. Результатом стало создание протокола совместимости ISOBUS, работа над которым началась в 1991 году, а применение на практике — в 2001 году, когда между производителями тракторов и сельскохозяйственных машин было заключено соответствующее соглашение. В 2008 году была учреждена организация AEF (Agricultural Industry Electronics Foundation — Фонд электроники для аграрной промышленности), основной целью которой выступает внедрение стандартов взаимодействия. Сегодня более 220 компаний, ассоциаций и учреждений являются ее членами и активно сотрудничают в ее рамках.

По сути ISOBUS предназначен для стандартизации обмена информацией между тракторами и навесным оборудованием, мобильными системами и офисным программным обеспечением, используемым на ферме. В основе этого лежит международный стандарт ISO 11783 «Тракторы и машины для сельского и лесного хозяйства. Последовательная сеть управления и передачи данных». Сейчас в базе AEF хранятся необходимые сведения обо всех машинах и устройствах, прошедших сертификацию ISOBUS. Пользователь может даже сравнить альтернативы. Для дилера площадка, с одной стороны, упрощает консультирование клиентов, а с другой — ускоряет поиск и устранение неисправностей, что сокращает время простоя. Данная база также доступна для бесплатной загрузки на смартфоны.

ТОЧНОЕ УПРАВЛЕНИЕ

Система состоит из разных компонентов — независимых модулей, определяющих функциональные возможности машин и других элементов. Ее работа зависит от возможностей терминала, навесного оборудования и от того, какие опции оснащения установлены. Основными являются несколько. Так, универсальный терминал UT обеспечивает возможность работы навесной или прицепной техники с любым терминалом либо использование одного из них для контроля за разными орудиями. Дополнительное управление AUX-N применяется для подключения добавочных элементов, в частности джойстика или переключателя, что упрощает контроль за агрегатом. После присоединения такого устройства машиной можно управлять с помощью AUX вместо универсального терминала ISOBUS. Интерфейс TECU представляет собой «рабочий компьютер» трактора. Он предоставляет оперативные данные для других компонентов, например частоту вращения коленчатого вала двигателя или ВОМ, скорость движения агрегата, положение задней навески и другое. Таким образом, агрегируемая машина может вносить удобрения или средства защиты растений в зависимости от сигнала скорости движения, подаваемого TECU.

ОБМЕН ИНФОРМАЦИЕЙ

Базовый контроллер задач TC-BAS документирует данные о выполняемой технологической операции, после чего их можно экспортировать в информационную систему управления фермой. Для обмена сведениями между системами управления и контроллером используется формат ISO-XML. Материалы затем могут применяться для формирования заданий и загружаться в TC-BAS. Контроллер задач с географической привязкой TC-GEO применяется для сбора данных, зависящих от местоположения, например о состоянии посевов в соответствии с географическими координатами или реализации заданий на основе имеющихся карт полей. Регистратор значений устройства LOG ведет фиксацию показателей трактора или агрегата, которые собираются независимо от задачи. Эти величины могут быть общими, например площадь или масса урожая и так далее. Данные журнала можно экспортировать в виде файла ISO-XML.

Контроллер задач TC-SC обеспечивает возможность автоматического регулирования расхода рабочей жидкости секциями опрыскивателя путем их отключения с учетом координатного положения техники, контролируемого GPS. Устройство позволяет обрабатывать участки с различной степенью перекрытия смежных проходов агрегата или объекты неправильной геометрической формы. Аналогичные функциональные возможности распространяются на машины для посева, в которых можно контролировать высев определенными секциями, а также на оборудование для внесения удобрений, наделенное опцией корректировки дозы подкормок.

Система управления трактора агрегатируемой машиной TIM обеспечивает автоматическое управление скоростью движения или дистанционными клапанами. В то время как в TECU связь является однонаправленной, то есть трактор предоставляет информацию, TIM имеет возможность двустороннего контакта. Она позволяет агрегату оптимизировать работу, достичь более высокого уровня производительности при меньшей утомляемости оператора. Кнопку быстрого доступа ISB можно использовать для отключения функций агрегата, которые были активированы через дисплей.

УПРОСТИТЬ РАБОТУ

Протокол ISOBUS обеспечивает унификацию разъемов, кабелей и устройств, нормирование энергопотребления, расширение функциональности техники, легкость использования. Такое решение упростило работу оператора и освободило кабину от дополнительных приборов. Например, если агрегат для выполнения различных технологических операций включает в себя трактор компании Fendt, сеялку Horsch, опрыскиватель Amazone и разбрасыватель удобрений Rauch, то не нужно размещать в кабине 3–4 разных терминала, все можно подключить через один комплексный ISOBUS.

К основным элементам системы на агрегате относятся универсальный терминал управления в кабине, блоки контроля ECU за трактором и орудием, блок контроллера задач Task Controller, а также джойстик. Данные, получаемые от ECU, поступают на терминал управления, где после обработки преобразуются в команды электро- и гидроприводам рабочих органов. Такая технология характеризуется простотой подключения и использования — от орудия к трактору идет всего один кабель через девятиконтактный штекер. Он присоединяется к разъему ISOBUS основной машины, обычно располагающийся сзади.

В кабине находится еще один блок разъемов InCabConnection, к которому подключаются другие компоненты: универсальный терминал, выступающий посредником между оператором и системой, и периферийные устройства ввода — джойстики и регуляторы. Кнопки на них являются программируемыми, то есть при необходимости на каждую можно завести активацию или деактивацию той или иной команды, исключив ее поиск на экране терминала путем перехода из одного меню в другое. За счет этого существенно экономится время, и оператор не отвлекается от процесса контроля за трактором. Все показатели отображаются на мониторе. Благодаря электронному управлению регулировку орудия можно производить, не выходя из кабины трактора и даже не всегда останавливаясь. На терминале можно увидеть текущее состояние настроек, изменить их и сохранить в качестве одного из вариантов для последующего использования. Все это позволяет более гибко адаптировать агрегат к текущим условиям работы.

ПОДКЛЮЧИ И РАБОТАЙ

Достоинством ISOBUS является возможность документирования всех технологических операций с последующим обменом данными с автоматизированной системой контроля за производством на стационарном компьютере предприятия. В систему управления задачами терминала можно загрузить план работ, а после их выполнения отправить результаты на компьютер. Дополнительная информация загружается с USB-флешки и используется при реализации технологий точного земледелия. В этом случае требуются лишь точное позиционирование по сигналу GPS и введенная в терминал карта полей с разбивкой на участки по нормам внесения.

Таким образом, протокол ISOBUS устраняет необходимость в изолированных приложениях, заменяет множество отдельных терминалов для каждой из связанных с трактором машин, обеспечивает соединение между ним и другими сельскохозяйственными орудиями по принципу «подключи и работай». Нужно всего лишь вставить штекер ISOBUS в розетку — и все готово. Система дает возможность стандартизировать электронную технику и программное обеспечение, лучше использовать, комбинировать и координировать работу машинно-тракторных агрегатов, автоматизировать настройку оборудования на различные технологические операции, осуществлять обмен данными между системами, находящимися в полевых условиях, и офисным компьютером сельхозпредприятия, а также между электронными программами разных производителей.