Обзор современных телеметрических систем для сельхозтехники

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

Современная сельскохозяйственная техника представляет собой сочетание сложных механических и электронных устройств, среди которых часто можно встретить телеметрические системы. Они являются одними из самых инновационных технологий в точном земледелии и представляют собой механизм автоматического дистанционного сбора и анализа информации и передачи на основе этих данных управляющих команд.

Известно, что некорректная техническая и технологическая настройка сельхозтехники может привести к значительному недоиспользованию ее возможностей. Эффективность аграрных машин зависит также от человеческого фактора: производительность труда разных механизаторов в одних и тех же условиях может различаться на 40 процентов. Улучшить результаты агрегатов, снизить материальные и временные затраты на организацию контроля за работой, сбор, обработку и анализ данных о ходе выполнения технологических процессов способны телеметрические системы. Сегодня их предлагает ряд производителей тракторов и мобильной сельскохозяйственной техники.

МОНИТОРИНГ ПОКАЗАТЕЛЕЙ

Основная задача системы Telematics фирмы Claas заключается в повышении производительности всего парка техники. Данная цель достигается за счет оптимизации процесса на основе анализа рабочего времени, внесения корректив в настройки, сбора, учета и документирования данных, увеличения эксплуатационной надежности машин, улучшения планирования обслуживания. С помощью спутников GPS определяется местоположение техники, а по мобильной связи через регулярные временные промежутки к единому серверу передается более 200 параметров GPS-координат, времени и характера работ, технических показателей. Тестирование системы на зерноуборочных комбайнах в Германии и Великобритании показало, что она позволяет сократить период сбора урожая на три дня, повысить производительность машин на 10 процентов, коэффициент использования рабочего времени — на семь процентов, а также сократить затраты не менее чем на 0,5 процента. Эффективность разработки немецкого производителя проявляется также в возможности удаленной диагностики, выявлении на ранней стадии узлов и компонентов, нуждающихся в срочном сервисном обслуживании.

Рис. 1. Схема функционирования телеметрической системы Telematics: 1 — прием данных о местоположении через спутник; 2 — передача данных и настроек машины по мобильной сети на сервер; 3 — вызов данных фермером или удаленная диагностика дилером

При использовании разработки через главное меню компьютера потребитель попадает в отдельные информационные разделы. Четкое структурирование сайта системы позволяет оперативно найти все необходимые параметры, а интуитивное меню и навигация открывают доступ ко всем возможностям. С начальной страницы пользователь может перейти к детальному отображению подключенных машин.

ОПТИМАЛЬНЫЕ НАСТРОЙКИ

Система Telematics обладает рядом полезных функций. Первая из них — ежедневный анализ времени работы, который предоставляет данные о том, как и когда работала машина. При этом выявляются источники дополнительных затрат, например вынужденные простои и слабые места логистики. В рамках этой опции с помощью специального индикатора на карте можно просматривать полосы движения агрегатов. Другая функция телеметрической системы — оптимизация производительности, позволяющая сравнивать показатели эффективности до трех машин в режиме реального времени и вносить необходимые изменения. Благодаря этому можно оптимально настраивать даже ту технику, которая управляется неопытными механизаторами, что будет способствовать повышению их квалификации и мотивировать их к самостоятельному выполнению настроек, зависящих от конкретной ситуации.

Опция Claas Combine League предоставляет сельхозпроизводителю возможность просмотра и сравнения анонимных показателей производительности машин других предприятий, что может способствовать оптимизации работы его собственного оборудования. Помогать фиксировать, интерпретировать и обрабатывать данные призвано дополнение автоматического документирования, для работы которого используются заранее загруженные границы участков. Функция TONI в дополнение к показателям трактора фиксирует также данные агрегатируемого орудия, для чего используется интерфейс Isobus. Сбор показателей, например на пресс-подборщиках фирмы, включает количество тюков на поле, их влажность и другие специальные параметры. Telematics в сочетании с TONI является единственной телеметрической системой, обеспечивающей в реальном времени независимую от производителя визуализацию, документацию и оптимизацию агрегата.

Разработанная немецкой компанией система может интерактивно отображать текущие сообщения о неполадках и сигналы тревоги, анализ которых позволяет делать выводы об ошибках в управлении или объеме предстоящего ремонта, а специальное программное обеспечение дает возможность осуществлять подробную удаленную диагностику. Установленные карта и приложение помогают определять местонахождение машин в поле без подробного описания маршрута. По желанию агрария система может передавать данные технического обслуживания представителям фирмы-изготовителя, благодаря чему соответствующая служба сможет провести первичный анализ, определить причины сбоев в работе агрегатов и оказать помощь на месте.

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ

В зависимости от объема решаемых задач система предлагается в одном из трех вариантов: Basic, Advanced и Professional. Первый входит в базовую комплектацию многих производимых фирмой машин и включает основные функции: навигацию по участкам, сведения для полевой логистики и поддержки по сервису со стороны партнеров немецкой компании. В данном варианте доступно определение местоположения и траектории движения техники, рабочего состояния и текущего уровня дизельного топлива. Существует возможность дополнительно установить функции автоматического документирования и экспортирования данных. Следующая комплектация включает все способы наблюдения и оптимизации текущих процессов, дает доступ к важным рабочим параметрам: траектория движения, производительность и урожайность. В данном варианте предусмотрена возможность просмотра данных за последние 72 часа, а также установка функции автоматического документирования. Для крупных аграрных предприятий наиболее эффективной будет профессиональная комплектация телеметрической системы, которая открывает доступ ко всем данным машины. В этот вариант включена возможность анализа для оптимизации эксплуатации отдельных агрегатов и парка в целом, а также продвинутые опции для решения специфических задач. При этом могут быть использованы все архивные данные.

Рис. 2. Графическое представление времени работы машины

Для пользования функциями телеметрической системы вне офиса немецкая компания разработала специальное мобильное приложение для смартфонов и планшетов на базе операционных систем iOS и Android. Оно построено по той же схеме, что и сайт, и следует принципам информирования, оптимизации и анализа. Благодаря этому многие проблемы могут быть устранены дистанционно, а при вызове сотрудник сервисной организации уже будет владеть всей необходимой информацией и сможет доставить требуемые запасные части.

ГЕОЛОКАЦИЯ ДЛЯ ТЕХНИКИ

Корпорация AGCO также создала собственную телеметрическую систему для управления парком сельхозмашин AgCommand, которая собирает данные, относящиеся к местоположению, настройкам и рабочим характеристикам. Разработка представляет собой комплексное беспроводное информационное решение для сельхозпроизводителей и дилерских центров, позволяющее оценить в режиме реального времени до 25 основных параметров работы агрегата, причем на комбайнах эта цифра может увеличиваться до 28, а также сравнивать эффективность до пяти единиц техники. Система использует модуль записи данных, установленный на машине и подключенный к антенне GPS, и модем GSM. Через них геолокационные сведения передаются на сервер компании, где зарегистрированный пользователь может получить к ним доступ через защищенный веб-портал. Сайт позволяет управлять техническим обслуживанием агрегатов. Если техника находится вне зоны уверенного приема сигнала, то встроенная память не допустит потери информации и передаст ее на сервер в случае перемещения в зону покрытия в течение 50 ч. Уведомление владельца о въезде или выезде машины за предварительно определенные границы можно получать либо в виде писем на электронную почту, либо в виде текстовых сообщений на мобильный телефон. Также разработка дает возможность вести отчетные журналы со сведениями о сервисном обслуживании, например замене масла и фильтров. Для работы с системой установка программного обеспечения не требуется, так как доступ к данным производится через любой браузер. Кроме того, разработано бесплатное приложение для мобильных устройств.

УНИВЕРСАЛЬНЫЕ ПАКЕТЫ

Телеметрическая система, созданная корпорацией AGCO, предлагается в двух версиях, различающихся перечнем считываемых по шине CAN данных: Standard+ и Advanced. Также компания разработала универсальное исполнение, которое может быть установлено практически на любую технику разных производителей. Базовый вариант системы регистрирует сведения о местоположении, дату, время, состояние двигателя, наработку в моточасах, рабочее состояние, скорость переднего хода, расход топлива в режиме реального времени и другие характеристики. Преимущества данной версии заключаются в доступе в масштабе времени, близком к реальному, к сведениям о местоположении и состоянии оборудования; повышение эксплуатационной готовности, то есть система помогает планировать техническое обслуживание машин и оценивать их производительность. При этом сервисное сопровождение может быть организовано самим клиентом или поручено дилеру. Отчеты об эффективности позволяют быстро проанализировать данные и выявить эффективное и нерезультативное время. В такой комплектации предусмотрена полностью автоматическая передача данных в офисный компьютер.

Расширенная версия системы собирает данные по шине CANBUS машины для передачи более полных сведений на сайт и подробного анализа ее производительности. Среди основной информации, передаваемой системой, частота вращения двигателя; количество, расход и уровень топлива; температура охлаждающей жидкости мотора и другие. Однако наряду с общими параметрами предусмотрен обзор характеристик определенных видов техники. К примеру, для трактора отправляются сведения о режиме работы коробки передач, сцепного устройства, приводов; частоте вращения заднего и переднего ВОМ; буксовании колес, гусениц и другие; для комбайна — положение подбарабанья, верхнего и нижнего решет; частота вращения барабана, мотовила, вентилятора очистки; данные по урожайности, влажности, объему и потерям зерна.

При помощи расширенной версии осуществляется оптимизация параметров машины путем анализа влияния настроек на производительность и сравнения показателей техники одного назначения. Предусмотрена функция предупреждений о несоответствии характеристик, например о повышенной температуре охлаждающей жидкости, контроля расхода топлива по агрегатам или полям, получения расширенных отчетов и другие. Данная комплектация обеспечивает доступ к виртуальной приборной панели машины в режиме реального времени, благодаря чему оператор удаленно может изменять параметры производительности оборудования или расхода горючего. Узнать о том, что техника вошла или покинула определенную территорию, сельхозпроизводитель может с помощью специальной функции «Геозона».

КОМБИНАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЙ

Компания Case IH также разработала собственную телеметрическую систему, AFS Connect, которая дает возможность отслеживать производительность машин и управлять ими в реальном времени на компьютере из офиса, а также проводить удаленную диагностику и связываться с водителями с помощью GPS и беспроводных сетей. Анализ полученных данных позволяет улучшить логистику, сократить потребление топлива и повысить производительность. В системе используется комбинация спутников GPS и технологии сотовой связи для беспроводного соединения оборудования в режиме онлайн. Предоставляемая в реальном времени информация помогает руководить парком техники, составлять отчеты об эффективности, удаленно управлять файлами и осуществлять двустороннее общение. Разработка позволяет анализировать время работы агрегатов на холостом ходу или длительность разгрузки. Данные о мощности двигателя, потреблении топлива, производительности передаются в формате отчета на офисный компьютер. Можно создавать статистические отчеты о работе машин и их операторов, а также сравнивать показатели уборки урожая.

Рис. 3. Схема работы телематической системы AFS Connect

Разработанная система доступна в двух конфигурациях — Manager и Executive. Первая обеспечивает управление парком агрегатов, отслеживание местоположения и просмотр рабочего состояния. Точное знание того, на каком поле или в какой его части находится трактор или комбайн, позволяет направлять грузовики или бензовозы к конкретной машине, сводя к минимуму затраты ресурсов. Функции оповещения и защиты от краж или неправильной эксплуатации включают настройку геозон для контроля нахождения техники в определенных границах, а также настройку времени окончания работ. Данное решение помогает владельцам следить, чтобы операторы, особенно неопытные или не знающие особенностей фермы, придерживались установленных маршрутов и выбранных областей. Вторая версия помимо компонентов Manager содержит дополнительные возможности. Функция двустороннего общения помогает управляющим выбирать машину, на которую необходимо отправить информацию, при этом операторы могут подтверждать ее получение. Сельхозпроизводитель может просматривать монитор каждой технической единицы, используя виртуальный дисплей на компьютере, причем данные обновляются каждые 15 минут. Существует возможность сравнения значений параметров, поступающих от разных агрегатов, что позволяет определять области улучшения, если одна машина работает хуже других.

ТОЧНЫЕ ДАННЫЕ

Телематическая система JDLink фирмы John Deere позволяет отслеживать работу машин непосредственно из офиса, а также из любого места с доступом в Интернет или с мобильного телефона. В зависимости от набора функций она подразделяется на варианты Select, Ultimate и Harvest Modules. Информация о местоположении машин предоставляется на цветной карте Google.

В обычной версии при отправке трактора к комбайну или уборочной машины на поле можно предоставить водителю точные план и маршрут движения. Также есть возможность отследить, где и как долго была техника с того момента, как она покинула предприятие. При попытке угона агрегата поступает оповещение на мобильный телефон и страницу JDLink в Интернете, причем существует возможность определить направление движения и положение технической единицы через определенные промежутки времени. Более продвинутая версия системы выдает информацию, необходимую для принятия решения об эффективном расходе топлива и оптимизации настроек. Например, можно определить время, потраченное на задание, и сократить длительность непродуктивного использования двигателя, то есть работы на холостом ходу. Версия совместима с системой CANBUS на машине и обеспечивает доступ ко всем основным данным оборудования в дополнение к базовой конфигурации.

Табл. 1. Возможности модулей телеметрической системы JDLink

Профессиональная версия системы помогает оптимизировать работу зерно- и кормоуборочных комбайнов, предоставляя информацию об урожайности, влажности убираемой культуры, производительности и настройках машин. Сравнение параметров техники можно использовать для повышения эффективности работы и совершенствования навыков операторов. Все данные могут быть переданы руководителю предприятия на мобильный телефон в реальном времени. Установка дополнительной функции Service Advisor Remote позволяет экономить время на ремонт, так как у дилера отсутствует необходимость специально ехать в хозяйство для проведения диагностики. Вместо этого он может удаленно выявить неполадки и сразу доставить нужные запчасти.

В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ

Разработанная компанией New Holland телематическая система PLM Connect дает возможность постоянно следить за машинами из офиса, отправлять и получать информацию в режиме онлайн, что экономит время и повышает производительность. В зависимости от потребностей сельхозпроизводитель может выбрать пакет начального уровня Essential или улучшенный профессиональный — Professional.

Рис. 4. Схема функционирования телематической системы PLM Connect

Стандартная версия позволяет с одной веб-страницы управлять парком и картографическими данными, следить за всеми машинами, а также отображать их текущее положение и выполняемые операции. Безопасность оборудования обеспечивается благодаря возможности устанавливать виртуальные геозоны и часы запрета на работу, что защищает от краж или несанкционированного использования агрегатов. Кроме того, пакет предоставляет возможность просматривать пройденный техникой путь, получать уведомления по электронной почте или в виде текстовых сообщений о выходе машины из границ геозоны либо о включении зажигания в нерабочее время. Можно создавать индивидуальные отчеты о местоположении техники и часах работы двигателя в указанный промежуток времени. Профессиональная версия системы содержит все функции начального уровня, а также позволяет отслеживать рабочие параметры и коды ошибок машин с помощью отображения разных дисплеев. Предусмотрены дополнительные возможности: отправка текстовых сообщений с веб-портала и получение информации от операторов, контроль оставшегося топлива, СМС-тревога при краже горючего.

ОПТИМИЗАЦИЯ РАБОТЫ

Среди российских производителей сельхозтехники специальную систему дистанционного мониторинга и телеметрии для своих машин создала компания «Ростсельмаш». Разработка предназначена для удаленного контроля над технологическими процессами. С ее помощью оптимизируются режимы эксплуатации техники, логистики и использования рабочего времени. При этом информация, которой оперирует система, доступна для просмотра и анализа как в режиме реального времени, так и в виде отчетов.

Agrotronic позволяет контролировать сливы топлива, несанкционированные выгрузки, все виды простоев, технологические процессы и параметры эксплуатации машин. Благодаря анализу времени работы возрастает эффективность применения техники в хозяйстве. Сравнение показателей производительности и оптимизация настроек дают возможность максимально использовать мощность агрегатов, сокращать время на их техническое обслуживание, улучшать планирование и логистику, снижать стоимость владения парком техники. В бортовую систему агрегата интегрировано оборудование и программа на базе серверной и передающей архитектуры. Устройство считывает и автоматически регулярно отправляет через канал GPRS десятки разных параметров работы машины на веб-сервер. Компоненты системы включают встроенный в бортовой компьютер GPRS-модем, внешнюю ГЛОНАСС- или GPRS-антенну, карту памяти и сим-карту.

ПОВЫСИТЬ РЕНТАБЕЛЬНОСТЬ

В систему можно заходить как с планшета или мобильного телефона, так и с ноутбука или стационарного компьютера. Наблюдать за техникой может любой представитель сельхозпредприятия при наличии соответствующих полномочий. Меню на сайте представлено разделами «Слежение», «Уведомления», «Анализ» и «Управление», которые отображаются на всех страницах веб-портала дистанционного мониторинга. На главной странице представлена общая и сравнительная информация за текущие сутки по всей технике.

Аналитический модуль Agrotronic обрабатывает полученные сведения и представляет их в удобном для дальнейшей интерпретации виде. Данные об общем времени активности машины, простоях, длительности перегонов, разворотов, уборки позволяют анализировать эффективность использования рабочего времени. Сведения о простоях с включенным двигателем, слитом и потраченном топливе, месте заправки и слива, отклонениях от маршрута дают возможность судить о целевом или нецелевом применении техники. С помощью информации о передвижении и простое с полным бункером, времени и количестве разгрузочных операций можно следить за качеством логистики. Встроенные аналитические инструменты и бесперебойное пополнение баз данных обеспечивают возможность постоянного улучшения отдельных операций. Полный объем информации на каждом конкретном участке поля создает условия для оптимизации расходов и проведения мероприятий по повышению плодородия. За счет этого появляется реальная возможность увеличить рентабельность бизнеса на 10–15 процентов.

КОНТРОЛЬ ПРОИЗВОДСТВА

Другая отечественная разработка — система мониторинга техники «АвтоГРАФ», предназначенная для анализа расходования средств производства: топлива, удобрений, времени; помогающая в организации рациональной логистики, контроля соблюдения требований, объемов урожая. На трактор, комбайн или другие машины устанавливается контроллер — передающее и обрабатывающее информацию устройство. К нему присоединяются необходимые датчики, вставляется сим-карта стандарта GSM и подключаются внешние GPS- и GSM-антенны. По каналу GPRS данные передаются на сервер системы или хозяйства. При потере связи контроллер начинает запись информации в свою внутреннюю память, в которой сведения могут храниться до 60 суток. Для ее обработки достаточно подключить любой компьютер к Интернету, установить специальную бесплатную программу и ввести пароль для входа.

В результате использования системы сокращаются расходы на топливо, удобрения, средства защиты растений, семена, повышаются урожайность и качество продукции. С помощью «АвтоГРАФа» можно добиться возрастания оперативности управления растениеводством, увеличения уровня дисциплинированности сотрудников. Система формирует наглядные отчеты по всем этапам производственного процесса.

ПОЛНЫЙ НАБОР

Российская компания «ГЛОНАСС Телематика» является поставщиком услуг по интеграции и обслуживанию систем спутникового мониторинга автотранспорта, в том числе мобильной сельхозтехники. Один из предлагаемых организацией программных продуктов — система Wialon Hosting. Она позволяет осуществлять наблюдение за местонахождением объектов и их передвижениями на карте; отслеживать изменения важных параметров: скорости, уровня топлива, температуры и других. Полученную от машин информацию можно преобразовывать в разнообразные отчеты — таблицы, графики и так далее. При установке системы спутникового мониторинга на технику также решается ряд задач: контроль погрузки, транспортировки, разгрузки грузов; отслеживание расхода топлива и несанкционированных сливов; учет обработанных земельных угодий. Система позволяет контролировать время начала и окончания аграрных работ, соблюдение скоростного режима и маршрута, нахождение объекта в пределах обозначенного участка. Основным устройством, устанавливаемым на мобильное средство, является блок спутникового мониторинга ГЛОНАСС/GPS. Он предназначен для фиксации координат и значений дополнительных датчиков, а также передачи этих данных на серверы для дальнейших обработки и визуализации. За объектами можно наблюдать на экране компьютера, а сама информация экспортируется в файлы разных форматов.

ПОМОЩЬ В УПРАВЛЕНИИ

Системы телеметрии и мониторинга сельскохозяйственной техники позволяют повысить производительность ее применения, уменьшить затраты на организацию контроля над работой и содержанием парка техники. Эти задачи достигаются с помощью оптимизации технологического процесса, внесения корректив в настройки используемых машин, контроля рабочего времени, сбора, учета и документирования данных, повышения эксплуатационной надежности оборудования, оптимизации техобслуживания.

Принцип функционирования систем телеметрии одинаков: при помощи спутников GPS определяется местоположение объектов, а по мобильной связи через регулярные промежутки времени к единому серверу передается набор разных данных о GPS-координатах, времени и характере работ, технических показателях агрегатов. Пользователь на компьютере в офисе может просматривать собранную информацию в режиме реального времени или анализировать ее позже, а также управлять техническим обслуживанием. Сведения могут быть переданы потребителю и на мобильный телефон. Таким образом, телеметрические системы помогают контролировать парк машин и оптимизировать работу хозяйства.