Комп'ютерно-інтегрована система керування систем точного землеробства для підживлення рослин на базі RTK технодогій

Abstract

Актуальність теми. Значення механізації і автоматизації процесів виробництва продукції рослинництва зростає незалежно від зміни організаційних структур чи форм власності. Головне завдання при вирощуванні рослинної продукції - одержати сировину для переробки її продукції для харчування людей, корми для тварин, а також сировину для легкої та інших технічних галузей сучасного виробництва за рахунок максимального використання енергії сонячних променів, родючості земель у потенціальну енергію органічної речовини – врожаю. Враховуючи, що життя рослин у полі відбувається в умовах, які постійно змінюються, завдання технології аграрного виробництва –забезпечити рослини необхідними умовами розвитку, активно впливати на створення сприятливих умов для життя рослин, а саме, своєчасно і якісно проводити польові роботи: обробіток ґрунту, внесення добрив, сівба, догляд за рослинами, збирання, первинна переробка врожаю і збереження сировини або одержаної продукції. При цьому витрати на виконання робіт мають бути оптимізовані. Вітчизняним сільгоспвиробникам дедалі важче конкурувати із західними аграріями. Особливо дана ситуація погіршилася після вступу України до СОТ. Часто сільськогосподарська продукція (овочі, фрукти і т. д.) привезена за тисячі кілометрів, у вартість якої входять витрати на транспортування, виявляється дешевшою, ніж вирощена на території Україні. Зрозуміло, що умови конкурентної ринкової стихії змушують іноземних фермерів брати на озброєння найкраще, що пропонує сучасна наука. Бурхливий розвиток в останні роки обчислювальної техніки та інформаційних технологій, точних геоінформаційних та картографічних систем створив умови для поширення досягнень інформатизації на сферу виробництва продукції рослинництва з метою її оптимізації. На разі можливості екстенсивного та інтенсивного розвитку рослинництва практично вичерпані. Гостро постала проблема розумного використання наявних природних ресурсів, збереження їх для наступних поколінь. Все це має місце і в Україні. Основні можливості збільшення продуктивності рослинництва тепер пов'язують із суворим виконанням рекомендацій науково-обґрунтованої інтенсивної технології щодо вимог за часом, місцем та кількістю витратних матеріалів на проведення операції. Сприяти дотриманню цих вимог повинне належне інформаційне забезпечення. Завдання систем точного землеробства (СТЗ) дуже багатопланові. Найбільш актуальною є підвищення врожайності сільськогосподарських культур, якості одержаної продукції, поліпшення умов праці та підвищення культури землеробства. Точне землеробство намагається вирішити низку наступних завдань:- масового механізованого відбору ґрунтових проб; - якнайшвидшого визначення вмісту в ґрунті основних поживних речовин, бажано безпосередньо в польових умовах в умовах реального часу; - автоматизованого створення агрохімічних та агрофізичних карт угідь за вмістом у ґрунті основних поживних речовин, вологи, об'ємної маси ґрунту та його структурно-агрегатного складу; - розробки методик корегування стану поля до досягнення оптимальних значень вмісту поживних речовин; - оптимізації технологій і вибору системи машин для підтримання оптимального агрофізичного стану ільськогосподарських угідь; - розробки, реалізації, та впровадження автоматизованих розкидачів мінеральних добрив;- автоматизованого картографування врожайності; - корегування методик і норм внесення добрив; - неперервного аналізу для дальшої оптимізації агрохімічного стану угідь. Суть технології СТЗ полягає в постійному управлінні, при якому наукова навігація в агроекологічній системі забезпечує визначення для кожної ділянки поля диференційованих норм внесення посівного матеріалу, добрив та інших витратних матеріалів залежно від реального агрохімічного стану ґрунту, природних умов та інших факторів землеробства. Оперативне за багатьма критеріями управління сприяє скороченню витрат на всіх видах робіт аграрного виробництва та підвищенню ефективності на основі оптимізації і поліпшення організації робіт, їх виконання в оптимальні строки Об’єктом дослідження є процеси керування мобільними сільськогосподарськими агрегатами для підживлення рослин за системою точного землеробства. Предметом досліджень є взаємозв'язки і закономірності ефективності підживлення рослин від навігаційних стратегій та алгоритмів виявлення і розпізнавання рослин на сільськогосподарських полях. Мета і задачі досліджень. Мета роботи полягає в підвищенні ефективності процесу підживлення рослин за системою точного землеробства шляхом удосконалення системи керування мобільними агрегатами. Для досягнення цієї мети сформульовані такі задачі: - дослідити процес та виявити основні етапи побудови та складові елементи систем точного землеробства, виявити основні перспективні напрямки підвищення ефективності їх роботи; - дослідити ефективність різних способів і технічних засобів та їх вплив на позиціонування мобільних агрегатів на сільськогосподарських полях (як систем глобального позиціонування, так і локальних пристроїв), а також можливості реалізації на їх основі навігаційних стратегій переміщення мобільних агрегатів (курс та швидкість руху) із розробкою певного найкращого алгоритму; - дослідити потенціальні можливості різних нейронних мереж для виявлення і розпізнавання цільових рослин на полі; - розробити схему електричну принципову і обґрунтувати вибір технічних засобів для реалізації GNSS (GPS) модуля для позиціонування і визначення швидкості мобільного агрегату.