Lygiagretus vairavimas žemės ūkyje

Šiuolaikiniame žemės ūkyje didėja visuomenės poreikiai ir žemės ūkio produkcijos paklausa. Norint pasiekti geresnių darbo rezultatų ūkyje, būtina naudoti šiuolaikines pagalbines priemones, tokias kaip lygiagretaus vairavimo navigacinės sistemos. GPS/DGPS navigacijos įrenginiais gerokai anksčiau pradėjo naudotis vilkikų, lengvųjų automobilių ir specialiosios technikos vairuotojai, o savaeigės žemės ūkio mašinos ilgą laiką buvo autsaiderių gretose. Požiūris pasikeitė supratus, kad kaštus technologiniuose žemės ūkio procesuose galima sumažinti didinant darbų atlikimo tikslumą.

Kas yra lygiagretus vairavimas?

Lygiagretus vairavimas - tai sistema, padedanti žemės ūkio technikos operatoriui naviguoti laukuose atliekant žemės ūkio darbus (sėja, kultivavimas, tręšimas, purškimas), išlaikant iš anksto nustatytas, lygiagrečias važiavimo linijas. Pagrindinė šios sistemos funkcija yra užtikrinti, kad kiekviena važiavimo linija būtų nustatyta su maksimaliu tikslumu. Šiuolaikinės sistemos naudoja ne tik GPS, bet ir RTK (Real-Time Kinematic) tikslinimo metodą, kuris leidžia pasiekti iki 2 cm paklaidą tarp kiekvienos važiavimo linijos. Lietuvoje RTK tikslinimo paslauga suteikiama nemokamai, tereikia turėti mobilų ryšį su nuolatine padėties stotimi.

Lygiagretaus vairavimo privalumai

• Sumažina laukų išdirbimo išlaidas: optimizuoja kuro, trąšų ir sėklų sąnaudas, išvengiant persidengimų.
• Pagerina darbo efektyvumą ir saugumą: vairuotojas gali sutelkti dėmesį į padargų darbo kontrolę, o ne į vairavimą.
• Universalumas: galima pritaikyti visoms žemės ūkio mašinoms, įskaitant senesnę techniką.
• Padidintas tikslumas: užtikrina precizišką darbą, net ir sudėtingomis sąlygomis.

Automatinio vairavimo sistemos

Dabar beveik kiekvienas naujas traktorius turi automatinio vairavimo sistemą. Šios sistemos gali būti tiek integruotos į gamyklinę techniką, tiek papildomai montuojamos. Lygiagretaus vairavimo navigacinės sistemos leidžia ūkininkams itin produktyviai dirbti žemę, nepaliekant nepaliesto žemės ruožo.

AgOpenGPS: atviro kodo sprendimas

AgOpenGPS - tai atviro kodo programa, skirta automatiniam vairavimui ir Isobus padargų valdymui. Ši sistema gali pilnai pakeisti purkštuvo arba sėjamosios valdymą, leidžiant įdiegti GPS valdymą net tiems padargams, kurie gamykliškai tokio valdymo neturėjo. AgOpenGPS funkcijų dėka galima:

• Automatiškai, pagal GPS duomenis, atjungti sekcijas ten, kur jau atliktas purškimas, tręšimas ar kita padargo funkcija, arba kai padargas išlenda už dirbamo lauko ribų. Galima valdyti net iki 32 sekcijų vienu metu.
• Reguliuoti normą pagal derlingumo žemėlapius, taip taupant trąšas ir kitus augimą skatinančius elementus.
• Valdyti technologines vėžes ir padargo sekimą pagal traktoriaus vėžias.

Isobus terminalai

Isobus terminalas gali būti naudojamas kaip pagrindinė Isobus valdymo konsolė arba kaip papildomas informacinis monitorius. Jis suderinamas su AgOpenGPS navigacija ir jos valdymo funkcijomis, leidžiantis atnaujinti technologiškai senus padargus ir suteikti jiems naujų funkcijų, tokių kaip sekcijų kontrolė ir normos reguliavimas.

Automatinio vairavimo metodai

Automatinio vairavimo sistemos gali būti įdiegtos keliais būdais, priklausomai nuo technikos tipo ir pageidaujamo tikslumo.

Elektriniai vairai

Elektrinio vairo priedas tinka bet kuriam traktoriui, kombainui, savaeigiam purkštuvui ar bet kokiai kitai žemės ūkio technikai. Pavyzdžiui, Keya elektrinis vairas yra kompaktiškas, galingas ir tikslus elektros varikliu valdomas vairavimo įrenginys, skirtas integruoti į automatinio vairavimo sistemas žemės ūkio technikoje. Jis leidžia automatiškai valdyti traktoriaus vairo sistemą be hidraulinių modifikacijų.

• Tikslus elektrinis valdymas: leidžia greitai ir preciziškai koreguoti vairavimo kampą pagal GPS duomenis.
• Lengvas montavimas: montuojamas ant esamo vairo veleno ar kolonėlės, dažnai nenaudojant sudėtingų mechaninių keitimų.
• Mažai triukšmo ir vibracijos: užtikrina komfortą operatoriui.
• Suderinamumas: tinka įvairiai technikai, ypač senesnei.

Elektrinio vairo pavara su dantračiu

Šis sprendimas naudoja elektrinį varikliuką su dantračiu, kuris montuojamas po vairu, tiesiogiai sukant vairo veleną. Varikliukas tvirtinamas šalia vairo kolonėlės, todėl sistema veikia be jokios intervencijos į traktoriaus hidrauliką. Tai vienas iš paprasčiausių ir universaliausių būdų įdiegti automatinį vairavimą, ypač tinkamas tiek naujai, tiek senesnei technikai, neturinčiai gamyklinio automatinio vairavimo.

Hidraulinis automatinis vairavimas

Hidraulinis blokas arba hidraulinis automatinis vairavimas integruojamas į žemės ūkio technikos vairo sistemą. Jis jungiamas prie traktoriaus hidraulinės sistemos ir tiesiogiai valdo vairo cilindrą pagal GPS signalus. Tai patikimas sprendimas ūkininkams, siekiantiems sklandaus ir tikslaus automatinio vairavimo be poreikio naudoti elektrinius vairavimo variklius.

• Tikslus ir greitas vairavimas: leidžia sklandžiai bei patikimai reguliuoti vairavimo kryptį.
• Suderinamumas: tinkamas įvairiems traktorių modeliams, ypač senesnei technikai.
• Pilnai valdomas elektroniniu būdu: priima signalus iš vairavimo valdiklio ar mikrovaldiklio.

Gamyklinis automatinio vairavimo paruošimas (Steer Ready)

Gamyklinis automatinio vairavimo paruošimas (CAN / Gamyklinis paruošimas Steer ready) leidžia paprastai prijungti automatinio vairavimo sistemą prie traktorių, turinčių gamyklinį pasiruošimą. AgOpenGPS vairavimo valdiklis skirtas dirbti tiek su CAN linija, tiek su gamykliniais elektriniais hidrauliniais vožtuvais, todėl nereikia jokių papildomų mechaninių sprendimų.

• CAN valdymas: siunčia vairavimo komandas tiesiai į traktoriaus ECU per ISO11783 / J1939 protokolus.
• Hidraulinis valdymas: gali tiesiogiai valdyti gamyklinį vairo vožtuvą per PWM ar analoginį signalą.
• Lengvas integravimas: tinka daugeliui „auto steer ready“ traktorių.

Programinės įrangos ir įrenginių pavyzdžiai

Lygiagretus vairavimas - mobilioji programėlė

Egzistuoja ir mobiliosios programėlės, naudojamos lygiagretaus vairavimo reikmėms bei greitam laukų matavimui. Ši aplikacija ypatingai tinka smulkiems ir vidutiniams ūkiams, kadangi po įrašymo į įrenginį ja jau galima pradėti naudotis be papildomos įrangos. Kuo įrenginys naujesnis ir galingesnis, tuo tikslumas yra didesnis ir reakcijos laikas žemėlapyje mažesnis. Tikslumą galima padidinti iki 0,2-0,4 m pajungus išorinį GPS imtuvą, kuris tvirtinamas traktoriaus ar kombaino išorėje, pavyzdžiui, GARMIN GLO, jungiamą per bevielį ryšį.

Naudojimo instrukcijos:

1. Įsirašykite aplikaciją.
2. Nusibraižykite lauką žemėlapyje (ranka ekrane, naudojant GPS imtuvą ir einant aplinkui lauką, importuojant jau paruoštus laukus).
3. Pasirinkite norimą lauką ir spauskite ant jo.
4. Apačioje pasirodžiusiame meniu nustatykite padargo plotį.
5. Spauskite „Pradėti“.

Sukurti laukai gali būti išsaugomi *.kml formatu ir dalinami su kitais ūkininkais.

CHC Guide 10 lygiagretaus vairavimo sistema

CHC Guide 10 lygiagretaus vairavimo sistema skirta smulkesniems ūkininkams, turintiems mažesnius žemės plotus ar dirbantiems su senesne technika. Šia sistema yra subraižomos linijos pagal suvestą padargo plotį ir operatorius pats vairuodamas techniką išlaiko 10-15 cm tikslumą, taip yra taupomas darbo laikas, kuro, trąšų, sėklų sąnaudos.

G7 Farmnavigator

G7 Farmnavigator yra patikimas pagalbininkas siekiant tikslumo ir darbo našumo. Jo funkcijos apima:

• Lygiagretus vairavimas: leidžia lengvai paruošti maršrutus ir sekti žymeklį.
• Darbų duomenų bazė: įrašo duomenis apie kiekvieną atliktą darbą ir veiklą konkrečiame lauke.
• Sekcijų valdymas: leidžia sukurti profilį kiekvienam padargui, nustatyti darbinį plotį, sekcijų skaičių ir valdyti purkštuvo sekcijas.

G7 Farmnavigator sistema lengvai perkeliama iš vieno traktoriaus į kitą, nereikalauja vairo rato ar jo mechanizmo perdarymo. Galima rinktis modelį su skirtingo tikslumo antena: iki 25 cm, iki 10 cm arba maksimalaus 2 cm tikslumo antena, veikiančia RTK ryšiu. Pavyzdžiui, TURTLE SMART antena užtikrina 25-35 cm tikslumą, TURTLE PRO antena - 10-15 cm tikslumą (tinka purškimui, tręšimui, kultivavimui ir sėjai), o TURTLE RTK antena - 2 cm tikslumą.

SunNav AG100Pro navigacijos sistema

SunNav AG100Pro navigacijos sistema susideda iš profesionalios GNSS išmaniosios antenos, didelio ekrano ir LS navigacijos programinės įrangos. Ši sistema yra ideali šiuolaikiniam preciziniam ūkininkui. Programinė įranga turi patogią vartotojo sąsają su dideliais piktograminiais mygtukais kiekvienai funkcijai, siūlanti navigacijos prieigą per 3 paspaudimus, todėl nereikalingas ilgas mokymas. Sistema naudoja profesionalų GNSS imtuvą, palaikantį GPS/GLONASS arba GPS/BeiDou, užtikrinant patikimumą bet kokioje aplinkoje.

Tikslumas ir korekciniai signalai

Lygiagretaus važiavimo metu reikalingos tikslesnės koordinatės, todėl naudojama diferencinė globalinė padėties nustatymo sistema, sutrumpintai žymima DGPS. Pastaroji skirta GPS paklaidoms eliminuoti ir yra gaunama iš bazinių stočių radijo švyturių ar korekcinių imtuvų. Bazinių stočių tinklas nuolat stebi palydovų judėjimo orbitas ir siunčia korekcinius signalus, kurie tikslina imtuvo gaunamą padėties informaciją.

Korekcinių signalų tipai

• Egnos ir StarFire 1 (SF1): nemokami korekciniai signalai, užtikrinantys 20-50 cm tikslumą.
• Omnistar: siunčia nemokamus ir apmokestinamus, tikslesnius signalus.
• John Deere SF2: apmokestinami, tikslesni signalai.
• RTK-DGPS: pats tiksliausias signalas (±1 cm), reikalaujantis papildomos referencinės stoties, kuri siunčia signalus traktoriuje sumontuotam imtuvui.

Korekcinio signalo įtaka tikslumui

Nors gamintojai deklaruoja, kad automatinio vairavimo sistemos gali valdyti traktorių važiuojant ne tik tiesiai, bet ir atlikti sudėtingus posūkius ar važiuoti kreive, tuomet visos valdymo sistemos praranda dalį tikslumo. Didėjant greičiui, tikslumo paklaida taip pat gali padidėti. Bandymai parodė, kad tiksliausia sistema buvo John Deere AutoTrac, kurios nukrypimas nuo bazinių vėžių neviršijo 0,2 m. Kitų sistemų, tokių kaip Outback eDrive ir Trimble EZ-Steer, nuokrypis buvo apie 0,5 m. AutoFarm OnTrac sistemos tikslumas krito didinant greitį.

Tyrimų rezultatai ir palyginimai

Žurnalo „Top Agrar“ specialistai atliko keturių skirtingų gamintojų automatinio vairavimo sistemų bandymus. Buvo vertinama sistemų konstrukcija, naudojimosi patogumas ir valdymo tikslumas. Bandymai atlikti 10 ha lauke, važiuojant 130 m ilgio juosta ir penkis kartus pervažiuojant 24 m pločio technologines vėžes. Kiekvieno važiavimo paklaida buvo nustatyta mobiliuoju RTK-DGPS signalų imtuvu.

Pagrindinės išvados

• Specializuotų gamintojų siūlomos sistemos yra universalesnės už integruotąsias, kurios jau yra sumontuotos įsigytoje mašinoje. Universaliąsias sistemas patogu perkelti iš vienos mašinos į kitą.
• Paprasčiausias ir pigiausias sprendimas optimalaus tikslumo link - lygiagretaus vėžių sekimo sistemos, kurios vairuotojui pateikia indikaciją apie važiavimo tikslumą. Tačiau be vairuotojo jos yra bejėgės.
• Automatinio vairavimo sistemos per elektrinius ar hidraulinius valdiklius pačios perima mašinos vairavimą.
• Geriausius rezultatus parodė „John Deere“ universalioji automatinio vairavimo sistema Universal AutoTrac, kurios dinaminis koridorius (paklaida nuo užsiduotos trajektorijos) siekė ±20 cm. Kitų trijų sistemų paklaida viršijo ±50 cm ribą, o lygiagretaus vėžių sekimo sistemos paklaida siekė 1 m.
• Nė viena iš bandytų sistemų negali automatiškai valdyti traktoriaus galulaukėje, tačiau „John Deere“ planavo pasiūlyti tokią sistemą 8030 serijos traktoriuose, suderinus ją su patobulinta komandų sekos sudarymo programa iIMS Pro.

Sistemų ypatumai

Papildomi sensoriai ir funkcijos

„John Deere“ ir „Trimble“ automatinio vairavimo sistemose montuojami tikslesni mašinos pagreitį ir skersinį pokrypį matuojantys jutikliai, kurie yra būtini nustatant reikiamą važiavimo trajektoriją šlaituose ar nelygioje vietovėje. „AutoFarm“ sistemos skersinį pokrypį matuojantis jutiklis įsigyjamas papildomai.

Visose bandytose sistemose traktoriaus valdymą galulaukėje turi perimti vairuotojas, stebėdamas parodymus ekrane, kad rastų kitų technologinių vėžių pradžią. Informatyviausi yra didesnės įstrižainės vaizduokliai. Geresnė grafika yra „AutoFarm OnTrac“ įrenginyje, kuriame pateikiamas erdvinis ir spalvotas vaizdas, o ne įprastinis dvimatis ir monochrominis.

tags: #dps #ligiagritinis #vairavimas