Hidraulika automatiniam vairavimui: apžvalga

Šiuolaikinis ūkininkavimas vis dažniau remiasi pažangiomis technologijomis, kurios ne tik palengvina darbą, bet ir didina produktyvumą bei efektyvumą. Automatinės vairavimo sistemos traktoriams ir kitai žemės ūkio technikai leidžia ūkininkams optimizuoti darbo procesus, sumažinti sąnaudas ir pagerinti derliaus kokybę. Šios sistemos yra neatsiejama precizinės žemdirbystės dalis, leidžianti užtikrinti, kad kiekvienas važiavimas per lauką būtų atliekamas tiksliai ir be nereikalingų persidengimų ar praleistų plotų. Tai leidžia optimizuoti kuro sąnaudas, sumažinti darbo laiką ir padidinti bendrą veiklos efektyvumą. Be to, naudojant automatines navigacijos sistemas, sumažėja ūkininkų fizinis ir psichologinis nuovargis, nes jie gali susikoncentruoti į kitus svarbius darbo aspektus, užuot nuolat stebėję vairavimo trajektoriją.

Automatinių vairavimo sistemų privalumai

Automatinės vairavimo sistemos suteikia daugybę privalumų, kurie padeda modernizuoti ūkininkavimą ir padidinti jo efektyvumą:

• Tikslumas iki 2,5 cm - naudojant RTK technologiją, išvengiama persidengimų ir užtikrinamas tikslus darbų atlikimas.
• Mažesnės kuro ir trąšų sąnaudos - optimizuojami važiavimo maršrutai, todėl sumažėja nereikalingos degalų sąnaudos bei cheminės medžiagos naudojamos tiksliau.
• Didesnis darbo našumas - automatizuota sistema leidžia dirbti efektyviau ir greičiau, nepriklausomai nuo oro sąlygų.
• Mažesnis nuovargis - vairavimo funkciją perima sistema, todėl operatorius gali skirti dėmesį kitoms užduotims.
• Nesudėtingas pritaikymas - sistemos tinka tiek naujausiai, tiek senesnei žemės ūkio technikai ir gali būti lengvai perkeliamos tarp skirtingų transporto priemonių.

Investicija į automatinį vairavimą ne tik palengvina ūkininko darbą, bet ir sumažina veiklos kaštus, optimizuoja išteklių naudojimą bei padeda didinti ūkio pelningumą. Palydovinių sistemų siunčiamais signalais valdomų vairavimo sistemų naudą pajunta vis daugiau ūkių.

Ekonominė nauda ir rinkos augimas

Žemės ūkio technikos gamintojų skaičiavimais, Europos žemdirbiai dėl efektyvesnio laiko panaudojimo, mažesnių degalų sąnaudų ir amortizacijos gali sutaupyti iki 7 proc. apyvartinių lėšų. Remiantis naująja „Markets and Markets“ rinkos tyrimų ataskaita, tikimasi, kad tikslaus ūkininkavimo rinka išaugs nuo 7,0 mlrd. 2020 m. iki 12,8 mlrd. JAV dolerių (nuo 0,64 iki 11,61 mlrd. Eur) 2025 m. ir tai sudarys 12,7 proc. metinio rinkos augimo.

Automatizavimo taikymas įvairiuose žemės ūkio darbuose

Automatinės vairavimo sistemos geba atlikti konkrečias vairavimo užduotis, pavyzdžiui, sekti lauko pakraščius ar technologines linijas.

• Per sėją: naudojant automatines vairavimo sistemas, palengvinamas darbas sėjant kintamomis normomis ir reikiamame gylyje.
• Augalų apsauga ir tręšimas: mašinose naudojant įvairius jutiklius bei žemėlapių programas galima labai tiksliai paskleisti trąšas ir chemikalus laukuose.
• Derliaus nuėmimas: signalų priėmimo antenos, kartu su derliaus ir mašinų parametrais, perteikia tikslias derliaus dorojimo mašinų vietos koordinates derlingumo žemėlapiams.

Palyginimas: rankinis ir automatinis vairavimas

Vairavimo sistemos naudą ir efektyvumą atskleidžia paprastas pavyzdys:

• Rankiniu būdu valdomos sistemos lygiagretų vairavimą atlieka pagal šviesos indikatorius arba terminalo ekrane esančias LED lemputes. Ekrane rodoma važiavimo krypties paklaida, kuri koreguojama rankiniu būdu. Tikslumas priklauso nuo valdymo sistemos parametrų (jautrumo, atstumo priskyrimo LED lemputėms ir kt.) nustatymo ir vairuotojo įgūdžių.
• Automatizuotos vairavimo sistemos autonomiškai valdo vairą, todėl vairuotojui nereikia vairuoti rankomis. Operatorius daugiau laiko gali skirti traktoriaus, purkštuvo ar kitos žemės ūkio mašinos darbo parametrams stebėti. Ši sistema integruojama į transporto priemonės konstrukciją. Intelektualiose valdymo sistemose galimi skirtingi vairavimo (orientavimo) modeliai, atsižvelgiant į lauko formą.

Ūkininkai turi galimybę pasirinkti tokį automatinio vairavimo sistemos tikslumą, koks jiems reikalingas žemės darbams atlikti. Automatinio vairavimo technologijomis didinamas atliekamų darbų tikslumas, kai tik to reikia - visai nepriklausomai nuo to, kokią žemės ūkio techniką ūkininkas naudoja.

Korekciniai signalai automatiniam vairavimui

„Claas“, „John Deere“, „New Holland“ ir kitos žemės ūkio technikos gamintojos automatiniam vairavimui naudoja E-DIF, EGNOS, OMNISTAR HP / XP, BASELINE HD, RTK NET, RTK korekcinius signalus. Labai svarbu, ar už korekcinio signalo licenciją reikia mokėti, ar ne.

Nemokami korekciniai signalai

• EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service) - daugelyje Europos šalių galima naudoti be licencijos mokesčio. Jis papildo GPS ir naudodamas 34 antžemines stotis sukuria korekcinį signalą. EGNOS tinka visoms mašinoms. Nors EGNOS Europoje tiekia vartotojams nemokamą paslaugą, ši sistema netinka naudoti mašinų parkuose (pvz., darbui su kombainais).
• E-DIF - algoritminis korekcinio signalo skaičiavimas naudojant tik GPS duomenis. Pradiniame etape jis apskaičiuoja, kaip esamas palydovų išsidėstymas keisis per artimiausias kelias valandas. Signalas prieinamas visame pasaulyje. Atliekamų darbų tikslumui užtikrinti reikia gauti signalus ne mažiau kaip iš keturių palydovų. Šis signalas užtikrina tokį pat tikslumą, kaip ir EGNOS (+/- 15-30 cm), todėl idealiai tinka naudoti augalų purškimui, tręšimui ir žemės dirbimo darbams. E-DIF yra patentuotas korekcijos skaičiavimo algoritmas, kuris korekcijos koeficientui skaičiuoti naudoja tik standartinių GPS palydovų signalus. Todėl E-DIF, kaip alternatyvi bazinio tikslumo korekcijos sistema, yra prieinama visame pasaulyje ir kelių minučių intervalu atliekant važiavimą po važiavimo, jos tikslumas gali būti palyginamas su SBAS paslaugomis (EGNOS, WAAS). Todėl E-DIF gali būti naudojama tik važiavimui po važiavimo. E-DIF visai netinka dirbant tarpueiliuose, transporto valdymui ar mašinų parkui (pvz., dirbant su kombainais). Taip pat neįmanoma įrašyti taškų absoliučiam padėties nustatymui.
• WAAS - nemokama paslauga tiekiama Šiaurės Amerikoje.

Mokami korekciniai signalai

• OMNISTAR HP / XP / G2 - veikia beveik tokiu pat būdu, kaip EGNOS. Ši sistema turi dviejų dažnių GPS imtuvą, leidžiantį pasiekti daug didesnį GPS tikslumo lygį. Teikiamai korekcinio signalo paslaugai reikalinga licencija. Atlikus paleidimo etapą, užtikrinamas tikslus padėties duomenų tiekimas. Korekcinio signalo imtuvas reaguoja ypač greitai ir pasiekia +/- 5-12 cm tikslumą. OMNISTAR gali būti lengvai įrengiamas įvairių gamintojų traktoriuose.
• BASELINE HD - siūloma kompanijos „Claas“ technikoje, yra referencinė stotis, skirta mobiliam naudojimui ir pasiekia nuo 4 iki 6 cm korekcinio signalo tikslumą. BASELINE HD sukuria nuosavą korekcinį signalą, kuris papildomai nekainuoja. Signalą gali naudoti daug mašinų, turinčių galimybę prisijungti prie siunčiamo signalo dažnio.
• RTK (Real Time Kinematic) - tinkamiausia technologija, kai svarbus kiekvienas centimetras, pavyzdžiui, sėjant ar nuimant derlių. Referencinė stotis yra stacionari ir turi sumontuotą dviejų dažnių priėmimo technologiją. Ji siunčia korekcinį signalą bet kokiam kiekiui mašinų, dirbančių su visai automatine GPS vairavimo sistema iki 15 km spinduliu.
• RTK NET - išplečia veikimo atstumą regionuose, kuriuose nėra prieigos prie bazinės stoties. Korekcinis signalas siunčiamas mobiliųjų telefonų tinklu. RTK NET veikimo atstumas neribotas, todėl puikiai tinka paslaugų tiekėjams ir ūkiams, ieškantiems aukščiausio pasikartojančio tikslumo. RTK ir RTK NET naudoja dviejų dažnių technologiją.

Tikslumas ir veiksnių įtaka

Nors gali susidaryti nuomonė, kad įmanomi įvairūs korekcinių signalų variantai ir jie gana lengvai prieinami, tačiau kai kurie jų tam tikrose šalyse yra negalimi. Skiriasi santykinis ir absoliutus tikslumas:

• Santykinis tikslumas (važiavimas po važiavimo) apibrėžia kitų važiavimų tikslumą 95 proc. atvejų, 15 min. intervalu nuo pirmojo važiavimo.
• Absoliutus tikslumas apibūdina, kokiu tikslumu vėl galima surasti nustatytą padėtį vėliau.

Faktinis visos sistemos tikslumas gali skirtis nuo aukščiau nurodytų tikslumo reikšmių. Jis priklauso nuo skirtingų veiksnių, susijusių su mašinomis (atstumas tarp ašių, subalansavimas, kalibravimas ir t. t.), prikabintų padargų (pasislinkimas į šoną, reguliavimas, priekinių padargų naudojimas ir t. t.). Jei korekcinis signalas perduodamas naudojant mobiliųjų telefonų tinklą, galimybės priklauso nuo paslaugos tiekėjo tinklo padengimo. Mašinų tiekėjai neprisiima atsakomybės dėl aplinkybių ar įvykių, kuriems jie neturi įtakos.

SunNav automatinės navigacijos sistemos

Viena iš pažangiausių technologijų automatiniam vairavimui - SunNav automatinės navigacijos sistemos, tokios kaip AG100Pro, AG300 ir AG400.

Viena iš pagrindinių SunNav sistemų ypatybių yra aukštas tikslumas, kuris siekia vos kelis centimetrus, naudojant RTK (Real-Time Kinematic) korekcijas. Tai reiškia, kad traktoriaus ar kitos žemės ūkio technikos judėjimas yra itin tikslus net sudėtingomis sąlygomis - esant prastam matomumui, naktį ar dirbant nelygiose teritorijose. SunNav AG100Pro, AG300 ir AG400 modeliai pasižymi skirtingomis funkcijomis ir pritaikymu įvairiems žemės ūkio darbams.

SunNav AG100Pro - paprastumas ir efektyvumas

SunNav AG100Pro navigacijos sistema sukurta taip, kad būtų kuo patogesnė ūkininkui. Ji apima profesionalią GNSS išmaniąją anteną, didelį liečiamą ekraną ir patogią vartotojo sąsają. Programa leidžia pasiekti visas pagrindines funkcijas vos per tris paspaudimus, todėl nereikalingas ilgas mokymasis. Tai idealus pasirinkimas ūkininkams, siekiantiems paprastumo, tikslumo ir efektyvumo.

SunNav AG300 - aukščiausios kokybės automatinis vairavimas

Automatinė vairavimo sistema AG300 leidžia vairuoti įvairią žemės ūkio techniką - nuo traktorių iki purkštuvų ir šienapjovių. Ji užtikrina 2,5 cm tikslumą, todėl gali būti naudojama sodinimo, purškimo ir derliaus nuėmimo darbuose. Ši sistema puikiai tinka tiems, kurie siekia preciziško darbo ir maksimalaus efektyvumo.

SunNav AG400 - ekonomiškas ir modernus sprendimas

AG400 sistema suteikia dar daugiau galimybių:

• Užtikrina visišką darbo tikslumą net ir sudėtingomis sąlygomis, pvz., rūke ar dulkėse.
• Integruota galulaukio apsisukimo funkcija padeda optimizuoti važiavimo maršrutą.
• Galinė vaizdo kamera aktyvuojasi judant atbuline eiga, palengvindama manevravimą.
• Platus 10,1 colių ryškus ekranas leidžia lengvai matyti informaciją net esant stipriai saulės šviesai.
• Nereikia SIM kortelės, nes RTK signalas Lietuvoje teikiamas nemokamai.

Atviro kodo sprendimai: AgOpenGPS

Automatinio vairavimo sistema suprantama kaip įvairių sudėtingų komponentų deriniai, kai traktorių, kombainų veikimą, vairavimą ir valdymą atlieka elektronika ir mašinose sumontuota įranga, o ne vairuotojas. Atviro kodo programos automatiniam vairavimui ir Isobus padargų valdymui, tokios kaip AgOpenGPS, suteikia lankstumą ir ekonomiškumą.

Pagrindinės AgOpenGPS funkcijos ir galimybės

• Lygiagretus vairavimas: pagrindinė šios sistemos funkcija. Vairavimo pozicijos nustatymas atliekamas ne tik GPS, bet ir naudojant RTK tikslinimo metodą, su iki 2 cm paklaida tarp kiekvienos važiavimo linijos. Lietuvoje RTK tikslinimo paslauga suteikiama visiems nemokamai. Tereikia turėti mobilų ryšį, su kuriuo bus jungiamasi prie nuolatinės padėties stoties.
• Lauko galių apsisukimas: traktorius pasiekęs lauko galą automatiškai apsisuka. Taip pat galima pritaikyti elektroninį valdymą padargui pakelti, sekcijoms išjungti ir vėl viską sugrąžinti į darbinę padėtį atlikus apsisukimą.
• Padargo valdymas (sekcijų ir normos kontrolė): AgOpenGPS gali pilnai pakeisti purkštuvo arba sėjamosios valdymą. Taip galima įdiegti GPS valdymą tame padarge, kuris gamykliškai tokio valdymo neturėjo. Sistema automatiškai, pagal GPS duomenis atjunginės 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.
• Normos reguliavimas: norma reguliuojama pagal derlingumo žemėlapius, taip trąšos ir kiti augimą skatinantys elementai nėra švaistomi ten, kur jų nereikia.
• Greičio jutiklio imitavimo funkcija: naudojama, kai sugenda turimo padargo greičio jutiklis.
• GPS imtuvo (antenos) papildoma išvestis: galima naudoti su trečiosios šalies valdymo kompiuteriu.
• Shapefile (.shp) ir ISO-XML failų palaikymas: leidžia vartotojui lauko ribas importuoti iš kitų gamintojų automatinio vairavimo arba navigacijos sistemų.

Visa AgOpenGPS įranga siūloma už mažesnę kainą, nei analogiškų komercinių sistemų licencijos ir metinės prenumeratos.

ISOBUS terminalas

ISOBUS terminalas gali būti naudojamas kaip pagrindinė Isobus valdymo konsolė arba kaip papildomas informacinis monitorius. Suderinamas su AgOpenGPS navigacija ir jos valdymo funkcijomis. Tai leidžia technologiškai senų padargų atnaujinimą suteikiant jiems naujas funkcijas: sekcijų kontrolė, normos reguliavimas, technologinių vėžių valdymas, padargo sekimas pagal traktoriaus vėžes.

Vairavimo metodai ir jų integravimas

Automatinio vairavimo sistemos gali būti integruojamos į žemės ūkio techniką skirtingais būdais, priklausomai nuo esamos technikos ir norimo tikslumo lygio.

Elektrinis vairo priedas

Elektrinis vairo priedas tinka bet kuriam traktoriui, kombainui, savaeigiui purkštuvui ar bet kokiai kitai žemės ūkio technikai. Pavyzdžiui, Keya elektrinis vairas - tai kompaktiškas, galingas ir tikslus elektros varikliu valdomas vairavimo įrenginys, skirtas integruoti į automatinio vairavimo sistemas žemės ūkio technikoje. Šis vairas gali būti naudojamas kartu su tokia programine įranga kaip AgOpenGPS, leidžiant automatiškai valdyti traktoriaus vairo sistemą be hidraulinių modifikacijų.

Pagrindinės savybės:

• Tikslus elektrinis valdymas - leidžia greitai ir preciziškai koreguoti vairavimo kampą pagal GPS duomenis.
• Lengvas montavimas - gali būti montuojamas ant esamo vairo veleno ar kolonėlės, dažnai nenaudojant sudėtingų mechaninių keitimų.
• Mažai triukšmo ir vibracijos - užtikrina komfortą operatoriui net ir ilgai dirbant.
• Suderinamumas - tinka įvairiai technikai (traktoriai, purkštuvai ir kt.), ypač naudinga senesnei technikai, neturinčiai gamyklinio automatinio vairavimo.

Keya vairas yra patikimas sprendimas ūkininkams, norintiems modernizuoti savo techniką ir padidinti darbo efektyvumą naudodami atviro kodo ar komercines GPS vairavimo sistemas.

Kiti elektrinio vairo priedai:

• John Deere 7810 vairo el. variklio priedas
• McCormick TTX190 vairo el. variklio priedas
• Massey Ferguson S7722 vairo el. variklio priedas
• Belarus Keyocera el.

Elektrinio vairo pavara su dantračiu

Šis automatinio vairavimo sprendimas naudoja elektrinį varikliuką su dantračiu, kuris montuojamas po vairu, tiesiogiai sukant vairo veleną per papildomą dantratį. Varikliukas tvirtinamas šalia vairo kolonėlės, todėl sistema veikia be jokios intervencijos į traktoriaus hidrauliką.

Pagrindinės savybės:

• Universalus pritaikymas - tinka beveik visai technikai, kuri turi mechaninį vairą (traktoriai, purkštuvai, kombainai ir kt.).
• Paprastas montavimas - nereikia modifikuoti vairo sistemos ar naudoti hidraulinių komponentų.
• Tikslus ir greitas vairavimas - elektrinis varikliukas reaguoja į GPS korekcijas ir užtikrina sklandų vairavimą.
• Pilnai valdomas AgOpenGPS valdikliu - dirba su visais pagrindiniais GNSS imtuvais ir vairavimo algoritmais.

Tai vienas iš paprasčiausių ir universaliausių būdų įdiegti automatinį vairavimą su AgOpenGPS sistema - ypač tinkamas tiek naujai, tiek senesnei technikai, neturinčiai gamyklinio automatinio vairavimo.

Hidraulinis automatinis vairavimas

Hidraulinis vožtuvas skirtas integruoti į žemės ūkio technikos vairo sistemą, kad būtų įmanomas automatinis vairavimas naudojant AgOpenGPS ar kitas precizinio ūkininkavimo platformas. Jis jungiamas prie traktoriaus hidraulinės sistemos ir tiesiogiai valdo vairo cilindrą pagal GPS signalus.

Pagrindinės savybės:

• Tikslus ir greitas vairavimas - leidžia sklandžiai bei patikimai reguliuoti vairavimo kryptį, užtikrinant minimalų nukrypimą nuo trajektorijos.
• Suderinamumas - tinkamas įvairiems traktorių modeliams, ypač senesnei technikai be gamyklinės automatinio vairavimo sistemos.
• Pilnai valdomas elektroniniu būdu - priima signalus iš vairavimo valdiklio ar mikrovaldiklio, reaguodamas į realaus laiko korekcijas.
• Kompaktiškas ir patikimas dizainas - tinka naudoti net ir sudėtingomis lauko sąlygomis.

Tai patikimas sprendimas ūkininkams, siekiantiems sklandaus ir tikslaus automatinio vairavimo be poreikio naudoti elektrinius vairavimo variklius. Puikiai integruojamas į atviro kodo sistemas, leidžia pilnai automatizuoti vairo valdymą su minimalia technine intervencija.

Gamyklinis automatinio vairavimo paruošimas (Steer ready)

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

Pagrindinės savybės:

• CAN valdymas - siunčia vairavimo komandas tiesiai į traktoriaus ECU per ISO11783 / J1939 protokolus (jei palaikoma).
• Hidraulinis valdymas - gali tiesiogiai valdyti gamyklinį vairo vožtuvą per PWM ar analoginį signalą.
• Lengvas integravimas - tinka daugeliui „auto steer ready“ traktorių, nereikalaujant papildomos hidraulikos ar elektrinio vairo.
• Pilna AgOpenGPS palaikymo integracija - suderinamas su visais pagrindiniais GPS imtuvais ir vairavimo algoritmais.

Tai patikimas ir universalus sprendimas norintiems įdiegti tikslią automatinio vairavimo sistemą, išnaudojant esamus traktoriaus komponentus.

Kitos automatinio vairavimo sistemos

"CHC NAV" automatinio vairavimo sistema

„CHC NAV“ automatinio vairavimo sistema yra rinkoje lyderiaujanti sistema, pasižyminti ypač tiksliu iki 2,5 cm RTK signalu, turinti galulaukių apsisukimo funkciją ir nereikalaujanti jokių papildomų mokesčių už licencijas. Ši sistema taupo ūkininkų darbo laiką, kuro, trąšų, sėklų sąnaudas, sumažina nuovargį operatoriui.

John Deere ATU 300

Išbandytą ir su skirtingų gamintojų įrenginiais suderinamą automatinio vairavimo sprendimą galima pritaikyti daugiau nei 600 skirtingų agregatų, įskaitant ir senesnius John Deere modelius bei kitų gamintojų techniką. ATU 300 prietaisą paprasta perkelti iš vienos mašinos į kitą greičiau nei per 30 minučių. Jį lengva sumontuoti ir naudoti. Be to, jis nepaprastai tvirtas, patikimas ir net tinkamas naudoti traktoriuose su atvira operatoriaus darbo vieta. ATU 300 galima naudoti ir važiuojant tik 0,5 km/val. greičiu, t. y. važiuojant lėčiau nei su kitomis universaliomis sistemomis. Galima rinktis integruotą (hidraulinį) arba universalią (su elektrine pavara) automatinio vairavimo sistemą.

Norint prisijungti prie „John Deere“ tikslaus palydovinio tinklo, pirmiausia reikia naujojo „StarFire 6000“ imtuvo. Jis pasižymi išskirtiniu atnaujintu dizainu, apsaugos prietaisu nuo vagysčių, geresniu programinės įrangos atnaujinimu ir, svarbiausia, didesniu tikslių signalų diapazonu. Standartinės monitoriaus funkcijos apima 26 cm jutiklinį ekraną, ISOBUS - AEF sertifikatą (darbas kintama norma). Galima susieti su nuotolinės konsultacijos ir diagnostikos paslaugomis.

tags: #hidraulika #automatiniam #vairavimui