CC BY
0
Известия Великолукской государственной сельскохозяйственной академии. - 2024. - N 1. -
С. 40-47. - ISSN 2308-8583.
Proceedings of the State Agricultural Academy of Velikie Luki. 2024;(1):40-47. ISSN 2308-8583.
Научная статья УДК 631.353.7:631.35.05 EDN: PWYUAG
Ирина Владимировна Кокунова
Великолукская государственная сельскохозяйственная академия, Псковская область, Великие Луки, Россия, i.kokunova@vgsa.ru
Аннотация. Цифровые машинные технологии все активнее входят в жизнь российских аграриев. Они являются неотъемлемой частью и самоходных кормоуборочных комбайнов последнего поколения. Современные машины оснащаются электронными системами управления и контроля технологических процессов, позволяющими оптимизировать режимы работы в зависимости от складывающихся условий уборки, рельефа поля, мощности потока растительной массы, а также модулем автоматического регулирования длины резки растений в соответствии с уровнем измеряемой сухой массы и рядом других «умных» механизмов. Все это создает комфортные условия для работы механизаторов и повышает производительность труда. Важными элементами технологии точного земледелия являются мониторинг состояния посевов и создание цифровых карт урожайности. Компания Ростсельмаш является одним из лидеров по производству современной интеллектуальной техники не только в России, но и за рубежом. Линейка кормоуборочных комбайнов компании оснащается различными «умными» системами, работающими на платформе агроменеджмента РСМ Агротроник. Данная платформа позволяет проводить удаленный мониторинг технологических процессов и оптимизировать режимы работы агромашин. Комбайны Ростсельмаш серии F 2000 оснащаются специальными датчиками измерения потока технологической массы, измерения влажности и контроля силосопровода, что позволяет создавать на основе передаваемых ими данных цифровые карты урожайности. Эти карты являются главным источником информации о количестве и качестве собранного урожая как на всем поле, так и на отдельных его участках. На их основе выявляются проблемные зоны, определяются участки для проведения почвенного анализа и разработки цифровых заданий для дифференцированного внесения удобрений и дифференцированного посева. Проведение дифференцированных мероприятий способствует не только снижению материальных затрат на производство сельскохозяйственной продукции, но и положительно сказывается на экологической обстановке территории.
Ключевые слова: точное земледелие, кормоуборочные комбайны, картирование урожайности, интеллектуальная сельскохозяйственная техника, датчик измерения потока массы, датчик измерения влажности
Для цитирования: Кокунова И. В. Системы картирования урожайности современных кормоуборочных комбайнов // Известия Великолукской государственной сельскохозяйственной академии. - 2024. - N 1. - С. 40-47. - https://elibrary.ru/pwyuag.
Системы картирования урожайности современных кормоуборочных комбайнов
© Кокунова И.В., 2024
Original article
Yield Mapping Systems of Modern Forage Harvesters Irina V. Kokunova
State Agricultural Academy of Velikie Luki, Pskov region, Velikie Luki, Russia, i.kokunova@vgsa.ru
Abstract. Digital machine technologies are increasingly entering the lives of Russian farmers. They are an integral part of the latest generation self-propelled forage harvesters. Modern machines are equipped with electronic control systems and those for technological processes, which make it possible to optimize their working regimes depending on harvesting conditions, field relief, plant mass flow rate, they also have modules for automatic control of the plant cutting length depending on the level of the measured dry mass and have a number of other "smart" mechanisms. All this creates comfortable conditions for machine operators and increases labor productivity. Monitoring the condition of crops and compiling digital yield maps are important elements in the implementation of precision farming technology. "Rostselmash" is a leader in the production of modern intelligent equipment not only in Russia, but also abroad. The company's line of forage harvesters is equipped with various "smart" systems operating on the "RSM Agrotronic" agricultural management platform. This platform makes it possible to remotely monitor technological processes and optimize the operating modes of agricultural machines. The "Rostselmash" F 2000 series combines are equipped with special sensors to measure the flow of technological mass, and humidity and they monitor the silo line, which allows one to create digital yield maps based on the data transmitted by them. Such maps are the main source of information pertaining to the quantity and quality of the harvested crop, both in the whole field and in its individual sections. On their basis, problem areas are identified, sites for soil analysis and the development of digital tasks for differentiated fertilization and differentiated sowing measures are determined. The implementation of differentiated measures contributes not only to reducing material costs for the agricultural products production, but also has a positive effect on the environmental situation of a particular territory.
Keywords: precision agriculture, forage harvesters, yield mapping, intelligent agricultural machinery, mass flow measurement sensor, humidity measurement sensor
For citation: Kokunova I. V. Yield Mapping Systems of Modern Forage Harvesters. Proceedings of the State Agricultural Academy of Velikie Luki. 2024;(1):40-47. (In Russ.). https://elibrary.ru/pwyuag.
Введение
Современные кормоуборочные комбайны - это высокопроизводительные, интеллектуальные машины, обеспечивающие заготовку различных видов кормов из сеяных трав и кукурузы. Они оснащаются электронными системами управления и контроля технологических процессов, позволяющими оптимизировать режимы работы машин в зависимости от условий уборки, рельефа поля, мощности потока растительной массы и ее влажности, а также системами защиты рабочих органов машин от попадания инородных предметов, автоматического регулирования длины резки растений в соответствии с уровнем измеренной в режиме реального времени сухой массы и рядом других «умных» меха-
низмов и систем. Все это создает комфортные условия труда для механизаторов (операторов машин) и повышает производительность [1-3].
Цель исследования - анализ особенностей электронных систем картирования урожайности зеленой массы современных кормоуборочных комбайнов ведущих мировых и отечественных производителей сельскохозяйственной техники и выявление перспективных тенденций в области цифровизации кормоуборочных машин.
Материалы и методы
В работе проводился критический анализ информации по рассматриваемой проблеме. В качестве объектов исследования были выбраны кормоубороч-ные комбайны последнего поколения ведущих мировых и отечественных производителей кормоуборочной техники, оснащаемые системами для создания цифровых карт урожайности убираемых растений.
Результаты и обсуждение
Важными составляющими при реализации технологии точного земледелия являются мониторинг состояния посевов и создание цифровых карт урожайности. Одним из пионеров в этой области является компания CLAAS. Для постоянного контроля за ходом уборки и урожайностью зеленой массы убираемых культур на основе интеллектуальной системы помощи механизатору CEMOS и системы управления CEBIS была разработана система картирования урожайности CLAAS для кормоуборочных комбайнов JAGUAR [4].
Точное определение производительности кормоуборочного комбайна, документирование процесса уборки и создание цифровых карт урожайности осуществляются на основе измерения текущей пропускной способности машины с помощью системы QUANTIMETR (рисунок 1) и измерения доли сухого вещества с помощью датчика NIR CLAAS (рисунок 2) для анализа в ближней инфракрасной области.
Рисунок 1 - Измерение пропускной способности кормоуборочного комбайна с помощью системы QUANTIMETR
Рисунок 2 - Датчик NIR SENSOR
для определения доли сухого вещества в технологической массе
Система QUANTIMETR регистрирует отклонение верхнего заднего под-прессовывающего вальца (рисунок 3) механизма подачи кормоуборочного комбайна. Вместе с такими параметрами, как ширина и скорость прохождения технологической массы, постоянно измеряется объем потока. Для обеспечения максимальной точности необходимо проведение контрольного взвешивания (рисунок 4) для различных степеней зрелости растений, а также при смене видового состава культур.
Датчик ближнего инфракрасного спектра NIR SENSOR (рисунок 2) устанавливается в силосопроводе кормоуборочного комбайна и производит 20 измерений в секунду. Источник света направляет лучи на проходящую технологическую массу, от которой они по-разному отражаются в зависимости от содержания в растениях влаги. Долю сухого вещества можно также определить посредством измерения скорости прохождения и температуры измельченной массы в силосопроводе.
Рисунок 3 - Индикация положения верхнего заднего вальца механизма подачи
/ STA
г
1 Кситроиты-ой взеешиванла
Статус
Измеренной кол-ва материала Взвешенное кол-ва материала КагмбравСнньм кСйффмцлёнт 12.14 т ■ 12.« 7 . 1.77 '
L я БзШ Б.ОП ha/l,
km/h цд.впина едн.ваиь
Рисунок 4 - Интерфейс системы картирования при контрольном взвешивании
Датчик NIR позволяет в режиме реального времени получать информацию не только о количестве, но и о качестве убираемого урожая. Кроме содержания влаги он определяет долю таких компонентов, как сухое вещество, крахмал, сырой протеин, сырая клетчатка, сырая зола, жир-сырец и сахар. Вся получаемая от датчика информация передается в систему CLAAS TELEMATICS, в которой создаются карты качественных показателей кормов по каждому участку поля.
Кормоуборочные комбайны JAGUAR оснащаются системой CEMOS AUTO PERFORMANCE (рисунок 5). Это «умная» система управления двигателем машины и приводом ходовой части, повышающая эффективность работы кормоуборочного комбайна. Она увеличивает производительность машины на 7% при экономии топлива до 12% [4].
Рисунок 5 - Система CEMOS AUTO PERFORMANCE
Цифровая система поддерживает заданную частоту вращения двигателя на постоянном уровне, но регулирует при этом мощность двигателя и скорость движения, исходя из объема поступающей массы. Например, при увеличении количества растительной массы скорость движения комбайна снижается. При меньшем объеме поступления материала мощность двигателя автоматически снижается. Это позволяет не только оптимизировать режимы работы машины, но и снижает нагрузку на механизатора в сложных условиях уборки.
Отечественная компания Ростсельмаш является одним из лидеров по производству современной интеллектуальной техники не только в России, но и занимает ведущие позиции среди мировых производителей. Линейка кормо-уборочных комбайнов компании оснащается различными «умными» системами, работающими на платформе агроменеджмента РСМ Агротроник. Данная платформа позволяет проводить удаленный мониторинг технологических процессов и оптимизировать режимы работы техники. Модуль «Погода» дает возможность не только всегда быть в курсе текущих погодных условий, но и позволяет планировать рабочий процесс с учетом изменчивости условий.
Кормоуборочные комбайны Ростсельмаш серии RSM Б 2000 - это новейшее семейство «умной» кормоуборочной техники. В базовую комплектацию этих машин включены автоматические системы контроля и настроек, повышающие производительность и эффективность работы. Комбайны также оборудуются системами точного определения урожайности зеленой массы и влажности в любой точке поля [5, 6].
Кормоуборочные комбайны серии RSM F 2650 оснащаются датчиками измерения потока технологической массы и влажности, а также тремя специальными датчиками контроля силосопровода (рисунок 6).
Датчик измерения потока массы, установленный в питающем аппарате (рисунок 7), производит непрерывный контроль расстояния между задними
подпрессовывающими вальцами, что дает возможность расширить информативность штатной бортовой системы управления комбайном, получить данные о средней и мгновенной производительности, средней урожайности, среднем расходе раствора консерванта из бака на тонну убранного урожая [6].
Рисунок 6 - Система датчиков кормоуборочного комбайна RSM F 2650
Датчик измерения влажности (рисунок 8) размещается на силосопроводе и непрерывно контролирует влажность и температуру измельченной массы. Оба из указанных датчиков необходимы для корректной работы систем РСМ Умная резка, РСМ Автозаточка, РСМ Умная дозировка, РСМ Круиз контроль и создания цифровых карт урожайности с помощью системы РСМ Карта урожайности.
Рисунок 7 - Датчик измерения потока массы
Рисунок 8 - Датчик измерения влажности
Опционная система РСМ Карта урожайности работает следующим образом. Комбайн, оснащенный датчиками измерения потока массы, измерения влажности и системой картирования с электронно-вычислительным модулем определения урожайности непрерывно производит запись данных по урожайности с привязкой к GPS-координатам с момента начала уборки внутри границ обозначенного поля. После обработки полученных данных бортовым компьютером создается детальная пространственно-ориентированная карта убранного поля с выделенными определенным цветом участками с разной урожайностью.
Заключение
Проведя анализ перспективных цифровых решений, применяемых для кормоуборочной техники, можно отметить, что системы картирования урожайности являются важными элементами в повышении эффективности и производительности кормоуборочных комбайнов. Цифровые карты урожайности являются главным источником информации о количестве и качестве собранного урожая как на всем поле, так и на отдельных его участках. На основе карт урожайности выявляются проблемные зоны, определяются участки для проведения почвенного анализа и разработки цифровых заданий для последующего дифференцированного внесения удобрений и дифференцированного посева. Проведение дифференцированных мероприятий способствует не только снижению материальных затрат на производство сельскохозяйственной продукции, но и положительно сказывается на экологической обстановке конкретной территории.
Список источников
1. Кокунова И. В. Умные помощники операторов современных зерноуборочных и кормоуборочных комбайнов Ростсельмаш // Приоритетные направления развития АПК и сельских территорий: материалы науч.-практ. конф. (6 декабря 2021 г.). - Великие Луки,
2021. - С. 107-111. - URL: https://elibrary.m/item.asp?id=47950612 (дата обращения: 04.01.2024).
2. Труфляк Е. В., Трубилин Е. И. Точное земледелие : учебное пособие для вузов. -3-е изд., стер. - СПб.: Лань, 2021. - 376 с. - URL: https://e.lanbook.com/book/154398 (дата обращения: 04.01.2024).
3. Современное интеллектуальное оборудование и передовые цифровые технологии для эксплуатации транспортных и транспортно-технологических машин и комплексов / В. А. Ружьев, А. А. Крутов, И. В. Кокунова и др. // Техническое обеспечение инновационных технологий в сельском хозяйстве: сб. науч. ст. Междунар. науч.-практ. конф. - Мн.: БГАТУ,
2022. - С. 35-38. - URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=49934994 (дата обращения: 04.01.2024).
4. Лучший в мире. JAGUAR от CLAAS. - URL: https://www.claas.ru/ (дата обращения: 04.01.2024).
5. Кокунова И. В., Галанцев В. А. Картирование урожайности сельскохозяйственных культур // Современное состояние и инновационные технологии в развитии АПК и сельских территорий: материалы регион. науч.-практ. конф. (24 февраля 2022 г.). - Великие Луки, 2022. - С. 70-75. - URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=48172564 (дата обращения: 04.01.2024).
6. Системы повышения эффективности кормоуборочных комбайнов. - URL: https://rostselmash.com/electronic-systems/povysheniya-effektivnosti-kormouborochnykh-kombaynov/ (дата обращения: 04.01.2024).
References
1. Kokunova I. V. Umny'e pomoshhniki operatorov sovremenny'x zernouborochny'x i kormouborochny'x kombajnov RostsePmash // Prioritetny'e napravleniya razvitiya APK i sePskix territorij: materialy4 nauch.-prakt. konf. (6 dekabrya 2021 g.). - Velikie Luki, 2021. - S. 107-111. -URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=47950612 (data obrashheniya: 04.01.2024).
2. Truflyak E. V., Trubilin E. I. Tochnoe zemledelie : uchebnoe posobie dlya vuzov. - 3-e izd., ster. - SPb.: Lan\ 2021. - 376 s. - URL: https://e.lanbook.com/book/154398 (data obrashheniya: 04.01.2024).
3. Sovremennoe intellektuaPnoe oborudovanie i peredovy'e cifrovy'e texnologii dlya e'kspluatacii transportny'x i transportno-texnologicheskix mashin i kompleksov / V. A. Ruzh'ev, A. A. Krutov, I. V. Kokunova i dr. // Texnicheskoe obespechenie innovacionny'x texnologij v sePskom xozyajstve: sb. nauch. st. Mezhdunar. nauch.-prakt. konf. - Mn.: BGATU, 2022. -S. 35-38. - URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=49934994 (data obrashheniya: 04.01.2024).
4. Luchshij v mire. JAGUAR ot CLAAS. - URL: https://www.claas.ru/ (data obrashheniya: 04.01.2024).
5. Kokunova I. V., Galancev V. A. Kartirovanie urozhajnosti sePskoxozyajstvenny4x kuPtur // Sovremennoe sostoyanie i innovacionny'e texnologii v razvitii APK i sePskix territorij: materialy4 region. nauch.-prakt. konf. (24 fevralya 2022 g.). - Velikie Luki, 2022. - S. 70-75. - URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=48172564 (data obrashheniya: 04.01.2024).
6. Sistemy4 povy4sheniya effektivnosti kormouborochny4x kombajnov. - URL: https://rostselmash.com/electronic-systems/povysheniya-effektivnosti-kormouborochnykh-kombaynov/ (data obrashheniya: 04.01.2024).
Информация об авторе
И. В. Кокунова - кандидат технических наук, доцент.
Information about the author
I. V. Kokunova - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor.
Статья поступила в редакцию 09.01.2024; одобрена после рецензирования 26.01.2024; принята к публикации 26.03.2024.
The article was submitted 09.01.2024; approved after reviewing 26.01.2024; accepted for publication 26.03.2024.
