KalendarzRolników.pl
Nie masz jeszcze konta?

Partnerzy portalu

Partner serwisu Województwo Podlaskie
Partner serwisu Anwil Grupa Orlen
Partner serwisu Polski Cukier
Narodowy Instytut Kultury i Dziedzictwa Wsi w Warszawie
Krajowa Rada Izb Rolniczych
KRAJOWY OŚRODEK WSPARCIA ROLNICTWA
16 lutego 2018

Rozwiązania elektroniczne dla maszyn i urządzeń rolniczych

Podstawową cechą rolnictwa precyzyjnego jest obieg informacji – jej przetwarzanie na wszystkich etapach procesu zarządzania produkcją. Jak każda nowa koncepcja, rolnictwo precyzyjne znajduje się ciągle na początkowym etapie rozwoju. Podstawowym czynnikiem ograniczającym jego zastosowanie w praktyce są koszty, czynnik ludzki i efekt skali, czyli testowanie tych rozwiązań w wielkich gospodarstwach towarowych. 

Mechatronika to dziedzina nauki, technika interdyscyplinarna, której istotą jest dodawanie rozwiązań elektronicznych do mechanizmów w celu uzyskania możliwie najlepszych efektów. Jej częścią jest agrotronika, czyli za stosowanie rozwiązań elektronicznych do maszyn i urządzeń pracujących w rolnictwie w celu uzyskania możliwie najlepszych wydajności ściśle uwzględniających elementy środowiskowe.
 

Rolniczy system gospodarowania 

To sposób zagospodarowania przestrzeni rolniczej w zakresie produkcji roślinnej i zwierzęcej oraz ich przetwarzania, wyceniony kryteriami ekologicznymi i ekonomicznymi. Podstawą wyróżnienia systemów jest stopień uzależnienia rolnictwa od przemysłowych środków produkcji, głównie nawozów mineralnych i pestycydów oraz jego oddziaływanie na środowisko przyrodnicze.
 
We współczesnym rolnictwie wyróżnia się następujące systemy rolnicze:
  • rolnictwo konwencjonalne – czyli sposób gospodarowania ukierunkowany na maksymalizację zysku, osiąganego dzięki dużej wydajności roślin i zwierząt. Wydajność tę uzyskuje się w wyspecjalizowanych gospodarstwach, stosujących technologie produkcji oparte na dużym zużyciu przemysłowych środków produkcji i bardzo małych nakładach robocizny,
     
  • rolnictwo ekologiczne – sposób gospodarowania, który aktywizując przyrodnicze mechanizmy produkcyjne poprzez stosowanie środków naturalnych nieprzetworzonych technologicznie, zapewnia trwałą żyzność gleby i zdrowotność zwierząt oraz wysoką jakość biologiczną produktów rolniczych,
     
  • rolnictwo integrowane – sposób gospodarowania, który umożliwia realizację celów ekonomicznych i ekologicznych poprzez świadome wykorzystanie nowoczesnych technik wytwarzania, systematyczne usprawnianie zarządzania oraz wdrażanie różnych form postępu biologicznego w sposób sprzyjający realizacji tych celów,
     
  • rolnictwo precyzyjne – system rolniczy wykorzystujący wysoko rozwinięte technologie nawigacyjne i informatyczne – satelitarne systemy lokalizacyjne (ang. GPS – Global Positioning System) oraz metody pozyskiwania i przetwarzania danych o charakterze przestrzennym (ang. GIS – Geographic Information System).
 

Rolnictwo precyzyjne (precision farming)

To system rolniczy, w którym technologie produkcji dostosowuje się do specyficznych warunków produkcyjnych w ściśle określonej części pola, będącej środowiskiem dla rośliny uprawnej.
 
Technologie informacyjno-komunikacyjne (ICT) 
Wszelkie działania związane z produkcją i wykorzystaniem urządzeń telekomunikacyjnych i informatycznych oraz usług im towarzyszących, a także gromadzenie, przetwarzanie, udostępnianie informacji w formie elektronicznej, z wykorzystaniem technik cyfrowych i narzędzi komunikacji elektronicznej.
 

W rolnictwie komputer może być wykorzystywany do:
  • prowadzenia ewidencji zdarzeń gospodarczych i finansowych,
  • planowania produkcji (procesu technologicznego),
  • planowania ekonomiczno-finansowego,
  • pozyskiwania informacji zewnętrznej:
  • a) rynkowej,
  • b) technologicznej,
  • wykonywania prac o charakterze biurowym.
 

Systemy GPS

Dokładność systemów cywilnych jest z reguły niewystarczająca dla większości zastosowań precyzyjnych (błąd graniczny rzędu 20-100 m).
 
Metody zwiększenia dokładności to,
  • po pierwsze wykorzystanie urządzeń wieloczęstotliwościowych (odbierające sygnał z tych samych satelitów jednocześnie na różnych częstotliwościach, co pozwala na korektę znacznej części błędów powstających wskutek zakłóceń i niejednorodności warstw atmosfery (jonosfera, troposfera…).
 
  • Po drugie, wykorzystanie systemów różnicowych ‒ DGPS (ang. Differential Global Positioning System). Wynika to z konieczności użycia dodatkowego odbiornika GPS tzw. stacji referencyjnej (bazowej), gdzie odbiornik ustawiony jest w dokładnie wyznaczonym punkcie (np. przez pomiar geodezyjny). Zadaniem tego odbiornika jest wyznaczenie na bieżąco poprawek różnicowych dla poszczególnych satelitów.

 

Technologie rolnictwa precyzyjnego

Podstawową cechą rolnictwa precyzyjnego jest obieg informacji ‒ jej przetwarzanie na wszystkich etapach procesu zarządzania produkcją.Fazy tu opisane są zasadniczo implementacją cyklu PDCA (koło Deminga). W istocie rolnictwo precyzyjne zmierza do osiągnięcia doskonałości procesowej, optymalizacji.
 
Mapy plonów tworzone na etapie zbioru płodów rolnych poprzez integrację czujników przepływu masy oraz systemu GPS z kombajnem, stanowią (wraz z mapami zasobności) podstawowe źródło informacji w rolnictwie precyzyjnym
 
Mapy zasobności, mapy aplikacyjne są wykonywane poprzez analizę próbek glebowych (może być częściowo automatyczna) w wielu określonych (GPS) punktach pola.

 

VRT (ang. Variable Rate Technology) 

To technologia zmiennego dawkowania, która pozwala sterować swobodnie ilością preparatu (substancji) wydatkowanego na jednostkę powierzchni, w zależności od pozycji geograficznej, zgodnie z założonymi danymi (sterującymi) ‒ wejściową mapą zasobności gleby oraz wskazaniem czujników (sensorów).
 

Quad pobierze próbkę

Standardem w wykonywaniu pomiarów są lekkie pojazdy typu quad (ATV), zintegrowane z hydraulicznym, bądź udarowym urządzeniem do automatycznego pobierania próbek glebowych.
 
Wykonuje się również pomiary wielu innych parametrów gleb ‒ pH, przewodności elektrycznej czy zwięzłości mechanicznej. W okresie wegetacji, mapy zasobności można wykonać na podstawie analizy spektograficznej promieniowania widzialnego (kolorymetrycznego), podczerwonego i elektromagnetycznego.
Takie ortofotomapy można wykonać techniką satelitarną, lotniczą lub bezpośrednio poprzez pobranie danych z sensorów sprzężonych z urządzeniami GPS, zainstalowanymi na sprzęcie uprawowym.
 
Analiza określonych wycinków widma promieniowania elektromagnetycznego, pozwala zdobyć informacje o zróżnicowaniu zasobności istotnych pierwiastków oraz udzielić informacji o intensywności wegetacji na danym obszarze. Istnieją też koncepcje czujników mechanicznych, opierających zasadę działania na pomiarze gęstości lub wysokości łanu w danym miejscu (np. CROP-METER).
 

Systemy optycznego naprowadzania maszyn

Dzięki technologiom automatycznego rozpoznawania obrazu, sensor (optyczny, laserowy), bądź kamera wizyjna, wykrywa pozycję maszyny względem śledzonego obiektu np. łanu zboża, szpaleru roślin, ukształtowania terenu i w sposób automatyczny dostosowuje tor jazdy i parametry robocze (wysokości przechyły, kierunek jazdy). 
Pozwala to odciążyć operatora maszyny i uzyskać znaczne szybkości robocze, które nie są osiągalne przy korygowaniu parametrów wyłącznie przez człowieka (opóźnienia ‒ inercja sterowania).
 

Systemy jazdy równoległej (ang. Paralel Tracking) 

To systemy wspomagające prowadzenie maszyny. Koncepcja działania opiera się na takim korygowaniu toru pojazdu, aby kolejne przejazdy odbywały się w ściśle oznaczonej odległości (zależnej od szerokości roboczej agregowanych narzędzi, w stosunku do zapamiętanego, pierwszego – manualnego przejazdu. W ten sposób unikamy czasochłonnego palikowania pól, czy kłopotliwego użycia znaczników mechanicznych lub pianowych (koszt). 
 
Ten system stosuje się, aby wspomóc zabiegi uprawowe, nawożenie mineralne oraz aplikację pestycydów – unikamy podwójnego dawkowania w przypadku zjechania z prawidłowego toru lub ominięcia części obszaru upraw. System ten może sygnalizować wielkość i zwrot odchylenia od toru właściwego.
Najprostszą i najtańszą jego implementacją są barografy wykonane w technologii LED.
 

Systemy automatycznego prowadzenia 

Funkcjonalność maszyn znana pod nazwami AutoTrack i AutoTrack Universal. Dzięki sprzężeniu z mechanizmem kierowania pojazdem, są w stanie sterować w pełni, bądź częściowo torem ruchu pojazdu w trakcie jego ruchu roboczego. Najnowszym osiągnięciem jest system iTEC Pro, dzięki któremu jesteśmy również w stanie pokonywać automatycznie uwrocia.
 

Systemy zarządzania stadem 

Koncepcja identyfikacji i monitoringu zwierząt hodowlanych przy użyciu technik RFID (transponder w kolczyku, chipie lub obroży).
Pozwala na monitoring pobrania paszy, aktywności ruchowej zwierząt w stadzie, lokalizacji, automatyczne ważenie oraz rozpoznawanie zwierząt w systemach udoju – w szczególności w kontekście  rozwoju robotów udojowych.
 

Aplikacje agroinformatyczne 

Klasa zastosowań informatyki – oprogramowania w zarządzaniu i sterowaniu procesem produkcji rolnej. Systemy agroinformatyczne mogą być wyspecjalizowane lub integrować różnorodne moduły, takie jak:
  • zarządzanie dokumentacją (prowadzenie ksiąg produkcyjnych, ksiąg stad, kart pól, dokumentacji zabiegów, księgi leczenia zwierząt),
  • sterowanie procesem technologicznym (dozowniki, mieszalniki, poidła, wentylacja, kurtyny, zgarniacze, systemy doju, deszczownie),
  • optymalizacja dawek paszowych,
  • optymalizacja dawek nawożenia,
  • optymalizacja dawek pestycydów (dawki, terminy).
 

Telemetria 

To inaczej wykonywanie pomiarów na odległość. Jest elementem lokalnych systemów monitoringu. Jako medium transmisji wykorzystuje się najczęściej łączność radiową w pasmach UHF/ VHF, media GSM takie, jak przesyłka danych poprzez SMS, czy łączność z wykorzystaniem modemu GPRS. Przykładem takich systemów są lokalne stacje meteo rozmieszczone na plantacjach, czy systemy łączności logistycznej znajdujące się na maszynach rolniczych np. kombajnach.
 

Aplikacje internetowe (agrointernetowe) 

To sieciowe systemy o charakterze otwartym oparte o systemy baz danych i mechanizm www – wykorzystanie przeglądarki internetowej jako interfejsu.
Mają znaczenie regionalne i ponadregionalne jako systemy monitoringu. Najczęstsze zastosowanie to:
Monitoring cen (systemy ogłoszeń ofertowych, giełdy, usługi, prognozy i kursy walut itp., opartych o hurtownie danych). To znacznie więcej niż zwykłe strony branżowe www, oparte na systemach CMS,
Monitoring i prognozowanie pogody, zagrożeń agrofagów.

 

Perspektywy rozwoju

Jak każda nowa koncepcja, również i rolnictwo precyzyjne znajduje się na początkowym etapie rozwoju. Podstawowym czynnikiem ograniczającym jego zastosowanie w praktyce są:
 

Koszty 

Nowe, innowacyjne technologie są w początkowych fazach wyjątkowo drogie. Aczkolwiek można stwierdzić, że rolnictwo precyzyjne znajduje się na etapie masowej popularyzacji, gdyż rozwiązania weszły już do produkcji seryjnej. Rozpiętość cenowa rozwiązań jest jednak znacząca.
 

Skalowalność 

Technologie te były wprowadzane w gospodarstwach wielkoobszarowych i wybitnie towarowych, gdzie efekt ekonomiczno-jakościowy wynikał ze skali. Wyzwaniem dla producentów aplikacji, dostawców rozwiązań informatycznych ‒ aplikacji, producentów maszyn rolniczych i transportowych jest także zapewnieni skalowalności w dół. Należy spodziewać się dzięki obniżeniu kosztów rozwiązań ICT, mozliwości korzystania z technologii rolnictwa precyzyjnego także w sprzęcie przeznaczonym dla mniejszych gospodarstw rolnych.
 

Czynnik ludzki 

Wdrożenie i poprawne wykorzystywanie potencjału technologii ICT wymaga świadomości i wiedzy. Duże pole otwiera się tu dla doradztwa rolniczego i instytucji edukacyjnych w prowadzeniu szkoleń, popularyzacji rozwiązań i świadomym kształtowaniu wykorzystania tych tech-
nologii.
 
W polskich realiach,  rozwiązania tej klasy są stosowane powszechnie w dużych gospodarstwach rolnych, najczęściej należących do spółek prawa handlowego lub spółdzielni produkcyjnych. Rozwiązania te chętnie wykorzystują również firmy świadczące usługi maszynowe dla rolnictwa.

 

 

kontakt1.jpg
Izabela Skut
Dolnośląski Ośrodek Doradztwa Rolniczego we Wrocławiu

Jeden z 16 Ośrodków Doradztwa Rolniczego w kraju. Dolnośląski Ośrodek Doradztwa Rolniczego we Wrocławiu realizuje na obszarach wiejskich województwa dolnośląskiego zadania z zakresu doradztwa rolniczego. Podstawowym zadaniem Ośrodka jest doradztwo rolnicze, obejmujące działania w zakresie rolnictwa, rozwoju wsi, rynków rolnych oraz wiejskiego gospodarstwa domowego, mającego na celu poprawę poziomu dochodów rolniczych oraz podnoszenie konkurencyjności rynkowej gospodarstw rolnych, wspieranie zrównoważonego rozwoju obszarów wiejskich, a także podnoszenie poziomu kwalifikacji zawodowych rolników i innych mieszkańców obszarów wiejskich.

 
Zainteresował Cię ten artykuł? Masz pytanie do autora? Napisz do nas tutaj
drukuj  
REKLAMA

Redakcja

Wydawca

WDR
ul. Modra 23
87-807 Włocławek
www.wydawnictwodr.pl

 

Tu nas znajdziesz

Napisz do nas


pozycje oznaczone * muszą być wypełnione