Загальні відомості та методичні вказівки до виконання роботи

 

Найбільш поширеним компонентом технологій точного землеробства (ТЗ) можна вважати операції картографування (моніторингу) урожайності сільськогосподарських культур.

Саме факт створення спеціалізованого обладнання для реєстрації кількості зібраної сільськогосподарської продукції з кожної елементарної ділянки поля обумовив поширення ідеї місцевизначеного менеджменту.

Сьогодні існують технічні засоби картографування врожайності для багатьох культур: від зернових до цитрусових та бавовни. Принцип роботи більшості систем досить простий: врожайність вираховується як відношення потоку матеріалу до добутку швидкості руху і ширини захвату збирального комбайну:

 

Рис.5.1. Схема для визначення картографування врожайності.

 

де Q - місцевизначена врожайність, т/га;

λ - інтенсивність подачі зерна в бункер, кг/с;

В - ширина захвату жатки, м,

V - швидкість руху комбайна, м/с.

 

Потік матеріалу λ вимірюють прямим або непрямим методом. У першому випадку вимірюється маса або об'єм всього матеріалу, що збирається, але більш популярні датчики, що працюють за непрямими принципами виміру (ударні пластинки, електромагнітні сенсори, радіаційні датчики тощо) які визначають „абстрактні" фізичні параметри, але відповідно відкалібровані по відношенню до інтенсивності потоку матеріалу, що вимірюється.

 

 

Рис. 5.2 Датчик маси зерна типу " ударна пластинка"

Основними класами збиральних машин в аспекті їх застосування в системі точного землеробства є зернозбиральні комбайни (збирання зернових, кукурудзи на зерно, соняшника), машини для збирання цукрових буряків, машини для збирання картоплі.

Карти врожаю від збиральних машин служать основою всієї стратегії ведення системи точного землеробства.

Схема розміщення датчиків та обладнання для моніторингу врожайності показана на рисунку 5.2.

 

 

Рис.5.2. Мінімальний комплект обладнання для картографування врожайності

 

В будь-якому випадку кожен з встановлених датчиків працює з певною похибкою, що в кінцевому результаті суттєво зменшує надійність вимірів в окремих точках поля. Так, при збиранні зернових, похибку слід очікувати під час визначення таких параметрів, як інтенсивність потоку зерна, швидкість руху комбайну, дійсна ширина захвату комбайну, вологість зерна (використовується для компенсації нерівномірного вмісту води у зерні) тощо.

Додатково існують об'єктивні фактори створення картограм врожайності. Серед них слід відмітити: непостійний час руху зерна від жатки до бункеру (враховуючи повторний обмолот), втрати врожаю і похибка приймача ГСП при визначенні положення комбайна. Для більшості зернозбиральних комбайнів час проходження зерна від зрізу рослини до вивантаження в бункер складає 8-12 секунд. При цьому лише 30% зерна досягають датчика потоку матеріалу в зазначений час.

 

СИСТЕМА КАРТОГРАФУВАННЯ ВРОЖАЙНОСТІ FIELD STAR

До комплекту апаратури FieldStar для визначення координат комбайна в полі і реєстрації місцевизначеноїврожайності входять бортовий і два робочих компьютери, приймальна антена ГСП- та ДГСП-сигналу, контрольний дисплей (термінал) (рис.5.3). Прінтер, датчик маси зерна і датчик швидкості руху комбайна. Антену встановлюють на кабіні комбайна.

Сигнали супутникової ГСП — приймаються антеною і обробляються бортовим комп'ютером комбайна у складі контрольного дисплея і системного блока.

 

Рис.5.3. Обладнання системи картографування урожайності FieldStar;

1- принтер; 2- контрольний дисплей (термінал), 3- приймальна антена ГСП; 4- датчик маси зерна, 5- бортовий комп'ютер, 6,7- робочі комп'ютери.

 

Інформація про місце знаходження комбайна у полі у світових координатах (широта, довгота) виводяться на екран контрольного дисплею, а також записуються на магнітний носій - флеш-карту.

Для визначення урожайності на елементарних ділянках поля використовується датчик маси зерна, який складається з джерела γ - випромінювання 1 і детектора 2 (рис.5.4).

 

 

Рис.5.4 Схема робочогопроцесу датчика маси зерна обладнанняFieldStar

1 - джерелоγ - випромінювання, 2-детектор; 3-зерновий елеватор.

 

Джерелом γ -випромінювання є контейнер з радіоактивним елементом Аmerisium 241. Контейнер має екран, який дає змогу утворювати нормальний потік γ -променів тільки в напрямку детектора. Випромінювання в усіх інших напрямках заекрановане. Рівень радіаційного випромінювання при застосуванні такого датчика не шкодить здоров'ю людини.

Детектор реєструє потік радіаційного випромінювання, який проходить через горловину зернового елеватора.

Визначення маси зерна базується на вимірюванні величини потоку радіоактивного вимірювання з урахуванням того, що ослаблення цього потоку пропорційне масі зерна, яка проходить між джерелом γ - випромінювання і детектором.Точність визначення маси зерна датчиком складає ± 0,5%.

Інформація про рівень місцевизначеної врожайності записується на магнітну картку (рис.5.5) об'ємом від 2 до 32 Mb.

Рис.5.5 Магнітна картка для запису масивів місцевизначених баз даних.

 

Така магнітна картка дозволяє записувати інформацію про роботу комбайна на площі не менше 100 гектарів (для картки 2 Mb). Дані з магнітної картки передаються за допомогою спеціального пристрою на офісний комп'ютер і надалі обробляються з використанням програмного продукту FieIdstarYieldMapping.

Звіт по роботі

1. Записати призначення обладнання для картографування врожайності зернових FieldStar і описати склад і, відповідно, призначення кожного з складових елементів системи.

2. Навести схему робочого процесу датчика маси зерна обладнання FiejdStar і описати процес його роботи.

3. Скласти функціональну схему обладнання FieldStar і описати процес роботи системи.

 

Контрольні запитання:

1. В чому полягає суть роботи технічних засобів для картографування врожайності?

2. Який принцип роботи датчика маси зерна типу "ударна пластинка"?

3. Яке обладнання необхідне для картографування врожайності?

Лабораторна робота № 6