Приборное и программно-аппаратное обеспечение информацией систем точного земледелия — Технические решения дифференцированного внесения удобрений

Технические решения дифференцированного внесения удобрений и химических средств защиты растений

Основными технологическими операциями при дифференцированном внесении удобрений являются:

· определение границ поля;

· разбивка поля на элементарные участки и отбор почвенных проб для оценки пестроты параметров плодородия поля в принятой системе позиционирования;

· анализ проб в лабораторных условиях;

· разработка электронной карты дифференцированного внесения минеральных удобрений под программируемый урожай в принятой системе позиционирования;

· дифференцированное внесение минеральных удобрений.

Во многих странах (США, Канада, Англия, Австралия, Финляндия, Германия) развернуты исследования по разработке технологий и технических средств для дифференцированного применения удобрений и химических средств защиты растений. Наметились две концепции реализации технологий дифференцированного внесения удобрений:

1. Концепция, основанная на предварительном анализе состояния почвы и посевов в системе глобального позиционирования (GPS). Полученные данные интерпретируются с использованием Геоинформационной системы. Затем по определенной программе с учетом принятых ограничений и допущений разрабатывается план оптимального применения удобрений с целью получения заданной урожайности возделываемой культуры.

На основе обработки исходной информации разрабатывается электронная карта выполнения технологического процесса на соответствующем поле в принятой системе позиционирования.

В процессе движения машины-удобрителя по полю с помощью бортового компьютера в строгом соответствии с электронной картой контроллер обеспечивает внесение необходимых доз соответствующего вида удобрений на каждый элементарный участок поля с учетом фактической скорости агрегата и быстродействия исполнительных механизмов.

2. Концепция, основанная на получении информации о поле с помощью датчиков в реальном масштабе времени без использования электронной карты.

Датчики, функционируя в реальном масштабе времени, в процессе движения агрегата измеряют свойства почвы и характеристики растений. Затем посредством контроллера на основе полученной информации от датчиков регулируется доза внесения удобрений или средств защиты растений. Датчики при этом обеспечивают подачу непрерывного потока информации на контроллер, на основании чего осуществляется внесение дифференцированных доз удобрений на каждый элементарный участок поля. Такая технология не требует GPS.

Датчики могут быть использованы также и в технологии, основанной на применении GPS. Полученная с их помощью информация может быть использована для составления электронных карт, необходимых для выполнения соответствующих операций.

Машина для внесения азотных удобрений с использованием информации от датчиков в реальном масштабе времени создана фирмой Grop Technology, Inc., Houston, штат Texac /37/.

Основными компонентами системы для дифференцированного внесения удобрений, мелиорантов и других средств химизации являются: приемник сигналов GPS, бортовой компьютер, контроллер, устройство для измерения скорости движения агрегата.

Посредством GPS, бортового компьютера и программного обеспечения происходит взаимодействие исполнительного механизма машины с электронной картой поля, на которой представлена информация о дозе внесения удобрений, норме высева семян и применения пестицидов.

Наличие этой системы на борту машины позволяет контролировать все операции. Так, GPS определяет и выдает на дисплей местонахождение машины-удобрителя, бортовой компьютер с соответствующим программным обеспечением использует эту информацию для определения дозы удобрения, которую необходимо внести в этом месте.

Бортовой компьютер может работать совместно с контроллером или вместо него, если имеется необходимое программное обеспечение.

Составление электронных карт и определение доз внесения осуществляется в большинстве случаев службами, специализирующимися в дифференцированном применении средств химизации. В их функции входят: отбор проб, составление карты поля, мониторинг урожая и составление карт урожайности и т.д.

Основным элементом машины для дифференцированного применения средств химизации является контроллер, который представляет собой микропроцессор или РК, который связан с исполнительным механизмом машин и контролирует дозу внесения. Контроллеры могут отличаться по сложности – от одноканального до 260-канального. Один канал контролирует дозу внесения одного элемента питания растений. Контроллер может быть создан только для какой-то одной машины или быть универсальным и использоваться на различных типах машин. Информация от контроллера может подаваться на РС и храниться в его памяти или записываться на магнитный носитель данных. Многие контроллеры работают совместно с портативным компьютером, находящимся в кабинете трактора. В случае, когда агрегат оснащен приемником сигналов GPS, оператор может определять свое местонахождение, величину дозы, которую он вносит, скорость и т.д. Контроллеры, которые не работают совместно с РК, высвечивают на своем дисплее: дозу внесения, скорость движения, количество внесенных удобрений, величину обработанной площади. Для того, чтобы контроллеры успешно функционировали, машины для дифференцированного внесения должны иметь рабочие органы, способные точно изменять дозу в соответствии с поступающими от контроллера командами.