Статьи о технологиях точного земледелия

Для ряда направлений сельскохозяйственной деятельности очень важным является определение наступления заморозков. Наиболее востребованным является подобный прогноз для плодово-ягодных хозяйств, в меньшей мере - для овощеводческих, и в наименьшей - для хозяйств, выращивающих полевые и кормовые культуры. Такое деление обусловлено как возможными потерями от заморозков, так и возможностями по борьбе с ними. Радиационные заморозки, происходящие почти исключительно ночью и длящиеся 5-6, представляют наибольшую опасность с точки зрений организации защитных мероприятий, т.к. такие заморозки являются сложно прогнозируемыми для большинства погодных прогностических моделей. Наступление радиационных заморозков на конкретном участке тесно связано с микро- и мезорельефом местности, облачностью в вечернее и ночное время, температурой воздуха и относительной влажностью воздуха, скоростью ветра в приземном слое, и в меньшей степени с влажностью почвы. Одним из способов кратковременного и при этом достаточно надежного прогнозирования заморозков является учет температур сухого и смоченного термометров. Другим способом краткосрочного прогнозирования наступления заморозков является расчет точки росы. Сухой и смоченной термометры Датчик сухого и смоченного термометров (рис.15) замеряет фактическую температуру (“на солнце”), в отличии от стандартного датчика температуры воздуха, который помещается в защитный кожух и замеряет температуру “в тени”. Поскольку данный датчик используется преимущественно для прогнозирования заморозков, целесообразно размещать его ближе к земле, обычно на высоте около 0,5м. Для прогнозирования заморозков можно использовать совместно показания сухого и смоченного термометров вечером (см. Таблицу 2, метод Каппелера), можно использовать только температуру смоченного термометра, т.к. минимальная температура ночью будет на 2-3°C ниже, чем температура смоченного термометра в 21 час. (метод Каммермана, метод Лейста). Таким образом, можно достаточно уверенно утверждать, что при температуре смоченного термометра ниже 2°C в вечернее время, ночью стоит ожидать заморозков (падения температуры ниже 0°C), независимо от используемого метода. Таблица для определения вероятности заморозков по показаниям сухого и смоченного термометров (метод Каппелера) Точка росы Точка росы - температуры, при которой, при данной абсолютной влажности воздуха, начнется конденсация воды из воздуха и будет наблюдаться туман или роса. Если перефразировать, то можно сказать, что точка росы - это температура, до которой должна опуститься температура окружающего воздуха, чтобы появился туман или роса. Точка росы может принимать также и отрицательные значения, в таком случае будет появляться иней и изморозь. Точка росы рассчитывается на основе данных по температуре воздуха и относительной влажности воздуха, поэтому метеостанция должна быть оснащена соответствующими датчиками. Для прогнозирования заморозков по точке росы можно руководствоваться правилом профессора В.А. Михельсона - если в 21 ч. Точка росы упадет ниже +2°C, то при ясном небе и безветрии можно ожидать заморозков. Измененное правило Мона звучит аналогично: если к 21 ч. вечера точка росы упадет ниже +4 - +2°С, то при безоблачном небе, и безветрии, можно ожидать ночного мороза. Станции iMetos позволяют настроить сигнализацию посредством SMS при наступлении критического значения как температуры воздуха, будь то сухой или смоченный термометры, так и точки росы. Своевременное оповещение дает возможность принять меры по защите растений от заморозков (дымление, дождевание и др).

Для обеспечения максимальной эффективности сельскохозяйственного производства, необходимо контролировать производственные процессы круглосуточно. Эта задача успешно решается организацией автоматизированной диспетчерской службы, которая постоянно контролирует все рабочие процессы, оперативно выявляет нарушения и анализирует ошибки. Проблемы, возникающие при отсутствии автоматических тревог в хозяйстве Сельхозпредприятия часто сталкиваются с определенными проблемами, напрямую влияющими на прибыль хозяйства: отсутствие понимания состояния производственных процессов и нарушений в них; хищения, которые остаются незамеченными; нехватка сотрудников для контроля всех процессов; сложность анализа причин медленного проведения полевых работ; агрономам не хватает времени для обработки всей информации с полей. Посмотрите вебинар АО "Геомир" и узнайте как организовать контроль и учет процессов в своем хозяйстве Система формирования тревог и оповещений основывается на полной автоматизации процесса обработки информации и ее анализа. Информация, поступает из различных источников: мобильное приложение; данные с метеостанций; мониторинг техники; беспилотники; снимки со спутников; данные учетчиков и агрономов. Внутри системы эта информация обрабатывается и анализируется по большому количеству условий, затем выявляются отклонения и формируются тревоги, оповещения о которых отправляются по email, sms или telegram. Такое построение процесса позволяет оперативно получать информацию и принимать решения, без необходимости постоянного контроля за каждым параметром. Это подходит для анализа большого количества техники и площадей с фиксацией таких проблем, как: причина формирования тревог; частота их проявления; какие тревоги попадают под нормативы, а какие выходят за их пределы; наличие хищений и их частота; ошибки конкретного механизатора; активность работы агронома на полях; степень надежности терминалов мониторинга и непосредственно сельхозтехники. Основные типы тревог Различают три основные категории тревог: Хищения – тревоги, которые приводят к сокращению доходов предприятия. Они актуальны для службы безопасности и включают в себя – слив топлива, превышение объема бака транспорта при заправке, выгрузка комбайнов без техники, левые работы на чужих полях, отклонения от указанного маршрута, падение напряжения трекера и расхождение в данных техники и заправщика. Производственные – связанные с нарушением производственного процесса. К этому типу тревог относится простой техники, работа на чужих полях, нарушение скоростного режима, невыполнения задач по установленному плану, работа техники без задания. Агрономические – включают в себя метеоусловия на поле, неоднородность на снимках со спутника или появление нового снимка, перерасход ТМЦ, обнаружение сорняков, вредителей или болезней, добавление нового осмотра. Разберем подробнее самые распространенные тревоги в хозяйствах. Работа на чужих полях – может возникать вследствие некорректных контуров полей, ошибок механизатора или реальной работы техники на чужой территории. Устраняется проблема пресечением “левых” работ или корректировкой границ полей. Тревоги по топливу – причиной формирования тревог является оповещение при расходе топлива больше нормы, при сливе ГСМ или нарушениях в момент заправки. Проблема визуализируется с помощью графика топлива, который позволяет выявлять ложные срабатывания и реагировать только на актуальные нарушения. Отсутствие данных с транспорта – появляется при отключении терминала, в результате падения напряжения аккумулятора или целенаправленных действий механизатора, а также при проблемах со связью или поломке терминала. Нарушение скоростного режима – к основным причинам данной тревоги относится нарушение технологии или правил эксплуатации техники. В обоих случаях предприятию грозит потеря до 10% урожая. Несоблюдение плана работ – оповещение возникает при работе транспорта без задания или при полном отсутствии техники на полях при наличии четко запланированного задания. Снимки со спутника и метеоусловия – важная тревога, формируемая при появлении на спутниковых снимках неоднородностей, новых спутниковых снимков или оповещения о благоприятных метеоусловиях для проведения полевых работ. Принцип организации обработки тревог Модуль автоматизированной обработки информации и выявления тревог рассчитан на специалистов разных уровней, алгоритм действий у которых будет отличаться. Для агронома принцип организации процесса включает два действия – это получение оповещения посредством email, sms, telegram и выезд непосредственно на поле, либо корректировка плана полевых работ без посещения места, на котором возникла проблема. Для сотрудников службы безопасности алгоритм действий может быть аналогичен описанному выше, а для диспетчеров он более сложный и включает в себя следующие этапы: Получение новых тревог на компьютере. Взятие тревоги в работу. Определение причины формирования тревоги. Заполнение причины. Закрытие тревоги. Руководство сельхозпредприятия в течении заданного периода может получать автоматизированные отчеты о том какие тревоги в каких подразделениях были зафиксированы, как быстро последовала реакция на них, какие тревоги являются самыми распространенными, кто был ответственным. На основе полученной информации руководство может принимать взвешенные управленческие решения. По нашему опыту как только сотрудники агропредприятия поймут, что все операции отслеживаются и нарушение не может остаться незамеченным, то количество нарушений резко сокращается. Оборудование, необходимое для организации контроля в хозяйстве Для грамотной организации автоматизированного контроля в сельском хозяйстве необходимы следующие типы оборудования: терминал мониторинга передвижения техники, который предоставляет данные, использующиеся в нескольких десятках тревог; метеостанция для контроля метеорологических условий, работающая на солнечной батарее; система автоматической идентификации механизаторов и орудий, позволяющая определять, кто находился в технике на момент формирования тревоги; датчик уровня топлива для контроля за расходом ГСМ. Кроме перечисленного, может быть установлен модуль навигации в трактор, предназначенный для оповещения о проблемах не только диспетчера, но и механизатора. Оборудование позволяет механизатору еще до звонка диспетчера отправить информацию о причине тревоги, так как система автоматически выводит список из самых распространенных причин на экране в кабине трактора . Механизатору достаточно выбрать подходящую причину, например, ремонт орудия, и эта информация сразу поступает диспетчеру. Диспетчерский центр на агропредприятии Организация диспетчерского центра на крупных сельхозпредприятиях позволяет обрабатывать все тревоги в одном месте. При этом, оперативность обработки информации здесь достигается за счет распределения тревог между диспетчерами, то есть каждый видит кто за какую проблему отвечает. Также, централизованная диспетчеризация дает возможность контролировать время обработки тревог непосредственно диспетчерами (SLA). Для оперативной работы с данными и визуализации процессов вся информация выводится с помощью инфографики: сводные таблицы, графики и круговые диаграммы с цветовой градацией.

Один из факторов получения хорошего урожая в сельскохозяйственной отрасли – качественный агрохимический анализ почвы, для выполнения которого используют ручные и автоматические пробоотборники. Изготовленные с учетом особенностей грунтов и современной техники, они характеризуются высокой точностью отбора грунта, хорошей производительностью и простотой использования. Ручные пробоотборники: плюсы и минусы Главное назначение ручных отборников заключается в заборе почвы для изучения состава и качественных характеристик с применением физической силы человека. Эти инструменты, оснащенные специальным буром, представлены различными вариантами: для забора глины, крупнозернистых, комбинированных, каменистых и песчаных почв. Плюсом ручных отборников проб является простота принципа работы – надавливая на рукоять, оператор вводит рабочую зону инструмента в грунт, затем поворачивает его и вынимается наружу для выгрузки почвенного образца. Для работы не нужно привлекать технику, при этом бур хорошо выполняет свои задачи на небольшой глубине однородного грунта. Но, в сельском хозяйстве масштабного производства использование ручных инструментов является не рациональным решением, так как требования современного рынка аграрной сферы требуют ускоренных методик, точного отбора земли на разных глубинах и необходимого числа проб. С этими задачами полностью справляются пробоотборники автоматического типа, сводящие к минимуму человеческий фактор и обеспечивающие более точные показатели. Автоматические пробоотборники: ключевые характеристики и принцип работы Почвенные автоматические пробоотборники представляют собой навесное оборудование, агрегатируемое на пикапы любого класса, УАЗ и другие автомобили отечественного или импортного производства, а также трактор, квадроцикл, прицеп. Для получения проб грунта используют два вида автоматических пробоотборников: Сверлильного типа – с буром в виде сверла, вращающегося при погружении. Они способны осуществлять забор грунта на глубине до 30 см, извлекая его в течение 3–5 секунд. Ударного типа – с буром, вбивающимся в почву посредством ударной гидравлической станции, а затем проворачивающимся на 100 градусов. Они могут работать с разделением и смешиванием слоев, погружаясь на глубину до 75 см. Несмотря на некоторую разницу в конструкции, оба варианта имеют схожий принцип действия. Во время работы, пустотелый бур погружается в почву, одновременно набирая ее, а при возвратном движении специальные скребки стряхивают грунт в один из металлических ящиков. Собранная почва пересыпается вручную в маркированную тару. Отдельным видом рассматриваются скоростные пробоотборники, способные отбирать почвенные пробы на глубине до 30 см непосредственно во время поездки на скорости от 3 до 12 км/ч. Во время движения техники, щуп, расположенный на поворотном кронштейне, отводится вперед, выдвигается и входит в землю, набирая почву. В момент принятия кронштейном вертикального положения щуп втягивается, опорожняясь в специальные воронки, и возвращается к новому циклу забора грунта. В зависимости от модификации, автоматические пробоотборники приводятся в действие собственным силовым гидроблоком, электрическим приводом с подачей питания через бортовую цепь транспорта, приводом помпы двигателя или посредством комбинации гидравлической помпы и электродвигателя. Управление агрегатом осуществляется посредством блока управления, установленного в кабине оператора, который может контролировать глубину отбора проб, их интервал и рабочее давление в системе. Узнать подробнее о принципе работы пробоотборников вы можете посмотрев запись нашего вебинара: Особенности установки пробоотборников на различные транспортные средства Пробоотборники автоматического типа монтируются как навесное оборудование на заднюю часть собственной рамы техники. Также агрегаты могут устанавливаться на доработанную конструкцию в виде выдвижной или раскладной рамы, которая чаще всего применяется на отечественных автомобилях УАЗ-390995. Наиболее востребован монтаж агрегата на пикап, осуществляемый одним или двумя операторами с применением погрузочной техники. После установки он фиксируется к днищу кузова болтами и специальными пластинами. Конструкция пробоотборника позволяет зарегистрировать оборудованный автомобиль в ГИБДД, так как рама выступает не более чем на 1 метр, а также позволяет навешивать номерной знак и габаритные огни. Установка может работать и на прицепе, но в данном случае требуется сертификация в НАМИ. Программное обеспечение для отбора почвенных проб Применение пробоотборников осуществляется с собственным программным обеспечением «Геоплан», задача которого – создать точный и детальный план маршрута взятия проб. Программа проста в использовании и позволяет загружать уже готовые электронные карты полей. Если их нет, то предварительно производится обмер контуров поля и на основании данных строится план отбора почвы. Для детального анализа и составления агрохимических карт можно использовать программу Тримбл Farmer Pro. Это облачное решение, которое поставляется с мобильным приложением и готовой годовой подпиской. Возможности Farmer Pro позволяют обрабатывать не только данные, касающиеся маршрута и точек отбора проб, но и широкий спектр другой информации о технологических операциях, осуществляемых в течение всего периода выращивания различных сельскохозяйственных культур. Программное обеспечение можно установить на защищенный ноутбук типа Panasonic с операционной системой Windows 7 и выше, Если в ноутбуке нет встроенного GPS приемника о то можно подключить внешний приемник GPS. Планирование отбора почвенных проб и составление агрохимических карт Для отбора проб отводится небольшое по времени окно. Как правило, оно появляется после уборочных работ до того как выпадет снег. Для пробоотборников ударного типа даже морозы не помеха, так как буры способны прокалывать грунт на установленную глубину даже при морозе до -40°С. Планирование проведения отбора почвенных проб проводится по определенному алгоритму: Нанесение сетки с – редактированием размеров ячеек сетки, сдвигом и поворотом ее относительно контура поля Адаптирование созданной сетки к реальным размерам поля. Обрезка сетки по обозначенным контурам поля. Сохранение полученной карты со всеми параметрами в отдельный файл. Определение и нанесение маршрута передвижения техники с точным определением точек отбора проб и их привязкой к координатам. Создание заданий на отбор проб в облачном сервисе «История поля» Использование агрохимических данных в сервисах для управления агропредприятием Визуализация почвенных карт в облачном сервисе «История поля». Содержание серы в почве. Данные, полученные посредством применения автоматического пробоотборника, позволяют решать ряд задач, важных для экономической эффективности аграрных предприятий и хозяйств: создавать детальные почвенные карты полей для системного отслеживания их состояний и выработки определенной технологической стратегии; дифференцированно вносить удобрения; контролировать качественные и биохимические характеристики почвы; снижать расходы на обслуживание полей с одновременным повышением урожайности и прибыли; обеспечивать равномерность роста сельскохозяйственных культур.

Сегодняшние производители достигли точки, когда простое использование их интуиции больше не является жизнеспособным вариантом. Ужесточение правил и ограничений в отношении водных ресурсов привело к необходимости быстрого, легкого и эффективного отслеживания как водных, так и экологических условий на каждом поле. Используя технологию мониторинга микроклимата и влажности почвы на месте, производители теперь имеют простые и эффективные решения для повышения эффективности орошения. Эффективное использование воды при орошении может не только улучшить урожайность, но и сэкономить воду и энергию, улучшить качество сельскохозяйственных культур и сократить вымывание питательных веществ. Способность измерять, контролировать и управлять влажностью почвы в корневой зоны с помощью высоконадежной технологии, которая проста в использовании, имеет решающее значение для максимизации урожайности и качества. Многочисленные исследования наглядно демонстрируют, что управление влажностью с помощью датчиков влажности почвы может повысить урожайность и, в некоторых случаях, снизить затраты на производство кукурузы и сои. Планирование полива должно рассчитываться на основе поглощения воды растениями, суммарного испарения, скорости инфильтрации воды, чтобы обеспечить хороший дренаж и избежать длительного водонасыщения почвы. Метеостанция IMETOS IMT300 Инструменты для эффективного расчета суммарного испарения iMETOS IMT300 или µMETOS ET0 (Вариант LPWAN) являются полезными инструментами для расчета суммарного испарения (ET0). Эти устройства могут записывать измерения температуры воздуха, влажности, скорости ветра и датчиков солнечного излучения. Эталонная эвапотранспирация (ET0) рассчитывается ежедневно и обеспечивает количество воды, потерянное растением и почвой в результате транспирации и испарения. Использование метода водного баланса затем позволяет нам рассчитывать суммарное испарение урожая (ETC) - это общая стратегия, используемая во всем мире при планировании полива. Производители увидят прямую связь между потребностями воды в воде и климатическими условиями. Прогноз погоды для конкретного участка также включен в программное обеспечение Pessl Instruments. Комбинирование измерений микроклимата на уровне поля с датчики влажности почвы необходимо для правильного планирования орошения и позволяет нам лучше оценивать и оптимизировать управление водными ресурсами в течение всего вегетационного периода. Лучшее решение для этого, является полевая метеостанция Pessl Instruments iMETOS ECO D3, которая имеет широкий ассортимент оригинальных датчиков влажности почвы и позволяет разработать лучшее решение для мониторинга влажности почвы, основанное на характеристиках вашей почвы, сельскохозяйственных культур, ирригационных систем, организации местности и управления полем. Программное обеспечение обеспечивают наземным датчикам точные измерения содержания влаги в почве, температуры и засолености почвы на нескольких уровнях по профилю почвы. На фото: слева - iMETOS ECO D3, справа - установка профильного зонда на кукурузном поле Как данные хранятся, рассчитываются и отображаются? Все измеренные данные передаются на платформу Fieldclimate и могут быть доступны как в удобном мобильном приложении, так и через web интерфейс. Справа приведен пример уровня влажности почвы в корневой зоне в режиме реального времени на глубине датчика на каждые четыре дюйма (составной график). Расчет среднего графика влажности почвы корневой зоны определяется пользователем, где верхний полный объем известен как полная точка или полевая емкость, а нижний объем или точка пополнения. Нижний график представляет собой непрерывное измерение дождя и суточного ET0. Влажность почвы и климатические данные с разных точек зрения с платформы Fieldclimate Полив кукурузы и сои - варианты использования 1. Оптимальные результаты от производства орошаемой кукурузы Кукуруза нуждается в большом количестве влаги и отсутствии стресса, чтобы максимизировать урожайность. Правильный выбор времени для этого полива имеет решающее значение. Важно сохранять правильное количество влаги в течение сезона, избегая любого дефицита воды и поддерживая желаемое содержание влаги в активной корневой зоне. Предыдущие исследования показали, что минимизация стресса от влаги в корневой зоне может повысить урожайность на 10-25%, что может принести фермеру более 4: 1 отдачу от инвестиций. Чтобы получить оптимальные результаты от производства орошаемых культур, ирригатор должен быть в состоянии предсказать наступление точек нехватки воды для растений. Он должен рассчитать количество воды, потерянной из корневой зоны, чтобы определить объем, который будет применен при следующем поливе. На диаграмме показаны цветные кодировки по балансу влажности, поэтому пользователи могут четко видеть диапазон влажности почвы для оптимального управления - красный (дефицит), зеленый (зона комфорта) и синий (избыточная влажность почвы). Для того, чтобы иметь возможность получить эти данные и принять правильное решение о том, когда и сколько воды надо применить для поддержания здоровья растений и без лишних потерь ресурсов как раз и нужна такая качественная, точная и надежная технология. 2. Важность сроков полива у сои На соевых бобах также очень важно для урожая время ирригационных событий. В большинстве случаев орошение может происходить очень рано и в конце вегетации, и, в частности, орошение в конце сезона может повысить урожайность и улучшить здоровье растений. Сосредоточив внимание на более тяжелых зонах в каждом поле, производители могут быть спокойны, что, их наиболее подверженные стрессу почвы подвергаются надлежащему орошению и также и остальные зоны будут хорошими. График слева показывает влажность почвы на отдельных глубинах в почвенном профиле в течение четырех недель. Увеличение графика показывает ступеньки, вызванные извлечением воды растениями в дневное время. Это означает, что корни активны на этой глубине, а его отсутствие означает, что корни неактивны. Таким образом, может быть известно количество воды, используемой растением на каждой глубине. В этом примере ступенька присутствует в трех верхних датчиках, но не в трех нижних. Поэтому корни активны только в верхних трех датчиках, и это орошение производилось с нужным количеством воды. Фертигация (одновременное внесение жидких удобрений) должна проводиться также в активной корневой зоне, что позволяет увеличить поглощение питательных веществ культурой и уменьшает вероятность попадания химических веществ в воду и повышает урожайность. Снимок полевого климата, показывающий данные влажности почвы профильного зонда с 6 датчиками - период времени 30 дней. Запас доступной воды (PAW) Платформа Pessl Instruments Fieldclimate имеет расширенные инструменты для дополнительного расчета SUM (суммарной), AVG (среднее значение) и доступной воды для растений (PAW) по корневой зоне, что обеспечивает одно единственное нормализованное значение для каждого датчика влажности почвы с цветовой индикацией (сухой: PAW <0 нормально: PAW 0-100, мокрый: PAW> 100). Датчики в корневой зоне можно суммировать, чтобы получить одно значение. На графике ниже представлены изменения суммарного содержания воды для трех верхних датчиков за четыре дня. После подъема количество воды падает в течение дня и ночи, причем скорость падения в течение дня больше, чем ночью: колебания говорят о том, сколько воды поглощает растение днем и ночью. Когда почвенная вода легко доступна, ежедневные колебания влаги обусловлены погодой, и как только не происходит извлечение воды из растений, культура начинает испытывать нехватку воды. Скриншот FieldClimate с суммированными тремя верхними датчиками В результате избыточного орошения питательные вещества вымываются через почву, и может развиться неглубокая корневая система. Это не помогает растению во время жары или засухи по сравнению с растением с глубоким корневым основанием. Данные по влаге на вертикальном профиле показывают избыточное орошение. Преимущества использования решений для мониторинга влажности почвы и управления орошением Лучшее знание того, когда начинать и останавливать орошение, поможет защитить самый важный ресурс - воду. Запускайте свою систему орошения, когда растения просят питание, чтобы избежать вымывания удобрений и экономии энергии, не жертвуя качеством и урожайностью. Как видно из приведенных выше примеров, используя технологические решения для мониторинга влажности почвы и управления орошением, вы сможете: сохранить воду сохранить удобрения сократить расходы иметь более высокую доходность иметь лучшее качество урожая иметь более здоровый урожай обеспечьте свой урожай сэкономить время меньшее воздействие на окружающую среду. Литература: [1] Р. Суй и др., «Планирование полива с использованием датчиков влажности почвы», журнал «Сельскохозяйственные науки»; Том 10, № 1; 2018 [2] Б. Кобленц, «Датчики влажности помогают прекратить орошение сои», 2016 [3] Пример из практики: Iowa Corn 201 [4] С. Миллер и Ю. Донг, «Использование измерителей влажности почвы для дополнения планирования полива», 2019 [5] Sentek Technology, тематические исследования

Планирование производственных процессов на сахарном заводе требует точного отслеживания объемов сахарной свеклы, которые обычно определяются традиционными методами, не всегда удовлетворяющими запросы заказчика в отношении производительности и точности. Мы решили исправить ситуацию, произведя расчет объема свеклы для агрохолдинга по цифровым метрическим моделям рельефа местности, полученным с помощью съемки открытых хранилищ беспилотным летательным аппаратом. Из 30 тыс. га полей заказчика был исследован участок площадью 10 тыс. га, расположенный в Воронежской области. Поставленные задачи Основная задача проведенного обследования – выявление общих объемов кагатов свеклы, хранящихся на открытом поле. Точные данные, получаемые во время съемки с беспилотника, необходимы, для того чтобы определить, достаточно ли продукта для собственного сахарного завода и контроля за его хищением. В случае если кагатов не хватает для переработки, то предприятие будет их закупать. В качестве подзадачи заказчик выделил необходимость в проведении аналитической работы с целью выявления объем потерь корнеплодов во время сборки и доставки урожая до складов. План работы От заказчиков перед началом исследования был предоставлен только файл с выделенным полем и информацией, что там расположены кагаты, поэтому для определения их общих объемов нужно было создать ортофотоплан и 3D модель исследуемого объекта. Чтобы не облетать все поле, было принято решение сделать обзорные фото с высоты 500 м. Затем по ним определить местоположение кагат и эти точки отобразить на карте поля, на основе которых выстроить полетный маршрут. Такой подход позволяет сократить время обследования за счет облета территории только в области расположения хранилищ – преимущественно в центре и по периметру поля. В дальнейшем, обследование территории планировалось проводить по разработанному маршруту путем облета участка на высоте около 100 метров, что позволяет получить фотографии высокого качества (1см/пикс) и перекрытие между снимками минимум 60×60%. Состав группы и применяемое оборудование Исследовательская группа включала в себя стандартную команду из двух операторов компании «Альбатрос» и двух представителей от заказчика, которые отслеживали алгоритм работы с беспилотником. Обследование проводилось с помощью беспилотного самолета «Альбатрос М5» с полезной нагрузкой в виде фотоаппарата Sony а6000 с объективом 50 мм. В качестве дополнительного оборудования использовалась компактная и удобная для транспортировки катапульта, необходимая для взлета БПЛА. Условия проведения обследования Обследование проводилось в сложных условиях при порывистом ветре со скорости ветра до 15 м/с, которая во время порывов достигала 20 м/с. Полет совершался в центре по системе крест на крест, а затем по периметру. Поэтому аппарат работал с разных сторон по отношению к ветру, что вносило свои изменения в проведение фотосъемки: при ветре со спины скорость относительно земли повышалась до 120 км/ч, при прямых порывах она снижалась до 20 км/ч, при ветре с боковой стороны аппарат сносило в сторону от заданной траектории. Из-за плохой курсовой устойчивости понадобился повторный облет одной и той же территории для уточнения результата. Но, анализ полученных данных показал, что даже при наличии сильного ветра уже после первого облета удалось получить очень качественные результаты. Взлет и посадка также прошли без проблем. Из-за низкой границы облаков, находящейся в пределах 150-200 метров над рельефом, во время съемки не было возможности повысить высоту и увеличить производительность аппарата. Но, пяти часов запаса времени «Альбатроса М5» полностью хватило для выполнения поставленной задачи. Алгоритмы обработки информации Для сшивки фотографий использовалась программа Metashape Professional, которая позволяет получать точный результат даже при перекрытии в 40%. Весь процесс проводился по определенному алгоритму: 1. Фотография с обозначенными геотегами, формируемыми с помощью лога полета и компиляции, загружаются в программу. 2. Производится программное выравнивание снимков и построение разряженного облака точек. 3. Вручную удаляются шумы с облака точек, и проводится его оптимизация с автоматическим сглаживанием краев и заполнением пустот. 4. Автоматически создается плотное облако точек из разряженного с повышением плотности в десятки раз и сохранением качества изображения (на 1 тыс. фото около 100 млн. точек). 5. Осуществляется программное построение карты высот и ее наложения на плотное облако. На этом же этапе определяются высоты, разница в которых затем обозначается цветом. 6. Визуально определяется область с возвышениями по всему периметру, и высчитываются объемы этих возвышений по отношению к ближайшим низшим точкам обследуемой области. Итогом обработки информации является визуальный контент, включающий электронные таблицы Excel, 3D-модель, фотографии кагатов с высоты полета, фотографии карты высот с цветным зонированием и фотографии из программы с обрисовкой размеров кагатов. Результаты обследования В результате проведенного обследования были получены следующие данные: на 10 000 гектарах земли расположены 4 230 кагатов разного размера и высотой до 5 метров. Общим объемом 510 тыс. кубов. По сделанным расчетам мы определили наличие около 710 млн. тонн корнеплодов к которым применили коэффициент усадки кагатов за время лежания на поле и в итоге получили 504.6 млн. тонн, что соответствует объемам собранной свеклы. Во время анализа показателей была выявлена разница, составляющая всего несколько десятков кубов (около 100 тонн), которая сошлась с разницей в данных заказчика. Все работы по измерению объемов корнеплодов (съемка, обработка результатов) заняли 7 календарных дней. Обследование позволило полностью решить проблему заказчиков и выполнить их первоочередную задачу – произвести точный и быстрый расчет объемов кагатов на полях, для обеспечения постоянной работы завода.

В текущей ситуации пандемии в мире и России чрезвычайно важно максимально ограничивать контакт сотрудников друг с другом. В разгар сезона в такой отрасли как сельское хозяйство сделать это за короткое время сложно, но можно. На помощь приходят цифровые технологии, которые заменяют привычный обмен информацией при личном контакте, обменом информацией через цифровые платформы. За счет этого эффективность работы повысится и при этом будут соблюдаться требования безопасности. В текущей ситуации внедрение цифровых технологий в хозяйстве может пройти легче и быстрее чем обычно, так как люди будут понимать, что это повысит их безопасность и будут готовы перестроить свой привычный рабочий процесс ради этого. Как будут работать удаленно сотрудники разных направлений в хозяйстве? Главному агроному не нужно будет лично контролировать своих подчиненных. Он сможет отслеживать их работу по добавленным полевым осмотрам с фотографиями и выдавать советы и рекомендации прямо через облачный сервис. При этом большинство рекомендаций будут формироваться автоматически и ему нужно будет просто утвердить их. Также все агрономы смогут работать в сервисе в полях в любое время дня за счет мобильного приложения, которое позволит им это делать. Учетчик сможет вести учет полевых работ из любой точки земли, в том числе удаленно из своего дома, так как вся необходимая для этого информация будет сразу же доступна в облачном сервисе. Бухгалтера будут автоматически получать информацию по работам на полях, как только учетчик внесет ее в сервис и за счет этого смогут быстро рассчитывать зарплату, без каких либо взаимодействий с учетчиком. Служба безопасности сможет также находиться вне офиса, получая уведомления о тревожных событиях и реагируя только на них. Юристам не нужно будет находиться рядом с документами по кадастровым участкам, ведь вся необходимая информация доступна в сервисе, а для получения информации по новым участкам из Росреестра нужно только знать номера этих участков. Экономисты смогут могут работать удаленно и анализировать отчеты, сформированные на основе данных, постоянно добавляемых в облачный сервис. У экономистов будет возможность корректировать планы с помощью сервиса контроля хозяйства, либо выдавать рекомендации по их корректировке. Руководители смогут видеть сводные отчеты и понимать текущую ситуацию в хозяйстве и какие управленческие решения нужно принять, без проведения совещаний и личных контактов со своими сотрудниками. Таким образом большинство сотрудников смогут практически полностью исключить свои контакты с коллегами, а все взаимодействие с ними перенести в цифровой мир через облачный сервис История поля. Конечно, это идеальная структура, которая в реальном производственном процессе будет отличаться, и в случае каких-либо форс-мажоров личные контакты все равно будут необходимы. Но в то же время цифровые технологии могут реально уменьшить их количество, сведя их практически к минимуму. И плюс ко всему после завершения эпидемии в России сотрудники уже не захотят возвращаться к старым методам работы, так как уже привыкнут к удобству и автоматизации многих процессов в облачном сервисе, а это сразу же отразится на эффективности всего сельскохозяйственного производства. Сейчас лучший момент для того чтобы начать внедрять цифровые технологии в свое производство и если вы долгое время откладывали этот процесс, то приступить стоит уже сегодня.

Этот вопрос волнует очень многих, внедряющих системы автоматического учета работ на сельскохозяйственных предприятиях. Специалисты понимают, что переходить на автоматический расчет обработанных площадей надо, но в то же время боятся, что “что-то пойдет не так” и обнаружатся неточности в расчете площадей и в зарплате. Отвечать за все, естественно, придется руководителям проекта, поэтому стоит подходить к вопросам внедрения максимально осторожно. Основные проблемы, влияющие на точность расчетов, делятся на 3 группы, связанные с: 1. качеством оборудования, либо качеством его монтажа; 2. точностью спутниковых сигналов; 3. неточностями в расчетах программного обеспечения. Проблемы первых двух групп выявляются путем визуального анализа треков работы техники. Если при анализе треков наблюдается стабильное отклонение движения техники от ее реального движения, то в большинстве случае это вызвано смещением антенны терминала, принимающей спутниковый сигнал, относительно середины техники. Данная проблема может быть решена программным путем, за счет переноса координат при расчетах. Если же при анализе треков, отклонения движения техники случайны и не поддаются какой-либо логике, то это уже отклонения из-за скачков спутникового сигнала, обусловленные классом точности устройства мониторинга. Точность позиционирования стандартных терминалов мониторинга техники находится в пределах до 5 метров, что конечно не может не сказываться на расчете обработанных площадей. Недавно на рынке появились терминалы с заявленной точностью до 1 метра, но их использование только начинается и пока единично. Что же можно сделать для повышения точности? Первый путь: железо. Подключаемся к качественным системам навигации (Trimble и т.д.). Большинство современных терминалов позволяют получать координаты с таких систем по технологии NMEA. Это позволяет повысить точность сигнала до точности систем навигации, погрешность которых практически всегда не хуже 30 см. С такой точностью расчет обработанных площадей не будет вызывать каких либо вопросов. Второй путь: программы. Если нет возможности подключения к системам навигации, то решим эту проблему программным путем. В этом случае поможет аналитика выполненных работ и автоматическое «дотягивание» обработанной площади до площади поля. Суть «дотягивания» состоит в автоматическом увеличении обработанной площади до площади поля, в случае прекращения работ на поле и соответствия обработанной площади 95% и более от площади поля. В этом случае оставшиеся 5% списываются на погрешность средств измерения и пропорционально распределяются между механизаторами, работающими на поле. При проведении такой аналитики важен объем накопленных данных и понимание что и как анализировать. Необходимо взять завершенные операции по полям за определенный период времени, получить рассчитанную обработанную площадь по данным операциям и определить: какие поля чаще всего недообрабатываются – скорее всего у них есть проблемы с точностью контуров – необходимо актуализировать границы данных полей; какие единицы техники чаще всего недообрабатывают поля – скорее всего у них есть проблемы с точностью сигнала – по данным единицам обязательно необходимо «дотягивать» обработанную площадь до полной площади поля; какие механизаторы чаще всего недообрабатывают поля – скорее всего виновато качество работы самих механизаторов – необходимо провести работу с кадровым составом. Такой несложный анализ можно провести и по историческим накопленным данным, что позволит оперативно выявить причины неточных расчетов обработанных площадей и определить объекты, которые необходимо включать в алгоритм «дотягивания» площадей. Последняя группа проблем, вызванная неточностями в расчетах используемого программного обеспечения, выявляется очень просто. Для этого необходимо провести ручные измерения площадей, с помощью рисования полигонов на карте (стандартный инструмент, доступный практически во всех системах, например в Истории поля) и сравнить их результаты с данными автоматического расчета программного обеспечения. Любые неточности сразу же будут видны. Конечно существует целый ряд более мелких проблем в автоматическом расчете площадей и в целом в организации процесса автоматического учета. Но большинство данных проблем не оказывает значительного влияния на результаты расчетов и решается в процессе использования автоматического учета. Внедрение автоматического учета выполняемых работ и расчета заработной платы позволит повысить эффективность управления сельскохозяйственным предприятием. Опираясь на точную аналитику (качество работы техники, оптимальность ее загрузки, эффективность использования ТМЦ и т.д.) руководитель сможет принимать взвешенные решения и сразу видеть результат.

Использование большей части современных технологий в области точного земледелия невозможно без электронных карт полей

Длительное время в производстве сельского хозяйства основными вариантами обработки культур и почвы, являлись классические наземные методы. Но, в последнее время их активно вытесняют экономически выгодные сельскохозяйственные беспилотные летающие аппараты. Высокотехнологичные агродроны с распылителем позволяют оптимизировать вложения и увеличить итоговую урожайность, за счет автоматизации процесса внесения удобрений и выполнения ряда других работ, необходимых для успешного ведения сельского хозяйства. Применение современных сельскохозяйственных беспилотников дает возможность с минимальными трудозатратами повысить продуктивность производственного процесса, из-за чего их все чаще применяют в фермерских хозяйствах в России, Китае, США, Бразилии и странах Европы. Что такое агродроны? Агродроны для сельского хозяйства представляют собой высокотехнологичное оборудование с простой конструкцией и принципом работы. Это мультироторное устройство с четырьмя и более винтами, половина из которых вращается по часовой стрелке, а вторая половина – в противоположную сторону. За счет своего движения, каждый из винтов гасит момент вращения другого винта, в результате чего дрон легко поднимается вверх. Маневренность беспилотного устройства обеспечивается изменением скорости вращения винтов, которая регулируется системой автоматического полета. Для стабильной работы в режиме зависания, агродрон оснащают стабилизирующим оборудованием, в качестве которого используются гироскоп с GPS или RTK приемником, система фиксации отклонений аппарата, датчики давления и машинное зрение. Технические возможности сельскохозяйственных дронов зависят от оборудования которое в них установлено: акселерометр, отвечающий за сохранение горизонтального положения без отклонения в плоскости; ультразвуковые датчики или сонары, применяемые для полетов агродронов на небольшой высоте, автоматической посадки и облета препятствий; бародатчик, предназначенный для фиксации дрона на определенной высоте; автопилот, позволяющий совершать полет по заранее запланированному маршруту с позиционированием беспилотника в заданных точках и возврата агродрона на точку взлета. Управление дроном и опрыскивателем, может осуществляться не только с пульта дистанционного управления, но и смартфона или планшета. Для чего применяют сельскохозяйственные беспилотники? Еще несколько лет назад, дроны применялись в сельском хозяйстве всего на 2% всех угодий страны, в последние годы этот показатель стремительно увеличивается, благодаря широким возможностям устройства. Технологическое оснащение и высокая точность выполнения операций, позволяет использовать квадрокоптеры для внушительного перечня работ: 1. Высадка семян. Данная технология только зарождается и пока используется в основном в лесном хозяйстве. За один час высаживается около 1000 семян. 2. Внесение трихограммы. Трихограмма - это очень мелкие насекомые, которые паразитируют на других вредителях и за счет этого помогают бороться с ними. За счет своих размеров она идеально подходит для внесения с беспилотников. В день один аппарат способен внести трихограмму на площадь до 2 000 га. 3. Опрыскивание урожая. Опрыскивание с помощью дронов эффективно на небольших размеров полях, либо при обработке проблемных очагов на полях. Для выявления проблемных зон используется предварительный облет беспилотника с установленной фотокамерой. При сплошной обработке больших полей эффективно использовать дроны в связке из 4-5 единиц одновременно. Производительность обработки полей одним аппаратом в день - до 80 га. 4. Полив насаждений на ограниченных участках. 5. Доставка и распыление удобрений. Внесение удобрений с помощью дронов менее популярно чем внесение СЗР в связи с более большими нормами внесения. Для внесения дронами эффективно использовать микроудобрения. При этом на больших площадях необходимо провести предварительный анализ поля для построения карт дифференцированного внесения. Так как при сплошном внесении использовать дроны не целесообразно. Производительность внесения удобрений дронами - до 50 га в день. 6. Генерация тумана. В этом случае на дрон устанавливается специальный комплекс для генерации тумана, что позволяет повысить качество обработки посевов. Однако из-за веса системы генерации тумана производительность работ снижается. Производительность обработки полей одним аппаратом в день при генерации тумана - до 30 га. Преимущества дронов К основным преимуществам агродронов можно отнести: Снижение временных затрат. Испытания и практическое использование дронов показало, что благодаря широкой зоне распыления, они могут произвести обработку 4-6 га за 20 минут полета. Функциональность. БПЛА, оснащенные вместительным жидкостным баком и распылителем, способны транспортировать в любую точку поля и труднодоступные места, пестициды или удобрения, и осуществлять их точную дозировку и равномерное распыление. Экономия финансов. Сокращение затрат на эксплуатацию наземной спецтехники и горюче-смазочных материалов. Маневренность. Агродроны способны быстро реагировать на препятствия и огибать их, поэтому могут использоваться во фруктовых садах, лесах, горах. Широкие возможности. Для эффективной работы в дронах предусмотрены разные режимы построения маршрута и разнообразные системы распыления. Кроме этого, агродроны могут автоматически записывать точки остановок, возвращаться к месту старта и продолжать распыление с того участка, где ранее закончили работу. Простота использования дрона, с чем справится любой человек после небольшого обучения. Недостатки беспилотников Несмотря на все положительные моменты, беспилотники для опрыскивания имеют ряд недостатков: Ограниченное время полета, которое в зависимости выполняемых операций агродрона, не превышает 30 мин. Небольшая мощность, позволяющая поднимать около 12 кг груза. Объем бака до 12 литров. Зависимость от погодных условий, так как агродрон можно запускать только при умеренном снегопаде или дожде, и ветре со скоростью до 8 м/сек. Многие, к недостаткам относят и первоначальную затратность проекта, включающего приобретение беспилотника, программного обеспечения и обучение оператора. Но, как показала практика последних лет, сделанные вложения окупаются уже в первый год активного использования агродронов в сельском хозяйстве. В последнее время заметна тенденция постепенного снижения стоимости беспилотных летающих аппаратов и увеличение количества предложений профессиональных услуг с применением дронов. Кому подходят дроны? По мнению экспертов в ближайшем будущем агродрон станет таким же необходимым, как культиватор или комбайн. Уже сегодня AgroDrone применяется агрономами различных сельхозпредприятий. Из-за ограничения времени полета, аппарат не может обрабатывать поля и полноценно конкурировать с автоматизированными наземными методиками опрыскивания, но оптимально подойдет для небольших площадей, виноградных террас, плодовых садов. Агродроны отлично справляются с обработкой риса, пшеницы, овощей. В первую очередь, их рекомендуется использовать мелким и средним фермерским хозяйствам. Заказать дрон для решения ваших задач можно здесь.