Rolnictwo precyzyjne – sygnał GPS w prowadzeniu maszyn rolniczych

03 kwiecień 2017 07:33

Redakcja

technika rolnicza rolnictwo precyzyjne0004

GPS (Global Positioning System) to system nawigacji satelitarnej stworzony przez Departament Obrony USA, pierwotnie system był przeznaczony wyłącznie przez wojsko. Komercyjnie sygnał GPS zaczęto wykorzystywać początkowo w lotnictwie a sam sygnał był zakłócany w taki sposób, że jego dokładność wynosiła do 100 metrów. W 2000 roku USA zaprzestało zakłócania sygnału GPS, dzięki czemu dokładność dla użytkowników cywilnych wynosiła kilka, do 20 metrów.

System GPS obejmuje swoim zasięgiem całą kulę ziemską a konkurencyjnymi systemami / sygnałami jest rosyjski GLONASS, europejski Galileo, chiński Compass i indyjski IRNSS.

Korzystanie z sygnału GPS jest bezpłatne, a proste nawigacje samochodowe kosztują kilkaset złotych. Pojawia się za tym pytanie dlaczego systemy i urządzenia dla rolnictwa precyzyjnego są tak drogie? Najprostsze urządzenia stosowane w rolnictwie to wydatek 4-5 tys. złotych netto. Najdokładniejsze systemy prowadzenia równoległego to dziesiątki tysięcy złotych. Ponadto dochodzą opłaty za korzystanie z sygnału korekcyjnego lub koszt zakupu stacji bazowych RTK.

Odpowiedzią na to pytanie jest po pierwsze dokładność wykorzystywanych urządzeń, które muszą być wysokiej jakości i o najwyższych parametrach. Po drugie skala produkcji. Produkt, który rocznie sprzedaje się w dziesiątkach milionach sztuk jest tańszy niż ten, na który zapotrzebowanie jest tysiąc razy mniejsze, choćby koszty stworzenia oprogramowania dla rolnictwa rozkładają się na mniejszą liczbę klientów.

Zalety zastosowania systemów automatycznego prowadzenia oraz systemów wspomagających operatora

Systemy automatycznego kierowania oraz systemy manualne stają się standardem w wielkoobszarowych gospodarstwach, a nawet decydują się na nie rolnicy uprawiający blisko 100 ha. Jest to wciąż technologia bardzo droga i zapewne długo tak pozostanie, dlatego mimo licznych zalet stosowania sygnału GPS w rolnictwie, wielu gospodarstwom nie opłaca się inwestować w tą technologię.

Wśród zalet automatycznych i manualnych systemów kierowania należy wymienić:

możliwość wykorzystania technologii w siewach i sadzeniu, opryskach, nawożeniu mineralnym a nawet nawożeniu organicznym, wapnowaniu czy pracach na użytkach zielonych;
ograniczenie kosztów paliwa, środków ochrony roślin, nawozów, materiału siewnego;
możliwość tworzenia map plonu, które można wykorzystać do tworzenia map nawożenia i precyzyjnego stosowania nawozów;
możliwość przystosowania starszych ciągników i maszyn do systemów automatycznego prowadzenia;
optymalizację wykorzystania szerokości roboczych maszyn - ograniczenie powierzchni tzw. nakładek;
zmniejszenie ilości czasu potrzebnego na wykonanie zabiegów czy upraw;
zwiększenie komfortu pracy a nawet umożliwienie pracy w mgle czy nocą;
zmniejszenie kosztów a w konsekwencji większy zysk gospodarstwa.

Traktor John Deere 8345R z agregatem Horsch Tiger 5 AS, uprawa ścierniska po kukurydzy z wykorzystaniem darmowego sygnału korygującego

Rodzaje sygnałów GPS w rolnictwie

Sygnał korekcyjny EGNOS jest dostępny bezpłatnie i zapewnia dokładność pomiędzy poszczególnymi przejazdami na poziomie do ± 40 cm. Sygnał EGNOS nie jest zalecany do siewów a co za tym idzie, nie nadaje się do zakładania ścieżek technologicznych. Sygnał EGNOS sprawdza się i jest zalecany w takich pracach jak:

zabiegi ochrony roślin;
aplikacja nawozów mineralnych;
rozlewania gnojówki, gnojowicy, pofermentu,
rozrzucania obornika;
rozsiewu wapna.

W opryskach fungicydowych i insektycydowych na plantacjach warzyw w mojej opini dokładność sygnału EGNOS może być zbyt mała. Wystarczy niedopryskać kilka krzaków ziemniaka na zarazę, aby choroba bo tygodniu objęła ponownie całą plantacje.

Wyświetlacz John Deere GreenStar, oprysk z wykorzystaniem darmowego sygnału EGNOS

Sygnał korekcyjny RTK zapewnia obecnie najwyższy dostępny poziom dokładności prowadzenia maszyn (dokładność na poziomie do ± 2 cm). Do korekcji sygnału wykorzystywane są stacje bazowe RTK, których zasięg w zależności od mocy stacji RTK i topografii terenu wynosi 15-30 km. W zaniżeniach terenu lub w pobliżu lasów sygnał ze stacji RTK może być zakłócany i ginąć, dlatego na rynku dostępna jest technologia Mobile RTK wykorzystującą technologię komórkowej telefonii satelitarnej w celu korygowania sygnału w trakcie pracy.

Schemat funkcjonowania sygnału korekcyjnego typu RTK Mobile, grafika: http://www.claas.pl

Sygnał korekcyjny z stacji bazowych RTK wykorzystuje się zarówno do prac nie wymagających dużej dokładności jak i zadań wymagających najwyższej precyzji, takich jak:

sadzenie upraw rzędowych;
siewy zbóż, rzepaku, kukurydzy;
pasowa uprawa gleby.

Innymi dostępnymi sygnałami w ofercie producentów urządzeń do rolnictwa precyzyjnego i prowadzenia równoległego są SF1, SF2, RTX, OMNISTAR.

Systemy jazdy równoległej – systemy automatyczne i manualne

Najprostsze i najtańsze urządzenia wspomagające operatorów maszyn rolniczych to urządzenia typu Light-bar i Parallel-tracking, w ich skład wchodzi antena odbierająca sygnał GPS oraz panel / wyświetlacz. Operator jest informowany o konieczności korekty toru jazdy za pomocą diod lub informacji wskazanych na terminalu wyświetlacza.

Omawiane w tym miejscu urządzenia pozwalają na wykorzystywanie pełnej szerokości roboczej maszyn rolniczych oraz redukuje pokrywających się sąsiednich przejazdów. Wykorzystanie urządzeń typu Light-bar i Parallel-tracking to: uprawa gleby, nawożenie mineralne i organiczne, rozsiewanie wapna.

Urządzenie typu Light-bar - COPILOT CLAAS wskazuje za pomocą diod odchylenie od lini prostej, foto: http://www.claas.pl

Systemy automatyczne AutoTrack składają się z anteny odbierającej skorygowany sygnał GPS, wyświetlacza oraz kierownicy elektrycznej. Co ciekawe cale zestawy wraz z kierownicą można bardzo szybko zamontować i korzystać z nich na kilku maszynach tj. ciągniki, kombajny, opryskiwacze.

Systemy jazdy automatycznej to rozwiązania najdroższe ale najbardziej uniwersalne i pozwalające osiągnąć najwyższą precyzję przy minimalnym zmęczeniu operatorów maszyn.