Анализ систем и оборудования спутникового мониторинга качества работы мобильной сельскохозяйственной техники

Анализ систем и оборудования спутникового мониторинга качества работы мобильной сельскохозяйственной техники

Р.М. Баширов, д.т.н., профессор, Ф.Р. Сафин, к.т.н., Р.Ж. Магафуров, преподаватель, Р.Р. Юльбердин, магистрант, ФГБОУ ВО Башкирский ГАУ

Себестоимость сельскохозяйственной продукции, в частности растениеводческой, во многом определяется качеством работы применяемой при её производстве мобильной сельскохозяйственной техники. В связи с этим контролю качества работы этой техники уделяется серьёзное внимание.

Контроль качества работы может проводиться разнообразными способами. Наиболее эффективно его можно вести, ориентируясь, кроме всего прочего, на удельный расход топлива (на единицу выполненного объёма работ), используя известные способы. В последние годы всё чаще стали использовать системы спутникового мониторинга (ССМ). Точность контроля необходимых параметров при ССМ зависит от качества используемых при этом приборов, программно-аппаратных комплексов и мобильной связи.

Цель исследования — выявление оптимальной системы спутникового мониторинга работы мобильной сельскохозяйственной техники.

Материал и методы исследования. Нами были проанализированы три наиболее распространённые ССМ по качеству их работы, надёжности, точности и стоимости. Выбранные для исследования системы были условно обозначены через «А», «Б» и «В». ССМ «А» и «Б» относятся к системам, представляющим собой законченные решения. Диспетчерский программно-аппаратный комплекс этих систем не устанавливается на компьютер пользователя, в связи с этим они используются только в режиме online с выходом на соответствующий интернет-ресурс. Система «В» имеет бортовые навигационные терминалы (контроллеры), совместимые с другими программно-аппаратными комплексами. Диспетчерский программно-аппаратный комплекс системы «В» реализован в двух версиях — десктопной (устанавливаемой на компьютер и позволяющей работать в режиме offline) и WEB-версии (с доступом к данным с мобильного устройства).

Результаты исследования. Исследование проводили на одном и том же мобильном агрегате.

Данные, полученные с контроллеров, отслеживали с использованием их диспетчерского программно-аппаратного комплекса.

Погрешности полученных данных определяли методом хронометража событий. Они указаны в таблице 1.

Как видно, ССМ «А» и «Б» отличились большими погрешностями — у ССМ «А» они были обусловлены периодическим отсутствием сигнала, а у «Б», вероятно, недоработанностью программно-аппаратного комплекса.

Наряду с рассмотренными параметрами важную роль для сельскохозяйственного производства играет наличие зон покрытия сотовой связи. Анализ этих зон показал, что около 30% сельхозугодий Республики Башкортостан находится в зонах слабой или вообще отсутствующей сотовой связи. С учётом этого с целью определения объёма внутренней памяти рассматриваемые контроллеры ССМ анализировали и для случая отсутствия сигнала сотовой сети. Наибольшую продолжительность записи получали при использовании контроллера ССМ «В» (более двух месяцев). Данный период может варьироваться в зависимости от количества подключённых датчиков к контроллеру, интенсивности их работы и периодичности их опроса.

Сравнительный анализ технических характеристик оборудования и функциональных возможностей программного обеспечения ССМ производился с использованием их паспортных данных.

При этом учитывали, что используемые аппаратно-программные комплексы ССМ должны обеспечивать возможности учёта конструктивных параметров машинно-тракторных агрегатов и их настройки под необходимые требования, использования карт полей, составленных с расчётом площадей, количество используемых шаблонных отчётов, срока хранения данных и др. Результаты анализа представлены в таблице 2.

Как видно по таблице, предъявляемым требованиям наиболее полно удовлетворяет ССМ «АвтоГРАФ» производства ГК «ТехноКом» (вариант «В»), тем более что она имеет комплекс настроек

1. Экспериментальные данные по исследованным ССМ

Оцениваемый показатель ССМ

«А» «Б» «В»

Количество случаев отсутствия сигнала 2 0 0

Погрешность относительно показаний одометра, % 37,5 8,7 3,9

Погрешность определения времени движения, % 55,6 22,8 1,1

Погрешность определения максимальной скорости движения, % 1,5 0 1,5

Однократная погрешность местонахождения и траектории движения, м до 100 до 25 до 30

2. Общая характеристика контроллеров и программного обеспечения ССМ

Параметр ССМ

«А» «Б» «В»

Количество входов/выходов Количество интернет-карт Количество шаблонных отчётов Настройка шаблонов отчётов 7/2 3 4 7/2 1 4 8/2 12 25 +

Экспорт отчётов в другие форматы PDF, HTML MS Excel, CSV MS Excel, DBF БД, SQlite

Срок хранения истории Внутренняя память (количество записей) Порт CAN Порт RS232 Порт RS485 Подключение камеры фотосъёмки Подключение камеры видеосъёмки 2 мес. около 61440 + + + нет данных нет данных + опция + бессрочно более 270000 + + + опция опция

Доступ в систему с мобильного телефона Дистанционное перепрограммирование контроллера Расчёт площадей Создание электронных карт полей, контрольных точек и полигонов Разбивка данных транспортных средств на рейсы Настройка списка водителей Настройка конструктивных параметров мобильной техники Ориентировочная стоимость комплекта оборудования, руб. + + 8500 6000 + + + + + + + 11000

Рис. 1 - Трактор Агромаш 85ТК с датчиками расхода топлива:

1 - дополнительная ёмкость с ДУТ ТКЬ8-Ь; 2 - проточный расходомер ПБМ-90А-Р; 3 - трёхходовой кран; 4 - топливный насос высокого давления; 5 - основной топливный бак трактора

Рис. 2 - Диалоговое окно системы «АвтоГРАФ»:

1 - строка меню; 2 - панель быстрого доступа; 3 - карта (траектория движения); 4 - показания ДУТ; 5 - показания проточного расходомера

и снабжена широким спектром инструментов, необходимых для решения разнообразных практических задач [1, 2].

Более простые и дешёвые системы, работающие только в режиме online (аналогичные «А» и «Б»), могут найти применение для решения сравнительно простых задач, например контроля местоположения, движения и работы используемых агрегатов и их отдельных систем.

Точность определения расхода топлива при любых системах зависит в первую очередь от при-

нятого способа контроля. Оптимальный способ может определяться с ориентацией на особенности конструкции топливной системы. Наиболее широко используются датчики уровня топлива (ДУТ), устанавливаемые в бак машины. Погрешность их, по литературным данным, не превышает 1%. При установке датчиков этого типа желательно, чтобы объём топливного бака был не менее 100 л и обеспечивалась возможность его быстрого демонтажа с транспортного средства или свободный доступ к его верхней части [3, 4]. Могут использоваться

и проточные расходомеры, устанавливаемые непосредственно в топливную систему мобильной техники и требующие высокой чистоты топлива (от посторонних примесей).

На некоторых мобильных агрегатах приемлемым может оказаться и штатный датчик уровня топлива, подключаемый к контроллеру непосредственно или через САК-шину. Погрешность его несколько выше, но значительно ниже стоимость реализации [5].

Качество работы расходомера топлива целесообразно исследовать в комплексе с используемым программно-аппаратным комплексом ССМ. С использованием ССМ «АвтоГРАФ» были исследованы проточный расходомер марки DFM-90A-P (производства СП «Технотон»-ЗАО) и ДУТ TKLS-L (ГК «ТехноКом»). Исследование проводили на агрегате с трактором Агромаш 85ТК и плугом ПЛН-3-35 с последовательным подключением датчиков. Топливо из дополнительной ёмкости с ДУТ поступало в систему питания дизеля через проточный расходомер (рис. 1). Было предусмотрено и питание двигателя топливом через трёхходовой кран 3 непосредственно из основного бака трактора 5.

Фактический расход топлива определяли методом долива топлива в дополнительную ёмкость с ДУТ (через определённые интервалы времени). Замеры производили при пахоте на глубину 21—23 см и в транспортном движении.

Показания расходомеров в графическом виде представлены на рисунке 2.

Анализ полученных данных выявил высокую точность использованных датчиков; погрешность их не зависела от режима работы агрегата и не превышала 1% у проточного и 3% у ДУТ.

Выводы. 1. Оценка качества работы машинно-тракторного агрегата достаточно полно реализуется в ССМ «АвтоГРАФ».

2. Для определения расхода топлива при ССМ применимы как датчики уровня топлива, так и проточные расходомеры.

3. В зонах со слабой сотовой связью необходимо использовать бортовые навигационные терминалы с большей внутренней памятью, позволяющие накапливать значительный объём информации о работе мобильной техники.

Литература

1. Официальный сайт компании ГК «ТехноКом». [Электронный ресурс]. URL:// www.tk-nav.ru.

2. Официальный сайт компании Proffit Consulting. [Электронный ресурс]. URL:// www.proffit2000.ru.

3. Иофинов П.А. Требования к системам спутникового мониторинга работы мобильной техники МТС / П.А. Иофинов, А.В. Рябов, И.Д. Гафуров, И.М. Маннапов // Состояние, проблемы и перспективы развития АПК: матер. между-нар. науч.-практич. конф., посвящ. 80-летию ФГОУ ВПО Башкирский ГАУ. Уфа: ФГОУ ВПО Башкирский ГАУ, 2010. С. 43-46.

4. Каримов Р.К., Гафуров И.Д. Контроль расхода топлива при GPS-мониторинге // Студент и аграрная наука: матер. V всерос. студенч. конф. / Башкирский государственный аграрный университет, Совет молодых учёных Башкирского ГАУ. Уфа: ФГОУ ВПО Башкирский ГАУ, 2011. С. 104-105.

5. Гафуров И.Д., Ахмадуллин И.М. Оценка точности определения расхода топлива системой спутникового мониторинга по данным CAN-шины // Совершенствование конструкции, эксплуатации и технического сервиса автотракторной и сельскохозяйственной техники: матер. междунар. науч.-практич. конф. Уфа: ФГОУ ВПО Башкирский ГАУ, 2013. С. 91-94.

Анализ технических средств по уходу за посевами зерновых

А.Б. Шепелев, к.т.н., Е.В. Припоров, к.т.н., ФГБУ ВО Кубанский ГАУ

Урожайность озимой пшеницы зависит от чистоты и всхожести семян. Установлено, что высокая чистота семенного материала достигается за счёт выбора параметров процесса разделения в воздушно-решётных зерноочистительных машинах на основе учёта геометрических размеров и индивидуальной массы семян [1—4].

Авторами разработана конструкция центробежного аппарата с подачей материала вдоль лопаток, что уменьшает отражение частиц от рабочих органов и снижает эксплуатационные издержки на работу агрегата [5].

Интенсивные технологии возделывания зерновых культур предусматривают создание технологической колеи во время посева. Использование технологической колеи позволяет исключить травмирование или гибель растений от ходовых

колёс трактора [6]. В весенне-летний период вегетации зерновых проводится цикл работ по уходу за посевами. Цель этих работ — создать благо -приятные условия для роста и развития зерновых колосовых культур. Подкормку посевов азотными удобрениями выполняют зерновыми сеялками или центробежными распределителями минеральных удобрений. Зерновые сеялки обеспечивают неравномерность внесения, не превышающую 10%. Основной недостаток машин этого типа — низкая производительность.

Основное достоинство центробежных распределителей минеральных удобрений — высокая производительность, что позволяет завершить их внесение в установленный срок. От своевременного проведения подкормки посевов азотными удобрениями зависит качество зерна и его урожайность. Однако рабочая ширина захвата центробежных распределителей минеральных удобрений отличается от конструктивной и зависит от многих факторов.