A digitális és szenzortechnológia, valamint informatikai alkalmazások mezőgazdasági gépeken

A mezőgazdasági gépek, különösen a szántóföldi növénytermesztés gépeinek működő szerkezeti részei nagyon sokféle eltérő üzemi körülmények között, nagy igénybevételek mellett dolgoznak. Éppen ezért a gyártók és fejlesztők folyamatosan fejlesztik a konstrukciókat, számítógépes tervezési és végeselem-modellezési eljárásokat, valamint megbízhatóbb szilárdságú, sok esetben a környezeti hatásoknak jobban ellenálló anyagokat alkalmaznak. A folyamatos innováció eredményeként a mezőgazdasági gépek funkcionális munkavégző elemei mechanikailag tökéletesen működnek. Ez a biztonságos mechanikai működőképesség teszi lehetővé a digitalizálást, a szenzortechnika és informatikai eszközök széleskörű alkalmazását mezőgazdasági gépeken a termelési folyamatokban, és alapot szolgáltat a precíziós technológiák és precíziós gazdálkodás különböző szintű elterjesztésében.

A jelenlévő szenzotechnológia

A szenzortechnológia az alkalmazott szoftver ISOBUS adatátvitellel, fedélzeti számítógéppel és digitális kijelzéssel a mai szántóföldi növénytermesztésben használt, szinte valamennyi munka- és erőgépen és munkaműveletben alkalmazásra kerül a legegyszerűbb, pl. fordulatszám-jeladótól a bonyolultabb méréseken, pl. hűtőhőmérséklet alapján történő automatikus távvezérlésig, illetve adatrögzítésig és feldolgozásig. Mindezek mellett a szenzortechnológia által szolgáltatott jelet használják fel az elektronikus üzemvitelben, valamint számos GPS-alkalmazásban, illetve applikációban.

A kukorica csőtörő-adaptereknél, különösen a nagy munkaszélességű, 12 soros változatoknál a gépkezelő tájékoztatását segíti elő, illetve a munkáját könnyíti meg a törőegységek beállítását, az adapter üzemállapotát visszajelző monitor alkalmazása (1. ábra).

1. ábra 12-soros csőtörő üzemi paramétereit megjelenítő applikáció

A szenzoralapú érzékelés és távvezérlés, a komputeres adatrögzítés ISOBUS kompatibilitással, szoftver feldolgozással és digitális kijelzéssel már az egyszerű talajművelő gépeknél is alkalmazásra került, mint pl. egyes váltva forgató ekék munkaszélesség-, munkamélység-állításában és -szabályozásában. De ezt követően a tápanyag-visszapótlás gépeinél, a röpítőtárcsás műtrágyaszóróknál, a rendszer alkalmazása a pontos és egyenletes tápanyag-kijuttatással, a normál, táblaszéli és egyéb üzemmódok megválasztásával, táblavégi fordulók szakaszolásával – az inputanyag optimális felhasználása mellett – a környezetkímélő, a szabályoknak megfelelő és azt hitelesen dokumentáló munkavégzést biztosít. Ezeket az üzemmódokat, beállítási lehetőségeket ma már szinte valamennyi röpítőtárcsás műtrágyaszórót gyártó, a hazai piacon jelenlévő cég (Amazone, Bogballe, Kuhn, Kverneland, Rauch, Sulky) gyártmányain lehet választani.

Ezek a szenzortechnikán alapuló vezérlési rendszerek szinte valamennyi gyártmánynál megtalálhatók, ugyan eltérő megjelenésű, de azonos funkciójú elemekből épülnek fel, és a mechanikusan működő elemek pontos működésén alapulnak.

A Sulky megoldásai

A Sulky gyártmányú kettőtárcsás műtrágyaszórók esetében a szórótárcsák fölött elhelyezett kiömlőgarat helyzetének változtatásával történik a műtrágyaszóró tárcsákra történő rávezetése, ezzel változtatható a gépek szórásszélessége. A Sulky szórótárcsás műtrágyaszórók esetében a keresztirányú szórásegyenletesség – a különböző adagmennyiség és műtrágya használata mellett – egy kissé szabálytalan alakú, Gauss-görbe szerint alakul. A Sulky műtrágyaszórókhoz kifejlesztett Justax berendezés érzékeli a műtrágyaszemcsék eloszlását és szórásszélességét. A géphez kifejlesztett Vision-X monitor segítségével a vezetőülésből állítható a kiömlőgarat, vagyis a 1. ábra 12-soros csőtörő üzemi paramétereit megjelenítő applikáció ráfolyási pont helyzete. A kiömlőgarat helyzetének változtatása a műtrágya ráfolyási, áramlási irányát változtatja meg. Az állítókar felfelé mozgatásakor nő, lefelé mozgatásakor csökken a szórásszélesség. A Vision WPB alkalmazásával a gépkezelő a vezetőülésből automatikusan szabályozhatja az adagmennyiséget, a beépített elektronikus mérleg, illetve felbélyegezett és a lejtőhatást is kompenzáló mérőbélyegek által adott jel segítségével. Az adagmennyiség szabályozása sebességfüggő, helyesebben sebességarányos fordulatszámú elektromos motorokkal. A táblavégen a fordulókban a suber elzárás hidraulikus munkahengerrel történik. A Sulky műtrágyaszórók tárcsáira egyenes és hajlított szórólapátokat szereltek. A már említett módon, az elektromos motorral változtatható helyzetű kiömlőgarat a műtrágyát a normál helyzetbe, illetve a hajlított lapát fölé vezeti. A Tribord 3D vezérlőberendezéssel tehát a Sulky műtrágyaszórók esetében is lehetőség van a normálüzemű, a táblaszéli és a környezetbarát határvonal menti szórás beállítására (2. ábra). A Sulky műtrágyaszórók vezérlése is alkalmas a táblatérképhez igazodó műholdas GPS-vezérlésre azzal, hogy a STOP & GO rendszer a táblavégi fordulóknál a suber automatikus elzárását is biztosítja.

2. ábra A Sulky műtrágyaszórók Vision kijelzője

Természetesen ezek a megoldások ugyanilyen műszaki színvonalon, csak eltérő megjelenési formában más gyártmányokon is megjelennek.

Bálázás

A szálastakarmány-betakarító gépeknél a korábban alkalmazott mechanikus gépüzemeltetést is szinte kizárólag elektronikus távvezérléssel, ISOBUS-adatátvitellel, -applikációval oldják meg. A rendkezelő gépeknél a gép kezelése ISOBUS-kompatibilis terminálon keresztül történik. A terminálon a gépkezelő az üzemelésre jellemző állapotokat tudja figyelemmel kísérni (3/a-b. ábra).

3/a-b. ábra Függőleges tengelyű rotoros és rendfelszedős, szalagos rendkezelő gépek üzemállapotát jelző terminálok

A hengeres bálázógépeknél különböző kezelőterminálokat és fedélzeti elektronikát alkalmaznak, melyek egyes típusoknál a készített bála mindkét oldalán jelzik a bálaátmérőt, a tömörítési nyomást. A terminál hangjelzést ad (hálós kötözés esetén), a kötözés automatikus vagy manuális, kézi vezérlésű indításához emellett a kötözőháló tekercselési száma is beállítható, egy-egy gyártmánynál mindezen terminálok érintőkijelzős változatai is megtalálhatók. Hasonló kezelőterminálokkal láthatók el a hengeres bálázóból és bálacsomagolóból álló gépkombinációk is. A CCI rendszerű terminál már több különböző gyártmány ISOBUS fedélzeti komputerével kompatibilis. A CCI terminál a bálázás és bálacsomagolás összes munkaműveletét összehangoltan tudja elvégezni (4. ábra).

4. ábra Hengeres bálázók szenzoros vezérlői és ISOBUS-terminálja

A szögletes nagybálázó gépek működő és működtető mechanizmusai is kiforrott konstrukciók, melyek működtetésére és vezérlésére, valamint az üzemi paraméterek gyűjtésére is lehetőséget adnak a szenzortechnika és az ISOBUS adatátvitel alkalmazására, valamint az elektronikus adatrögzítésre és feldolgozásra. Egyes típusoknál és gyártmányoknál az előtömörítő csatornába épített szenzorok érzékelik a kamra két oldalán az anyag tömörségét, és ezt az érintőképernyős terminálon jelzik a gép kezelőjének (5. ábra).

5. ábra Szögletes nagybálázókon alkalmazott, a bálajellemzőket mutató monitor

A kötözés biztonságos elvégzését szintén szenzor figyeli, és szintén jelzi ezt a monitoron, legtöbb típusnál ez a jelzés manuálisan is megtörténik. A legtöbb szögletes bálázótípusnál a bálahosszúságot szabályzó hagyományos mechanizmus beállítása is elektronikusan, az ISOBUS-adatátvitelt biztosító monitorral történhet. A szögletes nagybálázógépek jó üzembiztonságuknak, kiforrott konstrukciójuknak köszönhetően nagy tömegteljesítménnyel tudnak dolgozni, ezért a bérvállalkozók is szívesen alkalmazzák őket. A bérvállalkozói munka pedig megköveteli a pontos és gyors elszámolást. Ezért a szögletes nagybálázókat elektrotenzometrikus mérleggel szerelik fel, melyek külön mérik az elkészített bálák tömegét, a bálakamra elhagyása és a földre érés előtti pillanatban. Mindezek mellé egy beépített szenzor segítségével a készített bála nedvességtartalma is mérhető. A szoftver segítségével egyes szögletes nagybálázó típusoknál a bálára jellemző, az előzőekben említett adatok egyedileg rögzíthetők, és a bálán megjelentethetők, USB adathordozóra kimenthetők. A legtöbb szögletes nagybálázó kezelőjének munkáját kiépített kamerarendszer segíti. A szögletes nagybálázó gépek, de más vontatott munkagépek üzemeltetése során hasonló módon történik az üzemelés összhangjának biztosítása. Ezt egyes gépkapcsolatoknál, mint traktor és szögletes nagybálázó, a rendfelszedő és a tömörítő szerkezet munkáját érzékelő szenzor ISOBUS adatátvitellel közvetíti az üzemeltető traktor termináljának, aminek következtében a traktor TLT-je és a traktor is leáll. Ez a vezérlés egyes szeletelővel felszerelt rendfelszedő pótkocsik esetében is fennáll, illetve a rendfelszedő pótkocsi felszedési teljesítményével automatikusan összehangolja az üzemeltető traktor vontatási sebességét (6/a-b. ábra).

6/a-b. ábra Gépkapcsolat üzemi paramétereit vezérlő szenzoros rendszer működése

Aratás, cséplés

Az arató-cséplőgépeknél gépoptimalizálási rendszerek, pl. a Claas Cemos félautomata üzemmódban dialógus keretében tesz javaslatot a gépkezelőnek a legkedvezőbb beállításra, de ezt a kezelő felül is bírálhatja. A Cemos automata üzemmódban pedig a legkedvezőbb beállítás automatikusan történik a pillanatnyi állapotnak megfelelően (7. ábra).

7. ábra Cemos rendszer különböző változatai

Az arató-cséplőgépek terület-, illetve tömegteljesítményének kihasználása szempontjából fontos, hogy a szállítójárművek megfelelő koordinációban legyenek velük, hogy a betakarítógépeknek az ürítésre ne kelljen várakozniuk. Ezért az alkalmazott applikáció, a logisztikai lánc a betakarítás minden egyes résztvevőjét egyidőben informálja a résztvevők helyzetéről. Egyes arató-cséplőgépeken (John Deere gyártmányok) alkalmazott GPS-működtetésű, automatakormányzású applikációk a betakarító arató-cséplőgép és a szállító traktoros pótkocsi, vagy kiközelítő gyűjtő-átrakó pótkocsi munkáját szinkronizálják (8. ábra).

8. ábra A GPS automatakormányzás és terhelésvezérlés a járműszinkronizálást is megvalósíthatja

A betakarítógép és a szállítóeszköz kommunikációja az előzőeknek megfelelően történik, azonban ezen túlmenően a GPS-vezérlésű arató-cséplőgépekkel szinkronhaladó szállítóeszköz irányítását és vezérlését az arató-cséplőgép végzi. Kalászos gabonák betakarításakor a GPS- vagy szenzorvezérlésű automatakormányzás ~100%-os vágóasztal-, vagyis munkaszélesség-kihasználást biztosít. Ennek a pontossága, valamint a betakarított volumen pontos mérése biztosíthatja a precíziós gazdálkodás alapját képező pontos hozamtérképezést. Kukorica-betakarításban pedig a szenzor- és GPS-vezérlésű sorontartó automatika biztosítja a pontos, veszteségmentes betakarítást.

A magajáró szecskázók valamennyi gyártmányra és konstrukcióra és a szenzortechnikára, technológiára alapozott jellemzők, pl. nedvességtartalom alapján történő vezérlés, vagy a soron vagy renden tartó szenzorvezérlésű automatikák alkalmazása a jellemző – ami a gép betakarítási paraméterei kihasználása mellett – a gépkezelő munkáját is megkönnyíti. Ugyancsak a gépkezelő munkáját könnyítik meg az automatakormányzásra alapozott GPS-alkalmazások, valamint a szenzortechnika kombinációja (9. ábra).

9. ábra A szecskázók gépkezelőinek a munkáját is megkönnyítik a GPS-alkalmazások

Az adagoló-berendezés hidrosztatikus hajtásátvitel fokozatmentes hajtást biztosít. Egyes konstrukcióknál a betakarító-adapterbe épített szenzor érzékeli a növény nedvességtartalmát, és ennek megfelelően optimalizálja a behordószerkezet fordulatszámát, vagyis a szecskahosszúságot, vagy ehhez hasonlóan infravörös technológiával valós időben mérik az anyag nedvességtartalmát, és ennek alapján vezérlik az optimális beállítást (10. ábra).

10. ábra Szenzortechnológiával a szecskázók tömegteljesítménye is kihasználható

A pótkocsigyártók is különböző tengelyterhelés-mérő elektrotenzometrikus és szenzortechnológián, illetve GPS navigációs kombinációs applikációkat alakítottak ki, melyek előnyei elsősorban a szántóföldi mobil körülmények közötti mérésekben jelentkeznek (11. ábra). Ezek és egyre több gyártó szenzoros applikációja a különböző terminálokkal kompatibilis.

11. ábra Az elektrotenzometrikus tengelymérés, a szenzortechnológia és a GPS-alkalmazás kombinációja pótkocsiknál