GPS a növénytermesztésben

Informatikai alkalmazások a technológiákban, automatika a műszaki eszközökön

Az eredetileg katonai célra kifejlesztett GPS helymeghatározó rendszer alkalmazása ma már a gazdasági élet minden területén, a polgári és civil alkalmazásokban is nagyon széles felhasználási körben elérhető. A GPS alkalmazások így a hazai mezőgazdaságban, a szántóföldi növénytermesztési ágazat egészére kiterjednek.

Akiktől a jelet kapjuk

A polgári és civil felhasználású, a hazai mezőgazdaság számára is hozzáférhető GNSS (Global Navigation Satellite System) több alrendszerből, alap- és kiegészítő rendszerből, felhasználói eszközökből, szoftverekből és hardverekből tevődik össze. A nemzetközi GPS szolgáltató rendszerek közül a hazai mezőgazdasági gyakorlatban a NavStar (USA), Glonass (orosz), Galileo (európai) szolgáltatásait tudják elérni a különböző alrendszereken keresztül. Az Európai Unió által működtetett Galileo rendszer – részlegesen 1 m-es pontossággal – 2016. december 1-től működik, mobiltelefonnal és jármű GPS-el érhető el. Ezen belül Egnos, OmniStar, RTK, FÖMI, GNSSnet.hu, RTK-mindenkiNET (AGROVRS) pontosított jeleihez juthatnak hozzá a felhasználók. A 30-40 cm és a 10-15 cm pontosságig ingyenesen, míg a saját korrekciós antennával, vagy a már több szolgáltató által is kiépített korrekciós hálózatról a ± 2,5 cm pontosságú jelet térítés ellenében kapják.

A teljesség igénye nélkül e szolgáltatók: Földmérési és Távérzékelési Intézet GNSSnet.hu GNSS Szolgáltató Központ (Budapest) – 2017 január 1-től jogutódja a Budapest Főváros Kormányhivatala (BFKH) változatlan szolgáltatásokkal – KITE Mezőgazdasági és Kereskedelmi Zrt. (Nádudvar) AXIÁL Javító-, Kereskedelmi és Szolgáltató Kft. (Baja) Geotrade Kft. (Budapest), GpsCom Kereskedelmi és Szolgáltató Kft. (Budapest) , Agromatic Automatizálási Kft. (Pomáz) közösségi AGROVRS szolgáltatással RTK-mindenkiNET fantázianévvel.

Függetlenek

Az említett GPS jelek közvetlen, vagy saját, vagy a szolgáltatókon keresztüli vételére és alkalmazásával a piacon számos márka- és szolgáltatófüggetlen szoftverrel ellátott hardverek, terminálok kaphatóak a piacon. Egyes mezőgépgyártók, mint pl. a CLAAS, a Case IH, Valtra , stb gyári applikációkat is kialakítottak. A Trimble, GreenStar, TopCon, AgLeader, LG Agro, stb. terminálokkal az Egnos, OmniStar, RTK vételére alkalmas hardverekkel különböző (0-50; 0-30; 0-15; ± 2 cm) művelési sorcsatlakozási pontosság érhető el. Ezek a pontossági osztályok – a GPS technika alkalmazása – szinte valamennyi szántóföldi növénytermesztési technológia munkaműveletére eredményesen kiterjeszthető. Az elérhető különböző sor- és visszatérési pontosságot az LG Agro (Agrogazda Mérőműszerek Kft.) technika alkalmazásával az 1. ábra szemlélteti (1. ábra).

1. ábra LG-Agró visszatérési és sorcsatlakozási pontossága a) Navstar, Glonass, b)Egnos, c)Omnistar XP,HP, d)NTRP szolgáltató,RTK, e)saját bázis állomás.

Pontos és hatékony

A GPS kapcsolat az automatika kormányzás segítségével az arató-cséplőgépek esetében (kalászos gabona, vagy repce betakarításában) a pontos, közel ~ 100 %-os fogáskiosztás mellett – az egyéb alkalmazott terminálok segítségével – alapot szolgáltat a precíziós gazdálkodás különböző szintű alkalmazására (2. ábra). Hozam- és táblatérképezésre, a különböző elektronikus informatikai aplikációk használatára.

2. ábra: A GPS automatakormányzás, illetve fogáskiosztás ~ 100 %-os munkaszélesség kihasználást biztosít

Ezek a rendszerek a GPS pozícionáló antennából, adatfeldolgozó szoftverből, PC-ből és különböző szintű szolgáltatást nyújtó adatkijelző monitorból állnak. A CLAAS arató-cséplőgépeken pl. a CLAAS CEBIS adatfeldolgozó szoftverek által szolgáltatott adatok, gépbeállítási adatok szálai az Easy (Efficient Agriculture Systems), vagyis a „Hatékony Agrárgazdálkodási Rendszerbe” futnak össze. Az adatok a felhasználókhoz közvetlenül a Telematies web-oldalon jutnak el. A rendszerből USB eszközhordozóval, a Communicator II. segítségével az adatok már szántóföldön hozzáférhetőek, illetve a CLAAS TASK MANAGEMENT szoftverrel közvetlenül számítógépre vihetőek.

Automatikák

A CLAAS arató-cséplőgépeken természetesen – ezen túlmenően – több munkaműveletre kiterjedő automatikus vezérlési rendszer segíti a gépkezelő munkáját. A CLAAS LEXION arató-cséplőgépeken alkalmazott CLAAS CEMOS AUTOMATIC rendszer „Autoleválasztás” üzemmódban a szalmaleválasztás és szemveszteség optimalizálását biztosítja. „Autotisztítás” üzemmódban a ventilátor fordulatszabályozásával, a felső és alsó rosta állításával a szemtisztaságot optimalizálja. Ezen túlmenően a maximális áteresztőképesség melletti üzemanyag-takarékos üzemre, vagy minőségi cséplésre optimalizált üzemmódok állíthatók be. A 700-as sorozatú gépeken a hűtés vezérlése is automatikus. Az üzemre jellemző paraméterek az Isobus adatátvitel, illetve szoftver segítségével közhasználatú eszközökkel is elérhetők (3. ábra).

3. ábra: A CLAAS Cemos működési vázlata

Hasonló GPS vezérlési és automatizálási alkalmazások segítik a gépkezelő munkáját az egyéb arató-cséplőgépeken is. A New Holland CX sorozatú gépeken az üzemeltetés paraméterei a multifunkciós kapcsolókaron állítható be. Az ökológiai adottságoknak (változó, hozam, nedvességtartalom, stb.) megfelelő beállításokat az automata termény-beállítási rendszer elvégzi. Gyárilag 16, és a gépkezelő által + 10 paraméter (táblavégi forduló, motolla fordulat, cséplőhézag, ventilátorfordulat, stb.) állítható be.

Az automata kormányzás az CX sorozatú gépeknél a New Holland SmartSteer™ kormányautomatikai rendszerrel egy lézer szkenner segítségével valósul meg, mely érzékeli a levágatlan terményfalat, és az így kapott jel segítségével vezérli a kormányművet. A beállított paraméterek és műveletek az monitoron követhetők. A kormányzási rendszer GPS vezérlésű, mely az első nyomvonalat követi, ez a rendszer segíti a teljes vágóasztal szélesség kihasználást. A rendszer használható a helyspecifikus gazdálkodást tartalmazó csomagban is. Ez a rendszer nagyon egyszerűen összeállítható. A rendszer adatai pedig egyszerű USB adathordozóval hozzáférhetők. A bemutatott alkalmazások természetesen az egyéb New Holland típusoknál is megtalálhatók (4. ábra).

4. ábra: New Holland InteliView™ monitor

Beállítások automatikusan

A John Deere „W” sorozatú arató-cséplőgépeinél az ACA (Automatikus Kombájn Beállítás) segítségével lehet a paramétereket automatikusan megváltoztatni. Az ACA rendszer a cséplőszerkezet, dobfordulat, cséplőhézag, tisztítószerkezet, ventilátorfordulat, rostabeállításokat automatikusan végzi el. A VisionTrak monitor a magleválasztó és a tisztítószerkezet-veszteséget jelzi ki. Az említett három monitor adatai egységesen is megjeleníthetők. Az AutoTrack alkalmazás automata kormányzást és nyomkövetést, teljes munkaszélességű fogáskiosztást tesz lehetővé, a HarvestSmart az automatikus terhelésszabályozás eszköze, ami az arató-cséplőgép megengedett veszteségszintjéhez tartozó maximális teljesítmény kihasználását biztosítja még erősen változó hozamú állományban is. Mindkét alkalmazás GreenStar navigációs rendszerrel működik 2 cm (RTK), 10 cm (SF1), 30 cm (SF2) pontossággal. A GreenStar II kijelző alapszoftvere több dokumentációs eszközzel rendelkezik (5. ábra). Az alkalmazások között található a táblatérképezés, forduló- és határvonal rögzítés. A rendszer működése a StarFire iTc antennára a GPS műholdjeleit továbbítja – illetve a John Deere StarFire korrekciós jelei alapján működik –, ezáltal határozza meg az arató-cséplőgép pontos pozícióit. A szoftver Isobus kompatibilis, munkagépek csatlakoztatását is lehetővé teszi. A rendszer előnye, hogy az elemek egyszerűen szerelhetők és könnyen áttelepíthetők más gépekre is. A nagy teljesítményű arató-cséplőgépek áteresztő-képességének, illetve tömegteljesítményének kihasználása megköveteli a menet közbeni terményátvételt az arató-cséplőgépektől. Ez a feladat azonban a gabonavágóasztalok vagy az egyéb betakarító-adapterek megnövekedett munkaszélessége, és a szállítóeszközök teherbírásának, ezzel együtt geometriai méreteinek a növekedése nagy fizikai terhet ró a kezelőre, és nagy figyelmet igényel. A feladat zavartalan elvégzésére fejlesztette ki a John Deere cég a Machine Sync gépszinkronizáló rendszert. A rendszer lényege, hogy mind a betakarítógép, mind a gyűjtő-átrakókocsit vontató traktor kezelője látja egymást a GreenStar monitoron, és információjuk van egymásról. Az első ürítés megkezdése előtt felvett „0” ponttal pozícionálódik a gépek helyzete. Ezután az arató-cséplőgép vezérli a traktor és gyűjtő-átrakó kocsi mozgását (6. ábra). A John Deere is kifejlesztett egy internetes elérhetőségű alkalmazást „Remote Display Access” RDA néven. Ennek segítségével a területen dolgozó gépek Isobus termináljai bárhonnan elérhetők, melyekről az információk interneten keresztül közvetlenül leolvashatók, illetve ez az alkalmazás közvetlen kommunikációt biztosít. A HeaderTrak rendszer segítségével pedig a tarlómagasság egyenletessége tartható. A HeaderTrak rendszerben – a különböző növények esetében – a változó tarlómagasság, fordulóban történő vágóasztal kiemelés, állandó tarlómagasság, motollahelyzet, vágóasztal-dőlésszög és talajnyomás is beállítható.

5. ábra: GreenStar monitor arató-cséplőgépen

6. ábra: John Deere gépszinkronizálás munka közben

Pontos fordulók

A GPS vezérlés és terminálok a növénytermesztés teljes vertikumában alkalmazhatóak. Az alkalmazást nagymértékben megkönnyíti, hogy egyes gyártók a gyártmányaikhoz saját fejlesztésű terminálokat, szoftvereket és hardvereket fejlesztettek ki. A CLAAS traktorokban már gyári opcióként elérhetők az S10; S7 terminálok, az S7 terminál kifejezetten kormányzáshoz, vagy párhuzamvezetéshez lett kialakítva, míg az S10 terminál ezen kívül az Isobus kompatibilis munkaeszközökkel is tud kommunikálni, emellett még CLAAS Profi Cam kamera fogadására is képes (7. ábra). Az ehhez kapcsolódó GPS Pilot Flex kormányzási rendszer egyéb gépekre is áttelepíthető. A rendszer Auto Turn funkciója az automata fordulók, forgók pontos kialakítását biztosítja (8. ábra). A rendszer az említett Isobus kompatibilitással a CLAAS arató-cséplőgépeknél ismertetett applikációkhoz is csatlakoztatható.

7. ábra: CLAAS S10 terminál kijelzője

8. ábra: CLAAS S10 Auto Turn applikáció működése

A Valtra T sorozatú traktorai a Fuse (Agco Connecting Your Farm) rendszerében az Auto-Guide 3000™ automata kormányzási rendszert és az Agro Command segítségével az Isobus kompatibilis munkagépek üzemeltetése – az előzőekhez hasonló módon – megvalósítható. (9. ábra)

9. ábra: A Fuse AgControl™kijelzője és paraméterei

A John Deere arató-cséplőgépek GPS alkalmazásainál bemutatott GreenStar navigációs rendszer természetesen a John Deere gyártmányú traktorokra is alkalmazható. A legegyszerűbb navigációs rendszer a led-soros kijelzésű sorvezetőtől az ATU 200 Auto Trac kormánykészlet alkalmazásáig, mely nemcsak a John Deere, hanem egyéb más gyártmányú gépekre is felszerelhető (10. ábra). A hárompontfüggesztésű munkagépek pontos vezetését segíti elő az iSteer vezérlőrendszer, ennek alkalmazása, pl. a vetési, bakhát- vagy ágyáskészítési vagy műtrágyaszórási munkáknál bír nagy jelentőséggel (11. ábra).

10. ábra: John Deere ATU 200 kormányműve

11. ábra: Az iSteer alkalmazásával a munkagép pontos helyzetben tartható

A GPS terminálok, illetve traktorgyártók fejlesztéseit a munkagépgyártók is követik. Ez abban nyilvánul meg leginkább, hogy a munkagépeken alkalmazott elektronikus és automatikus vezérlések termináljai is Isobus kompatibilisek a traktorokon alkalmazott terminálokkal, illetve adaptációkkal. A műtrágyaszórógépeknél, pl. a Kverneland GEOspred rendszer (12. ábra), mely a munkaszélességgel 2 m-es szakaszokra tudja bontani, a munkaszélesség és az adagmennyiség beállítása után a működés automatikus, a különböző említett rendszerek táblatérképei alapján differenciált mennyiségű adagmennyiséget juttat ki, automatikus elzárás a fordulókban. A GEOpoint érzékeli a kúp alakú, 3D-s szóráskép műtrágyaféleségtől és a gép beállítástól függő méretváltozásait A GEOpoint ismeretében vagyis a nyitás-zárás helyzetét az IsoMatch GEOcontrol segítségével a táblavégi fordulókban optimalizálja (13. ábra).

12. ábra: A Kverneland Exacta TL GEO spred szórásszabályozása és kijelzője

13. ábra A GEOpoint működési vázlata

A cikk terjedelme korlátok miatt nem terjedhet ki a teljes részletességre, de talán az látható belőle, hogy ma már a különböző pontosságú jelek vételére és alkalmazására az egyedi korrekciós antennák, vagy a kiépített hálózatok segítségével a kifejlesztett terminálok hardverei és szoftverei általánosan alkalmasak.

Kelemen Zsolt
műszaki szakértő – Gödöllő