Tömegmérés a mezőgazdaságban

Írta: Agrárágazat-2021/08. lapszám cikke - 2021 augusztus 29.

A mezőgazdasági termelésben, a növénytermesztésben, az állattenyésztésben és az egyéb termelési ágazatokban a termelt termékek, a felhasznált inputanyagok pontos tömegének mérése üzemviteli szempontból a termelési folyamat része. A megtermelt termények mennyiségi pontos átvétele, beléptetése üzemgazdasági szempontból és a minőségbiztosítási nyomon követés szempontjából is fontos, vagyis alapja az alkalmazott bizonylati és elszámolási rendszernek és az eredményes gazdálkodásnak.

Mindezek mellett a technológiai folyamatokban felhasznált inputanyagoknak a munkaműveletek – tápanyag-visszapótlás, vetés, növényvédelem – közbeni tömegmérése a termelés hatékonyságát, jövedelmezőségét is meghatározhatja. A korszerű elektromos tömegmérő eszközök (pl. a betakarítógépekbe épített tömegmérő berendezések) a digitális üzemvitel, vagyis a precíziós gazdálkodás alapját is szolgálhatják.

 

A tömegmérés folyamata

A megtermelt, betakarított termény, illetve a mezőgazdasági üzembe érkező input- és egyéb anyagok mennyiségi átvételére az üzem bejáratához telepített mérlegházat és hídmérlegrendszereket alakítottak ki (1. kép).

 

Mérlegház a mintavevő berendezéssel
1. kép. Mérlegház a mintavevő berendezéssel

 

Ezeken az átvevőobjektumokon a tömegmérésre különböző méréshatárú és geometriai méretű hídmérlegeket alkalmaznak. Sok mezőgazdasági üzemben még működnek a mechanikus elemekből álló kitelepített hídmérlegek is. Ezek a hídmérlegek egyébként az alkalmazás, a mérési pontosság és a hitelesítés vonatkozásában a vonatkozó szabványok előírásainak megfelelnek. A hídmérlegek geometriai mérete, hosszúsága szóló kivitelben 6–20 m, ikerkivitelben 2 × 7-2 × 8-2 × 9-2 × 10 m méréshatárú. Szóló kivitelben 15 000–60 000 kg, ikerváltozatban 2 × 25 000–2 ×30 000 kg, a mérési pontosság 10–20 kg közötti lehet (2. kép).

 

A hídmérlegek méretei illeszkednek a szállítóeszközök méreteihez
2. kép. A hídmérlegek méretei illeszkednek a szállítóeszközök méreteihez

 

Ezeket a klasszikus hídmérlegeket egyre gyakrabban váltják ki az elektrotenzometrikus mérőelemekkel, már mérőcsapokkal felszerelt berendezésekkel. A meglévő mechanikus hídmérlegek átalakítása elektrotenzometrikus változatra egyes hazai mérleggyártó vállalkozások szolgáltatásában elérhető megoldás. Az újabb telepítésű hídmérlegek azonban már elektrotenzometrikus mérőcsapokkal kialakított konstrukciók. A korszerű elektromos tenzometrikus mérőcsapokkal szerelt hídmérlegek – az igényeknek megfelelően – különböző konstrukciójú megoldások lehetnek: a talaj szintjébe süllyesztett vagy kiemelt mérőfelülettel rendelkező, felhajtós változatok. Az elektrotenzometrikus mérőcsapok által biztosított, tömegmérésre vonatkozó elektronikus jel digitálisan feldolgozható. Ez lehetőséget biztosít a beléptető rendszer digitális USB vagy RS 232 rendszerű átvételére és feldolgozására.

Ezek a beléptető- és anyagátvevő rendszerek komplex kialakításúak is lehetnek. Az 1. ábra szerinti vázlat egy komplex beléptetőrendszert szemléltet, melynek a mezőgazdasági telepen alkalmazott változatánál, a termény mennyiségi átvétele mellett, a minőségi átvétel is megtörténik, szemes termények esetében a mechanikus, manuális vagy vezérelt gépi mintavételezéssel.

 

Elektromos hídmérleg és mérőrendszer vázlata
1. ábra. Elektromos hídmérleg és mérőrendszer vázlata

 

A kézi vagy a mérlegházból vezérelt mintavevő alapján vett mintából a mérlegházba beépített laboratóriumi eszközök – szárítószekrény, labormérleg, térfogatmérő eszközök – segítségével meghatározhatók a nedvességtartalmi, ezermagtömeg- és egyéb beltartalmi jellemzők.

 

A mérlegelés

A minőségi paraméterek meghatározásával történik. A mérlegelés során kapott digitális jelet a rendszer terminálja rögzíti, illetve egy külső kijelzőn is megjeleníthető, akár vezetékes vagy anélküli jelátvitellel. A digitális jel PC-re és a kialakított szoftver segítségével kezelhető nyomtatóra vagy USB-adathordozóra is átvihető. A rendszer egyéb kiegészítőket, kamerákat, sorompókat, akár forgalomirányító lámpákat, azonosítókártyákat és leolvasókat is tartalmazhat. Az így kialakított mérlegrendszer a kiszállítások során is megbízhatóan működik, és a kiszállított anyagmennyiség is dokumentálható és nyomon követhető. Természetesen a termelési folyamatokhoz – pl. a növénytermesztésben, a belső anyagmozgatásban, a kiszállított szervestrágya-mennyiség felhasználásban – is használható (3. kép).

 

tömegmérés
3.
 kép. A növénytermesztésben felhasznált inputanyagok (pl. szerves trágya) mennyisége is dokumentálható a pontos tömegméréssel

 

A mezőgazdasági termelés, a szántóföldön végzett munkák során az anyagmozgatási, rakodási, szállítási feladatok vagy technológiai munkaműveletek belső anyagmozgatásának tömegmérésére az elektrotenzometrikus mérőcsapokat magába a munkaeszköz vázkeretébe vagy a mérendő anyag anyagáramába építik be.

A mezőgazdasági ömlesztett anyagok – szemes- vagy gumós termények, mű- vagy szerves trágya – rakodása során a szállítóeszközök névleges leterhelésének, a jogszabályilag megengedett össztömeg és tengelyterhelés beállításának, a felrakott anyag tömegének ellenőrzése a teherbírás és raktérfogat maximális kihasználása szempontjából nagyon fontos. A felrakott anyag mennyisége a kanálméret és a felrakott kanálszám vagy a bálák száma alapján csak nagy hibahatárral becsülhető. Éppen ezért alakították ki a rakodógépek hidraulikus rendszerébe építhető, digitális jelet adó, mérőcellák alapján működő tömegmérő rendszereket leolvasó műszereket vagy ISOBUS-terminálokat (4/a-b kép).

 

A rakodógépek hidraulikus rendszerébe építhető jeladó és tömegmérő-leolvasó A rakodógépek hidraulikus rendszerébe építhető jeladó és tömegmérő-leolvasó
4/a-b. kép. A rakodógépek hidraulikus rendszerébe építhető jeladó és tömegmérő-leolvasó

 

A berendezések a hidraulikus rendszer emelőkörébe vannak beépítve, és megfelelő kalibrálás után az előzőeknél pontosabb tömegbecslési eredményt adnak.

Ezek a berendezések nem hitelesíthetők, és ez azt jelenti, hogy az adatok tájékoztató jellegűek, így nem szolgálhatnak elszámolási tételként. Viszont a rakodógépek biztonságos üzemeltetése szempontjából jó tájékoztatási adatot nyújtanak a rakodógépek egyéb biztonsági rendszerének működésén belül. A mezőgazdasági üzemekben használt homlokrakodókat különböző munkaeszközökkel (pl. raklapvillával) felszerelve egységrakományok rakodására is használják. Ez esetben a tömeg mérésére különleges mérőelemekkel felszerelt raklapvillákat is használhatnak. A mezőgazdasági anyagok szállításában, a szalmafélék és szálastakarmányok áruként történő értékesítése során a bálázott anyag tömegének ismerete az elszámolás alapját képezi. Ezért alakították ki a homlokrakodó gépek emelőgémjére szerelhető, mérleggel ellátott munkaeszközt (5. kép).

 

Mérleggel szerelt rakodógép-munkaeszköz szögletes bálákhoz
5. kép. Mérleggel szerelt rakodógép-munkaeszköz szögletes bálákhoz

 

Ugyanezt a célt szolgálja a szögletes nagybálázó gépekhez kialakított elektrotenzometrikus tömegmérő berendezés is. A mérleghez kialakított szoftver a bála azonosítása és tömegmérése mellett a nedvességtartalmat is rögzíti, és az adatok USB-adathordozóra kimenthetők.

A mezőgazdasági szállítóeszközök termőterületen történő mérlegelésére számos telepíthető, esetleg hordozható tömegmérő egységet alakítottak ki. A gyakorlat ezeket tengelysúly- vagy tengelytömegmérő berendezéseknek nevezi. Mint a nevük is jelzi, elsősorban a megengedett tengelysúly túllépésének elkerülésére használhatók. A mezőgazdaságban használatos tengelysúlymérő berendezések statikus és dinamikus mérésre alkalmas változatban alkalmazhatók.

A statikus berendezések hordozható, 10–15 t méréshatárú és 0,5 kg kalibrálású változatok, kerekenkénti telepítésűek. Lapos kivitelüknél fogva könnyen telepíthetőek (6. kép).

 

Statikus tengelysúlymérés szántóföldön
6. kép. Statikus tengelysúlymérés szántóföldön

 

Ezek a berendezések kerék- vagy talpmérlegek, tehát a tengelysúly méréshez minimum 2 db szükséges, és általában magasságkiegyenlítő szőnyeggel telepíthetőek. A berendezések, talpmérlegek az össztömeg meghatározására is alkalmasak. A mért adatok CANBUS-adatátvitellel USB-adathordozóra vagy PC-re és egyéb alkalmazásokra is kivihetők. A talpmérlegek többsége csak statikus tömegmérésre alkalmas. Egyes típusaik azonban a rajtuk áthaladó szerelvény tömegét is tudják mérni, vagyis dinamikus mérésre is alkalmasak. Az ajánlott áthaladási sebesség ~ 5, egyes típusoknál, akár ~ 20 km/h is lehet.

A mezőgazdaságban széles körben alkalmazott függőlegesvonórúd-terhelésű, egy-, tandem-, tridemtengelyes pótkocsiknál azonban ez a módszer csak közelítéssel alkalmazható, az összes gördülőtömeget pedig nem is lehet becsülni sem. A mezőgazdasági pótkocsikat, illetve a futóműveket gyártó cégek ezért ezekkel a futóművekkel alátámasztott szállítóeszközökhöz, akár menet vagy szállítás közbeni, folyamatosan működő mérőrendszert fejlesztettek ki.

A szombathelyi székhelyű BPW-Hungária Kft. már több nemzetközi kiállításon is bemutatta az AGRO-Hub mérőrendszert. A mérőrendszer a szállítóeszköz, pótkocsi teherviselő tengelyén elhelyezett nyúlásmérő bélyegek, illetve mérlegrendszer és szenzorok szolgáltató jelét – a kidolgozott szoftver segítségével – az alvázkeretre szerelt jelfeldolgozó egység dolgozza fel. A feldolgozott jelek hisztogram formájában dokumentálhatók. A rendszer méri a jármű össztömegét, tengelyterhelés-értékeit, ISOBUS-adatátvitel segítségével az üzemeltető traktor terminálján leolvasható, emellett megjeleníthető a futásteljesítmény órában és km-ben is. A rendszer információi BPW AGRO App használatával androidos telefonra továbbíthatók, illetve ISOBUS-kommunikációval a vontatótraktor termináljára, kijelzőjére juttathatók (7. kép).

 

BPW tömegbecslő rendszer vázlata
7. kép. BPW tömegbecslő rendszer vázlata

 

Fontos megjegyezni, hogy ezeknél az egy-, tandem-, tridemtengelyes, billenőszekrényes pótkocsiknál a tengely- és a vonórúdterhelés betartása nemcsak a közúti előírások miatt fontos, hanem baleset-biztonságtechnikai szempontból is. A megengedett vonórúdterhelés túllépése az üzemeltető traktor kormányozhatóságát rontja, a túl alacsony érték pedig a vontatási jellemzőket, egyben ez a rakomány egyenlőtlen eloszlásából adódóan a gumiabroncsok túlterhelését okozhatja. Mindezek együttesen akár szilárdsági problémákat és baleseteket is okozhatnak.

A mezőgazdasági termelésben, a technológiai folyamatokban – számos esetben – tömegmérést alkalmaznak a folyamatok, az egyes anyagok kijuttatásának pontosítására. A tápanyag-visszapótlás gépeinél – a folyamatos műszaki fejlesztések eredményeként – a műtrágyaszóró gépek mechanikus szabályozó- és adagolórendszereinek tökéletesen működő mechanizmusai lehetővé tették a hidraulikus vagy elektromos alkalmazásokat, illetve azok távvezérlését GPS-alkalmazásokkal.

A röpítőtárcsás műtrágyaszóró gépekbe épített elektrotenzometrikus mérlegrendszerben pedig a szenzortechnikára alapozott automatika és a GPS-helyzetmeghatározáson alapuló vezérlés ötvöződik, ez például abban nyilvánul meg leginkább, hogy a munkagépeken alkalmazott elektronikus és automatikus vezérlések termináljai is ISOBUS-kompatibilisek a traktorokon alkalmazott terminálokkal, illetve adaptációkkal. A műtrágyaszóró gépeknél, például a Kverneland GEOspread rendszerénél, amely a munkaszélességet 2 m-es szakaszokra tudja bontani – a munkaszélesség és az adagmennyiség beállítása után –, a működés automatikus, a gép a különböző említett rendszerek táblatérképei alapján differenciált mennyiségű adagmennyiséget juttat ki, automatikus elzárással a fordulókban. A GEOpoint érzékeli a kúp alakú 3D-s szóráskép műtrágyaféleségtől és a gépbeállítástól függő méretváltozásait. A GEOpoint ismeretében a nyitás-zárás helyzetét az IsoMatch GEOcontrol segítségével a táblavégi fordulókban optimalizálja (8. kép).

 

differenciált kijuttatás
8. kép. A röpítőtárcsás műtrágyaszórók tömegmérő rendszere lehetőséget biztosít a differenciált kijuttatásra

 

A szántóföldi növénytermesztésben a vetőgépek pontos beállítása, a különböző vetőmagok eltérő tulajdonságai miatt, minden szezon megkezdése előtt elvégzendő feladat. A beállítási adatok megállapításához szükséges leforgatási próbák elvégzéséhez egyes gyártók különleges tömegmérő berendezéseket fejlesztettek ki. A LEMKEN Solitair 25 soros vetőgépénél a vetőgép magtartályába épített mérleggel mérik a beállításhoz tartozó vetőmag mennyiségét, mely a mérés után a magtartályba jut. A beállított érték a monitoron kg/ha-ban jelenik meg, aminek alapján az adagoló aktív felülete, a munkasebesség és a fordulatszám tovább finomítható (9. kép).

 

Mobil zsákoló programozható mérleggel
9. kép. Mobil zsákoló programozható mérleggel

 

A tárolótelepeken, a silótároló tornyokban a be-, illetve kitárolandó anyagmennyiség mérésére is elektromos tömegmérő mérlegeket alkalmaznak. A kitárolandó anyag kereskedelmi kiszerelésére a különböző zsákolómérlegek stabil beépített vagy magajáró változatait alkalmazzák.
Az állattenyésztés területén is számos elektrotenzometrikus mérőeszközt, állatmérleget használnak. A takarmánykeverő-kiosztó kocsikon pedig a TMR etetési technológiában alkalmazott, különböző összetevőkből összeállított takarmánykeverékek pontos beállítására építenek be a vontatott és magajáró kocsikra elektrotenzometrikus mérlegeket. A mérlegekhez kialakított szoftver segítségével állítható be a receptúra szerinti takarmánykeverék.

A szántóföldi növénytermesztésben használt betakarítógépeknél elektromos mérőcellákból és anyagárammérő szenzorokból kialakított berendezésekkel végezhető el a menet közbeni folyamatos tömegmérés, amely lehetővé teszi a hozamtérképek készítését, ami a precíziós növénytermesztés alapját teremtheti meg.

 

dr. Kelemen Zsolt
műszaki szakértő