Порядок виконання роботи:

1. Ознайомитись з лабораторним обладнанням, принципом його роботи та з програмним забезпеченням.

2. Спорядити лабораторне обладнання.

3. На відкритій місцевості включити обладнання, запустити програмне забезпечення AgroLog, налагодити систему на сталий прийом сигналів ГСП.

4. Налагодити програму AgroLog через меню "Настройка - Датчик GPS" на режим "Прямий запис з порта в файл" і вибрати назву файлу виду Port*r(e).txt,

де * - номер ланки в групі (задає викладач);

г - датчик координат RoyalTrack RGM -1000;

е - датчик координат еТгех Vista.

5. Записати координати місцезнаходження оператора за допомогою датчика координат еТгех Vista, а потім RoyalTrack RGM -1000 протягом 15-20 секунд для кожного датчика.

6. Перейти до роботи з офісним комп'ютером:

• за допомогою текстового редактора прочитати отримані файли даних;

• проаналізувати файли даних і записати висновок про структуру пакету речень кожного з файлів.

Звіт по роботі

1. Ознайомитись з структурою формату передачі даних при роботі обладнання ГСП;

2. Навести стислі теоретичні відомості таописати процес виконання роботи;

3. Описати структуру речення з назвою $АА*** (*** - задає викладач).

Контрольні запитання

1. Яке призначення датчиків координат RayalTrack RGM-1000 та еТгех Vista (Garmin);

2. Які можливості має означене обладнання?

3. Що в себе включає структура формату передачі даних при роботі обладнання ГСП?

Лабораторна робота №5

ОБЛАДНАННЯ КАРТОГРАФУВАННЯ ВРОЖАЙНОСТІ ЗЕРНОВИХ КУЛЬТУР

Мета роботи:вивчити призначення, склад та процес роботи обладнання FieldStar для картографування врожайності зернових.

Обладнання, прилади та інструменти.

1. прінтер; 2- контрольний дисплей (термінал), 3- приймальна антена ГСП; 4- датчик маси зерна, 5- бортовий комп'ютер, 6,7- робочі комп'ютери.

Загальні відомості та методичні вказівки до виконання роботи

Найбільш поширеним компонентом технологій точного землеробства (ТЗ) можна вважати операції картографування (моніторингу) урожайності сільськогосподарських культур.

Саме факт створення спеціалізованого обладнання для реєстрації кількості зібраної сільськогосподарської продукції з кожної елементарної ділянки поля обумовив поширення ідеї місцевизначеного менеджменту.

Сьогодні існують технічні засоби картографування врожайності для багатьох культур: від зернових до цитрусових та бавовни. Принцип роботи більшості систем досить простий: врожайність вираховується як відношення потоку матеріалу до добутку швидкості руху і ширини захвату збирального комбайну:

Рис.5.1. Схема для визначення картографування врожайності.

де Q - місцевизначена врожайність, т/га;

λ - інтенсивність подачі зерна в бункер, кг/с;

В - ширина захвату жатки, м,

V - швидкість руху комбайна, м/с.

Потік матеріалу λ вимірюють прямим або непрямим методом. У першому випадку вимірюється маса або об'єм всього матеріалу, що збирається, але більш популярні датчики, що працюють за непрямими принципами виміру (ударні пластинки, електромагнітні сенсори, радіаційні датчики тощо) які визначають „абстрактні" фізичні параметри, але відповідно відкалібровані по відношенню до інтенсивності потоку матеріалу, що вимірюється.

Рис. 5.2 Датчик маси зерна типу " ударна пластинка"

Основними класами збиральних машин в аспекті їх застосування в системі точного землеробства є зернозбиральні комбайни (збирання зернових, кукурудзи на зерно, соняшника), машини для збирання цукрових буряків, машини для збирання картоплі.

Карти врожаю від збиральних машин служать основою всієї стратегії ведення системи точного землеробства.

Схема розміщення датчиків та обладнання для моніторингу врожайності показана на рисунку 5.2.

Рис.5.2. Мінімальний комплект обладнання для картографування врожайності

В будь-якому випадку кожен з встановлених датчиків працює з певною похибкою, що в кінцевому результаті суттєво зменшує надійність вимірів в окремих точках поля. Так, при збиранні зернових, похибку слід очікувати під час визначення таких параметрів, як інтенсивність потоку зерна, швидкість руху комбайну, дійсна ширина захвату комбайну, вологість зерна (використовується для компенсації нерівномірного вмісту води у зерні) тощо.

Додатково існують об'єктивні фактори створення картограм врожайності. Серед них слід відмітити: непостійний час руху зерна від жатки до бункеру (враховуючи повторний обмолот), втрати врожаю і похибка приймача ГСП при визначенні положення комбайна. Для більшості зернозбиральних комбайнів час проходження зерна від зрізу рослини до вивантаження в бункер складає 8-12 секунд. При цьому лише 30% зерна досягають датчика потоку матеріалу в зазначений час.

СИСТЕМА КАРТОГРАФУВАННЯ ВРОЖАЙНОСТІ FIELD STAR

До комплекту апаратури FieldStar для визначення координат комбайна в полі і реєстрації місцевизначеноїврожайності входять бортовий і два робочих компьютери, приймальна антена ГСП- та ДГСП-сигналу, контрольний дисплей (термінал) (рис.5.3). Прінтер, датчик маси зерна і датчик швидкості руху комбайна. Антену встановлюють на кабіні комбайна.

Сигнали супутникової ГСП — приймаються антеною і обробляються бортовим комп'ютером комбайна у складі контрольного дисплея і системного блока.

Рис.5.3. Обладнання системи картографування урожайності FieldStar;

1- принтер; 2- контрольний дисплей (термінал), 3- приймальна антена ГСП; 4- датчик маси зерна, 5- бортовий комп'ютер, 6,7- робочі комп'ютери.

Інформація про місце знаходження комбайна у полі у світових координатах (широта, довгота) виводяться на екран контрольного дисплею, а також записуються на магнітний носій - флеш-карту.

Для визначення урожайності на елементарних ділянках поля використовується датчик маси зерна, який складається з джерела γ - випромінювання 1 і детектора 2 (рис.5.4).

Рис.5.4 Схема робочогопроцесу датчика маси зерна обладнанняFieldStar

1 - джерелоγ - випромінювання, 2-детектор; 3-зерновий елеватор.

Джерелом γ -випромінювання є контейнер з радіоактивним елементом Аmerisium 241. Контейнер має екран, який дає змогу утворювати нормальний потік γ -променів тільки в напрямку детектора. Випромінювання в усіх інших напрямках заекрановане. Рівень радіаційного випромінювання при застосуванні такого датчика не шкодить здоров'ю людини.

Детектор реєструє потік радіаційного випромінювання, який проходить через горловину зернового елеватора.

Визначення маси зерна базується на вимірюванні величини потоку радіоактивного вимірювання з урахуванням того, що ослаблення цього потоку пропорційне масі зерна, яка проходить між джерелом γ - випромінювання і детектором.Точність визначення маси зерна датчиком складає ± 0,5%.

Інформація про рівень місцевизначеної врожайності записується на магнітну картку (рис.5.5) об'ємом від 2 до 32 Mb.

Рис.5.5 Магнітна картка для запису масивів місцевизначених баз даних.

Така магнітна картка дозволяє записувати інформацію про роботу комбайна на площі не менше 100 гектарів (для картки 2 Mb). Дані з магнітної картки передаються за допомогою спеціального пристрою на офісний комп'ютер і надалі обробляються з використанням програмного продукту FieIdstarYieldMapping.

Звіт по роботі

1. Записати призначення обладнання для картографування врожайності зернових FieldStar і описати склад і, відповідно, призначення кожного з складових елементів системи.

2. Навести схему робочого процесу датчика маси зерна обладнання FiejdStar і описати процес його роботи.

3. Скласти функціональну схему обладнання FieldStar і описати процес роботи системи.

Контрольні запитання:

1. В чому полягає суть роботи технічних засобів для картографування врожайності?

2. Який принцип роботи датчика маси зерна типу "ударна пластинка"?

3. Яке обладнання необхідне для картографування врожайності?

Лабораторна робота № 6

ЗАСТОСУВАННЯ ПРОГРАМНОГО ПРОДУКТУ "FS YIELD MAPPING" ДЛЯ ПОБУДОВИ КАРТОГРАМ ВРОЖАЙНОСТІ ЗЕРНОВИХ КУЛЬТУР

Мета роботи - вивчити призначення, структуру та побудову програмного продукту (ПП) для точного землеробства "FS YieldMapping". Засвоїти порядок побудови картограмі врожайності сільськогосподарських культур.

Обладнання, прилади та інструменти.

1. Програмний продукт "FS YieldMapping".

2. Портативний комп’ютер.

Загальні відомості та методичні вказівки до виконання роботи

Системи точного землеробства отримують все більше визнання і розповсюдження. Вони базуються на новому погляді на сільське господарство, при якому поле, неоднорідне за рельєфом, ґрунтовим покривом, агрохімічним вмістом потребує застосування на кожній ділянці окремих агротехнологій.

Технологія точного землеробства включає наступні етапи:

- створення електронних карт полів;

- створення бази даних по полях (площа, урожайність, агрохімічні та агрофізичні властивості (фактичні і нормативні), рівень розвитку рослин);

- проведення аналізу у програмному забезпеченні та подання наочних форм для розробки рішень;

- подання команд із прийнятих рішень на чіпкартах, які завантажуються у технічні пристрої на сільськогосподарські аґреґати для проведення диференційованої обробки рослин.

Суть точного землеробства полягає в тому, що кожен рік з сільськогосподарського поля збираються два урожаї - біологічний та інформаційний. Інформаційний урожай являє собою геовизначену карту поля з основних фізико-технологічних та біологічних характеристик. Обидва урожаї пов’язані між собою в часі та просторі.

Картограми врожайності - це впливовий індикатор доцільності впровадженння технологій ТЗ. Якщо вся площа поля має врожайність, що суттєво не відрізняється від середньої і менеджмент відповідає агротехнічним вимогам, то потреба диференціювати такий менеджмент є малодоцільною.

З іншого боку, коли картограми сільськогосподарських полів демонструють великі (100% і більше) варіювання врожайності в межах одного поля, тому проводити місцевизначений менеджмент необхідно.

Розглянемо, як приклад, результати збору та аналізу місцевизначеної врожайності сільськогосподарських полів центральних регіонів України, що проведені спеціалістами проблемної лабораторії "Точне землеробство" НАУ. Зразки картограм врожайності зернових приведені на рис. 6.1.

Рис.6.1.Картограми врожайності зернових (т/га) на полях господарства корпорації «Інтерагросистема».

а) культура - жито, площа - 37,34 га, середня врожайність - 2,86 т/га; б) культура - пшениця, площа - 15,66 га, середня врожайність - 3,62 т/га

Аналіз картограм урожайності зернових культур в господарствах Київської, Черкаської та Чернігівської областей показує, що для умов України з її потужними родючими чорноземами є проблеми з варіюванням по площі поля місцевизначеної врожайності. Остання може змінюватися в широких межах - до 400 %. Характер варіювання врожайності можна описати гармонічними функціями з періодом, що відповідає довжині хвилі від 1 до 12 метрів.

Статистичний аналіз масивів польових місцевизначених даних свідчить, що максимуми спектральних щільностей зміни впливових факторів по площі поля припадають на довжину хвилі в межах 1-3 метри. Надалі з масивами місцевизначених даних необхідно проводити операції) фільтрування і первинну обробку. Для цього використовують спеціалізовані ПП.

Виробники програмного забезпечення застосовують різні логічні і статистичні методи щоб уникнути значень з великою ймовірністю помилки - початок або кінець гону, зупинки, фізично нереальні показання датчиків, точки, що не знаходяться у статистичній залежності з сусідніми вимірами, тощо.

Більше 15 % точок можуть бути видаленими і картограми, як такі, що не задовольняють умовам фільтрування.

З Іншого боку, навіть відфільтровані картограми можуть вміщувати точки виміру з 20 % відхиленням від дійсного значення, і повинні використовуватись з застереженням.

Таким чином, ПП для обробки і візуалізаціі польової інформації повинні забезпечувати виконання досить складних алгоритмів опрацьовування місцевизначених даних і будувати картограми. Зокрема, картограми місцевизначеної врожайності можна використовувати як індикатор стану і потенціалу виробництва продукції рослинництва на окремому полі.

Важливим є також процес накопичення історії врожайності. Крім того, необхідним моментом на сьогодні є також побудова картограм якості зібраного врожаю на вміст білку в зернових, цукру в цукрових буряках тощо), які сприяють підвищенню ефективності виробництва польової продукції. Для виконання означених задач використовують ПП різного рівня, складності та призначення.

ПРИЗНАЧЕННЯ ПП FIELDSTAR YIELD MAPPING

ПП FieldstarYieldMapping призначений для аналізу і графічного представлення місцевизначеної врожайності польових культур. Врожайність може бути показана у вигляді картограм різного виду, а саме, кругової діаграми, гістограми, контурної карти тощо.

Наприклад, картограма врожайності у вигляді контурної карти може бути подана y кольоровому зображенні, де кожна градація кольору відповідає певному рівню врожайності. Число контурних ліній, що вказують на рівень врожайності, може бути заданим для кожної картограми. Крім того, можна показати дані, що вказують на рівень врожайності у відсотках від максимальної. Можна змінювати масштаб картограми, виводити робочу та специфічну інформацію про поле, давати коментарі тощо.

Порядок виконання роботи:

1. Запустити ПП "FS YieldMapping".

2. Створити нову роботу з побудови картограми врожайності через пункти меню Tools -Farm data....

3. У відповідності до заданого викладачем масиву польових даних побудувати базову карту - траєкторію руху комбайна під час збирання врожаю.

4. Через команди меню View-Zoom-In (-Out) представити (якщо це необхідно) базову карту в зручному масштабі.

5. Побудувати межі (контури) поля.

6. Командами меню Maps-Process map-data… провести операції підготовки масиву даних до побудови картограми.

7. Командами меню Maps-Show yjeldmag… побудувати картограму врожайності поля контурного типу з числом градацій рівнів врожайності, що дорівнює 6. До картограми додати 4-7 пунктів додаткових даних, що будуть виведені як коментар до картограми (наприклад, назву господарства, площу поля, назву культури, максимальну та середні врожайності тощо). Роздрукувати картограму.

8. Аналогічно до п.7 побудувати картограми врожайності у вигляді гістограми та кругової діаграми. Роздрукувати створені картограми.

9. Оформити звіт по роботі.