Využitie satelitnej navigácie a polohových systémov GPS v poľnohospodárstve
Využívanie satelitnej navigácie GPS už preniklo do mnohých sfér každodenného života. Bežnou resp. niekedy až nevyhnutnou potrebou sú GPS navigátory v osobných autách, lodiach, lietadlách, ale široké uplatnenie nachádzajú pri voľnočasových aktivitách, napr. pri turistike, popr. je na nich založený princíp zábavy - geocaching. Tento trend neobišiel ani oblasť poľnohospodárstva a traktory, alebo kombajny vybavené GPS prijímačmi nie sú dnes ničím zvláštnym.
Poľnohospodárska technika a GPS
Inovačnému trendu, v rámci ktorého dochádzalo k zvyšovaniu záberov poľnohospodárskeho náradia a zvyšovaniu výkonov traktorov, postrekovačov resp. kombajnov už „odzvonilo", pretože sa zistilo, že takéto navyšovanie výkonov od určitej hranice prináša len malú mieru efektívneho využitia. Inovačný trend, ktorý nastúpil potom bol zameraný hlavne na zvyšovanie presnosti vykonávaných poľných prác. Odskúšalo sa viacero metód a spôsobov navigácie, avšak v súčasnosti vzhľadom na dosahovanú presnosť zaujal jednoznačne prvé miesto satelitný princíp navigácie a zber geograficky lokalizovaných informácií. Takýmto spôsobom našiel uplatnenie v oblasti poľnohospodárstva aj globálny polohový systém GPS.
Zvyšovanie efektívnosti
Jedným zo spôsobov umožňujúcim zvýšiť efektívnosť práce je optimálne využívanie pracovného záberu strojov. Pracovné zábery dnešných strojov môžu dosahovať až 36 m a v takýchto prípadoch je veľmi obtiažne vytvoriť značku po ktorej by mala strojová súprava následne prechádzať. Mechanický spôsob vytvorenia vodiacej brázdičky pomocou značkovača sa používa i dnes, ale pri podstatne menších záberoch.
Využitie satelitnej navigácie GPS v kombinácii s autopilotom sa v tomto prípade javí ako optimálne riešenie. Monitor navigačného prístroja ponúka obsluhe strojovej súpravy informácie o aktuálnej polohe/jazde, type trasy, odchýlke voči správnej trase resp. riadku, prekrytiach resp. vynechávkach a naviguje ju podľa zadaných hodnôt. Aktuálnu polohu stroje je tiež možné na displeji zobraziť na vopred pripravenej mape poľa, čo tiež zlepšuje orientáciu pri práci.
Bolo však dokázané a je preukazné, že z dlhodobého hľadiska je pre obsluhu strojovej súpravy veľmi náročné a únavné nepretržite sledovať monitor a takto riadiť stroj. Dochádza k odklonu od vytýčenej trasy t.j. vznikajú prekrytia resp. vynechávky a navigácia neplní svoj účel. Z tohto dôvodu do celého systému vstupuje autopilot, alebo tzv. jednotka asistovaného riadenia. Jednotka preberá údaje o aktuálnej odchýlke od správnej trasy z navigačného systému GPS a pomocou elektromotora natáča volant tak, aby paralelná vzdialenosť medzi jednotlivými jazdami bola totožná s hodnotu zadanou do navigačného prístroja. Takto stačí obsluhe nastaviť stroj do približnej polohy na začiatku riadku a otočiť ho ručne na konci na nábeh do nasledovného riadku. Počas pohybu po riadku jednotka asistovaného riadenia udržiava stroj v jazde po správnej trase bez zásahu obsluhy.
Negatívny vplyv terénu na presné určenie polohy sa prejavuje hlavne jazdou na svahoch, ale aj po nerovnom teréne. Na elimináciu tohto faktora systém obsahuje tzv. kompenzátor svahovitosti terénu využívajúci technológiu T2 alebo T3. Pri nej zabudovaný senzor sníma náklon v dvoch resp. troch smeroch a prepočítava polohu antény GPS na streche stroja vždy kolmo na plochu, po ktorej sa stroj práve pohybuje. Takto ostáva paralelná vzdialenosť jednotlivých jázd stále rovnaká.
Ďalším faktorom ovplyvňujúcim celkovú presnosť navigácie je presnosť použitého prijímača GPS. V poľnohospodárskych aplikáciách sa využívajú jedno aj dvojfrekvenčné prijímače GPS. Pri použití jednofrekvenčných prijímačov sa pre spresnenie navádzania, tzv. DGPS presnosť, využíva zvyčajne simultánny príjem korekčných signálov z družíc EGNOS, ktorými je možné dosiahnuť presnosť paralelnej jazdy 15-30cm. Prijímač týchto signálov je zvyčajne zabudovaný priamo v navigačnom systéme GPS. Ešte vyššiu presnosť, 10-15cm, je možné dosiahnuť pri využití korekcií vysielaných z pozemných referenčných staníc GPS. Korekcie z pozemných staníc sa prijímajú pomocou špeciálneho GPRS modemu, ktorý je v kabíne pripojený k navigačnému systému GPS. Dvojfrekvenčné prijímače GPS sú určené pre aplikácie, kde sa vyžaduje najvyššia presnosť navigácie, ako je napr. siatie, kde je požiadavka na presnosť paralelnej jazdy okolo 5cm. Metóda zabezpečujúca takto presnú navigáciu sa nazýva RTK (Real Time Kinematic) a dosahuje sa výhradne príjmom korekčných údajov z pozemných referenčných staníc GPS. Na Slovensku poskytuje službu vysielania korekčných údajov pre DGPS aj RTK presnosti firma GEOTECH, ktorá prevádzkuje sieť vlastných pozemných referenčných staníc.
Takže ak máme zabezpečenú rovnakú vzdialenosť medzi jednotlivými jazdami, dochádza k eliminácii prekrytia a vynechávok, či už pri aplikácii chemických prostriedkov, osiva, hnojiva, ale i šetreniu pohonných látok a zároveň s nižším počtom prejazdov sa menej opotrebováva náradie. Takýmto spôsobom dochádza k výraznej úspore materiálových vstupov.
Príklady z praxe
Vo všeobecnosti ovplyvňuje výslednú presnosť celý rad faktorov označovaných ako podmienky GPS t.j. stav, viditeľnosť a geometrické usporiadanie družíc GPS, cez vplyv ionosféry a troposféry, presnosti hodín družíc i prijímača GPS, až po typ prijímača, jeho aktuálnu polohu a spôsob spresnenia prijímaného signálu (EGNOS, DGPS, RTK). Okrem presnosti je potrebné, aby obsluha rozumela vzťahu medzi pracovným záberom a nastavenou hodnotou navigácie. Nie všetky zo spomínaných faktorov dokážeme ovplyvniť.
V poľnohospodárskej praxi sa zo spomínaných faktorov najčastejšie ovplyvňuje nastavenie systému a spôsob spojenia traktora s náradím. Pri druhom menovanom faktore býva požiadavka praxe, aby bola medzi traktorom a náradím určitá vôľa, avšak tento fakt následne negatívne ovplyvňuje presnosť. Preto dochádza k určitému kompromisu, takže táto vôľa pri agregovaní traktora s náradím ostáva, ale minimalizuje sa na prijateľnú veľkosť. Počas práce traktorovej súpravy navigačný systém síce vykazuje určitú hodnotu odchýlok od vytýčenej trasy, ale v skutočnosti sú tieto odchýlky väčšie (obrázok 5) práve kvôli spomínanej vôli ramien traktora.
Obrázok 6 znázorňuje odchýlky od navigáciou vytýčenej trasy, ktoré boli zaznamenané pri sejbe kukurice. Pri sejbe kukurice bola použitá strojová súprava pozostávajúca z traktora John Deere 6930 P a sejačky na presný výsev Kuhn Planter II. Ako navigačný systém bol použitý model EZ-Guide 500 so zabudovaným dvojfrekvenčným prijímačom GPS od firmy AgLeader v kombinácii s jednotkou asistovaného riadenia EZ-Steer. Presnosť RTK bola zabezpečená príjmom korekcií z pozemnej referenčnej stanice GPS firmy GEOTECH. Odchýlky sa nachádzali v intervale 7/-7 cm, pričom stredná hodnota odchýlok predstavovala hodnotu 0,54 cm.
Geograficky lokalizované informácie
Ďalšou možnosťou využitia GPS v poľnohospodárstve je zber geograficky lokalizovaných informácii za účelom podpory rozhodovania a vykonávania lokálnych zásahov. Pomocou systému GPS určíme presnú polohu ku ktorej môže byť potom pridaná informácia o vlastnostiach pôdy, poraste, dosahovanej úrode, variabilnej aplikácii rôznych vstupov ako je hnojivo, postrek, osivo), ale i tvare a veľkosti pozemkov. Geografické informačné systémy GIS následne umožňujú tieto získané údaje spracovať a poskytnú hodnotné informácie pre riadenie jednotlivých vstupov. Schopnosť precíznejšie mapovať umožnila zaviesť dôležité priestorové údaje do GIS, ktorý ponúka možnosti pre zvýšenie produkcie, zníženie vstupných nákladov a využívanie krajiny čo možno najefektívnejším spôsobom.
Takýto systém hospodárenia sa nazýva presné poľnohospodárstvo a jeho charakteristikou je, že zohľadňuje pole ako celok ale zároveň aj ako priestorovo - špecifické prostredie. Rešpektuje priestorovú variabilitu medzi pozemkami, ale aj v rámci jedného pozemku.
Ing. Erik Frohmann. PhD., Ing. Radovan Švarda, PhD.
Aktuálne vydanie
Partnerské periodiká
Copyright © 2008 TechPark, o.z. | Všetky práva vyhradené | Realizácia: Webmax