PARTNERZY PORTALU
  • partner portalu farmer.pl
  • partner portalu farmer.pl
  • partner portalu farmer.pl

Satelity w służbie rolnictwa

Satelity w służbie rolnictwa fot. Claas

Systemy nawigacji satelitarnej nie są już nowością. W odbiorniki GPS wyposażone są nawet telefony komórkowe. Jednak nie każdy zdaje sobie sprawę, jak działa taki system oraz jak potężnym jest narzędziem, które odpowiednio wykorzystane pozwala zaoszczędzić czas i pieniądze.



Gdy myślimy o systemie nawigacji satelitarnej, pierwsze, co przychodzi nam do głowy, to określenie GPS. Jednak to duże uproszczenie. Aby wyjaśnić przyczyny takiego zjawiska, musimy cofnąć się do początków tego systemu.

ZACZĘŁO SIĘ OD WOJSKA

Pierwsze próby stworzenia nawigacji satelitarnej sięgają 1957 r., kiedy odkryto, że istnieje możliwość wykorzystywania sygnałów radiowych wysyłanych z satelity do określania położenia obiektu na ziemi. Jednak za początek systemu, jaki obecnie znamy, uznaje się 1973 rok, gdy Ministerstwo Obrony USA uruchomiło program GPS-NAVSTAR. Początkowo system przeznaczony był tylko do użytku wojskowego, jednak z czasem udostępniano go stopniowo dla użytkowników cywilnych. System nawigacji satelitarnej GPS (Global Positioning System) opiera się na trzech głównych sektorach: kosmicznym, naziemnym oraz użytkownika. Trzonem układu jest sektor kosmiczny składający się z systemu satelitów krążących po orbitach na wysokości ok. 20 tysięcy kilometrów. Zasięgiem obejmują one obszar całej ziemi (24 satelity pracujące oraz 5 satelitów rezerwowych). Aby móc określić dokładne położenie obiektu na ziemi, konieczny jest sygnał z przynajmniej 4 satelitów.

Drugi sektor stanowią stacje kontroli naziemnej. Są one niezmiernie istotne, ponieważ stanowią pewnego rodzaju punkty odniesienia dla całego systemu. Ich położenie jest szczegółowo określone. Stacje odpowiadają za poprawki korygujące sygnał, przez co dokładność wskazań systemu jest dużo większa. Natomiast sektor użytkownika obejmuje wszystkie odbiorniki korzystające z sygnału. Zasada działania globalnego systemu pozycjonowania GPS polega na pomiarze czasu dotarcia sygnału radiowego z satelity do odbiornika. Satelity wysyłają sygnał na dwóch częstotliwościach nośnych o różnej długości fali. Każdy satelita wyposażony jest w zegar atomowy, dzięki czemu możliwa jest synchronizacja wysyłanego sygnału z całym systemem. Znając prędkość fali oraz czas wysłania danego sygnału, można obliczyć odległość odbiornika od satelity. Dodatkowo sygnał GPS zawiera informację o układzie satelitów na niebie - odbiornik analizując uzyskane dane z kilku satelitów, oblicza pozycję geograficzną.

NAWIGACJA TO NIE TYLKO GPS

Amerykański GPS, a właściwie GPS-NAVSTAR, to tylko jeden z systemów nawigacji satelitarnej. Drugim systemem, może nieco mniej popularnym, jest rosyjski GLONASS (GLObalnaja NAwigacionnaja Sputnikowaja Sistiema). Geneza jego powstania, jak i za sada działania, są podobne do systemu GPS. Początkowo został on stworzony jako system wojskowy, z czasem sygnał udostępniono do zadań cywilnych. Oficjalnie system znajduje się w ciągłej rozbudowie. Liczba satelitów jest nieco mniejsza niż w systemie amerykańskim i krążą one również na niższej wysokości (ok. 19 tys. km).

Europa również może się poszczycić budową systemu nawigacji satelitarnej. System Galileo ma być w założeniu komercyjną konkurencją dla istniejących rozwiązań. Obecnie program ten wykazuje duże opóźnienia w realizacji. Aktualnie satelity wyniesione na orbitę pełnią głównie funkcję badawczą.

Ostatni system - chiński BeiDou (Wielka niedźwiedzica), noszący komercyjną nazwę Compass - prężnie rozwija się i obejmuje zasięgiem jak na razie całe Chiny. Compass ma osiągnąć pełną operacyjność na świecie w 2020 r.

ZASTOSOWANIE W PRAKTYCE

Systemy nawigacji satelitarnej dają ogromne możliwości. Wykorzystywane są w wielu branżach, na dobre zagościły również w rolnictwie. Umożliwiają one precyzyjne prowadzenie maszyn, tworzenie dokumentacji w postaci map zabiegów uprawowych, jak również nadzorowanie funkcjonowania bardziej rozbudowanych parków maszynowych. Skupmy się jednak na systemach prowadzenia agregatów podczas pracy. Systemy nawigacji pozwalają na pracę nie tylko bez użycia znaczników mechanicznych, lecz także po zmroku. Praca po zmroku jest szczególnie korzystna podczas wykonywania oprysku (odpowiednia wilgotność, brak wiatru) czy też podczas sezonowego spiętrzenia prac. Rozwiązania oferowane przez producentów różnią się dokładnością, jak również stopniem zautomatyzowania. Najprostsze systemy pozwalają prowadzić agregat z dokładnością 15-30 cm, wskazując poprzez wyświetlacz diodowy odpowiednią ścieżkę przejazdu.

Najbardziej rozbudowane systemy umożliwiają automatyczne prowadzenie agregatu z dokładnością nawet do 2 cm. Przyjrzyjmy się więc rozwiązaniom proponowanym przez niektórych producentów.

Dokładność w zależności od potrzeb

Decydując się na wybór konkretnego rozwiązania należy zastanowić się nad kilkoma aspektami. Po pierwsze na jak dużej dokładności nam zależy. Najprostsze „darmowe” rozwiązania oferują precyzję wystarczającą do prac uprawowych czy też nawożenia, jednak jeśli myślimy o wykorzystaniu nawigacji na przykład podczas siewu, należy zainwestować w rozwiązania płatne.

„Darmowość” mniej dokładnych rozwiązań jest też umowna. Po pierwsze musimy rozróżnić koszt wyposażenia ciągnika w osprzęt taki jak odbiornik sygnału, antenę czy też system automatycznego sterowania, od kosztów użytkowania sygnału. W obu rozwiązaniach na start należy wyłożyć pewną sumę pieniędzy, jednak w przypadku komercyjnych, dokładnych sygnałów należy liczyć się z dodatkowym kosztem opłaty abonamentowej.

Większość odbiorników oferowanych przez producentów ma możliwość korzystania z systemów GPS, GLONASS i Galileo. W celu zwiększenia dokładności stosuje się poprawki korygujące.

Pierwszym sensownym rozwiązaniem (z punktu użyteczności w rolnictwie) jest wykorzystanie sygnału korekcyjnego EGNOS. Jest to sygnał dostępny bezpłatnie w wielu częściach Europy. Na system składają się 34 stacje naziemne (jedna z nich znajduje się w Warszawie). Dokładność jaką możemy uzyskać (15-30cm) jest wystarczająca do prac uprawowych czy też nawożenia.

Rozwiązaniem oferującym mniejszy błąd jest wykorzystanie sygnału korekcyjnego OMNISTAR. Wiąże się to jednak z wykupieniem licencji a co za tym idzie z dodatkowymi kosztami. Przy tym sygnale możemy osiągnąć dokładność w granicy 8-12 cm. Koszt abonamentu uzależniony jest od czasu na jaki go wykupujemy (aktywacja sygnału ok. 10 tys. zł, koszt sygnału przez miesiąc 2 tys. zł). Im dłuższy okres tym przeliczeniowo koszty miesięczne spadają.

Wykupienie abonamentu na krótki okres jest jednak czasem dobrym rozwiązaniem.  Większość urządzeń oferuje możliwość odbioru różnych sygnałów. Przez większą część roku wystarczającym może się okazać wykorzystywanie mniej dokładnego sygnału darmowego, a płatne dokładne pasmo można stosować na przykład podczas zbiorów i siewu.

Rozwiązaniem które stosuje między innymi firma Claas jest własna stacja referencyjna Baseline HD która tworzy sygnał korekcyjny. Takie rozwiązanie nie wymaga opłaty abonamentowej za użytkowanie.Zasięg mobilnej stacji to 3-5 km. Oczywiście stacja musi być odpowiednio ustawiona, w jej pobliżu nie mogą znajdować się obiektu zakłócające sygnał od satelitów.Umożliwia ona precyzyjne prowadzenie na poziomie 4-6 cm. Koszt zakupu stacji to około 21 tys. netto (cena może się różnić w zależności od dealera).

Największą dokładnością charakteryzują się stacje RTK. System RTK (Real Time Kinematic), opiera się o korzystanie z mobilnych lub stacjonarnych stacji korygujących sygnał. Precyzja prowadzenia agregatu w tej technologii charakteryzuje się najwyższą dokładnością: 2-3 cm. Układy takie są tak precyzyjne, że stosuje się je również w pomiarach geodezyjnych. Zasięg przy urządzeniu mobilnym wynosi podobnie jak dla stacji Baseline 3-5 km, natomiast dla stacji stacjonarnych jest to nawet 20-25 km.

System ten idealnie sprawdza się podczas siewu czy uprawy pasowej. Claas oferuje również system RTK Net korzystający z istniejącej stacji nadajników, wysyłający dane korekcyjne za pomocą telefonii komórkowej. Koszty użytkowania systemu oferującego duża dokładność oraz 100 proc. pokrycie terytorium Polski są niskie (1,5 tys. zł rocznie plus koszt transmisji danych uzależniony od operatora sieci komórkowej), wadą jest znaczący koszt aktywacji sygnału (17 tys. zł netto).

Większość koncernów swoje rozwiązania opiera o urządzenia dostarczane przez konkretnych producentów jak również o zewnętrzny sygnał korygujący. John Deere oferuje natomiast własne rozwiązanie w kwestii nawigacji. Proponuje on trzy różne warianty w zależności od dokładności jaka nas interesuje.

Firma John Deere posiada sygnał korygujący wysyłany przez  własne satelity StarFire. Pierwsza opcja sygnału SF1 (StarFire pierwszej generacji) jest darmowa po zakupie kompatybilnego odbiornika. Dokładność tego sygnału jest większa niż sygnału EGNOS (który również jest oferowany). Z kolei SF2 (druga generacja sygnału) wymaga dodatkowo aktywacji (8 tys. zł netto) oraz opłacania abonamentu w wysokości 600 Euro za rok (wraz ze wzrostem długości wykupionego abonamentu cena spada). Zalecana jest do oprysku, siewu, sadzenia. Oferuje dokładność prowadzenia agregatu w zakresie 5 cm.

Z kolei stacje RTK John Deere zapewniają precyzję na poziomie 2,5 cm. Można z nich korzystać w różnoraki sposób- kupując własną stację mobilną (35 tys. zł netto) lub też wykorzystać mobilny RTK korzystający z sieci telefonii komórkowej (150 Euro+1,5 tys zł rocznie plus opłata za przesył danych). Istnieje możliwość korzystania z sygnału korekcyjnego stacji Dealerskich (opłata ustalana indywidualnie).

Inwestycja w sprzęt

Decydując się na system nawigacji koniecznie trzeba przeanalizować jaki sprzęt chcemy i możemy zakupić. Oprócz samej nawigacji należy doposażyć ciągnik w antenę oraz – jeśli chcemy mieć wyższy komfort prowadzenia maszyny – w system automatycznego sterowania.

Sama nawigacja z systemem diodowym wskazującym właściwą ścieżkę jest dużym ułatwieniem. Jednak ciągła kontrola utrzymywania właściwej ścieżki jest uciążliwa, dodatkowo utrudnia kontrolę parametrów roboczych maszyny którą pracujemy.

Dużo lepszym rozwiązaniem jest zastosowanie systemu automatycznego sterowania układem kierowniczym. Systemy takie występują w różnych konfiguracjach. Najmniej inwazyjny jest układ wyposażony w silnik elektryczny oraz rolkę która poprzez dociskanie do koła kierownicy powoduje jej obrót. Układ taki umożliwia automatyczne kierowanie maszyną (ciągnikiem, kombajnem, opryskiwaczem samojezdnym) bez konieczności ingerencji w układ kierowniczy. Zestaw taki dość szybko i łatwo można instalować w różnych maszynach.

Rozwiązanie takie ma jednak pewne ograniczenia. Pierwszym ograniczeniem w stosowaniu jest zakres prędkości. Najczęściej przy większych prędkościach układ nie może być stosowany. Po drugie urządzenie nieznacznie utrudnia dostęp do urządzeń sterowniczych w kabinie.

Wady te eliminuje zintegrowany układ prowadzenia. Układ taki jest już często fabrycznie wmontowany w hydrauliczny układ kierowniczy, co umożliwia lepszy dostęp do urządzeń sterowniczych w kabinie. Większość koncernów ma rozwiązania dedykowane do swoich maszyn jednak mogą one być stosowane również w urządzeniach innych marek.

Najczęściej wraz z pakietem nawigacji oferowane jest oprogramowanie umożliwiające korzystanie z dodatkowych funkcji, takich jak tworzenie map plonowania, zarządzanie parkiem maszynowym oraz tworzenie dokumentacji wykonanych zbiegów. Na przykład koncern John Deere oferuje własny sygnał StarFire wraz z koncepcja GreenStar. Założenie systemu GreenStar obejmuje osprzęt oraz „Centrum Operacyjne” umożliwiające zarządzanie pracami (monitorowanie plonu, monitorowanie narzędzi, tworzenie dokumentacji) na portalu MyJohnDeere.com.

Innym rozwiązaniem jest skorzystanie z oprogramowania Agra-Office firmy partnerskiej LandData. Case IH proponuje kompleksowy system rolnictwa precyzyjnego AFS. Obejmuje on dedykowane urządzenia oraz oprogramowanie. Obecnie firma rozbudowuje system własnych stacji korekcyjnych RTK, które swoim zasięgiem mają objąć cały obszar kraju, a urządzenia nawigujące korzystają z systemu GPS i GLONASS.

Podobnie wygląda sprawa systemów nawigacji w przypadku firmy Claas. Oferuje ona sprzęt (Agrocom) oraz oprogramowanie (AgroMap, ClaasAgrocom).

Jakie rozwiązanie jest optymalne ?

Na to pytanie każdy musi odpowiedzieć sobie samemu. Trzeba przeanalizować jak dużych oszczędności można się spodziewać inwestując w dany system. Warto też zastanowić się nad planami rozwoju swojego gospodarstwa. Systemy nawigacji niewątpliwie są przyszłością. Pozwalają zaoszczędzić czas i pieniądze. Są również proekologiczne. Pracując maszynami z dużo większą precyzją unikamy nadmiernego wykorzystania środków ochrony roślin i nawozów.

Konkretne wyliczenia są trudne jednak w opinii wielu właścicieli gospodarstw, inwestycje na tego rodzaju sprzęt zwracają się dość szybko. Najprostsze systemy nawigacyjne można kupić już za 5-10 tysięcy złotych. Górna granica jest trudna do określenia. Wszystko zależy od zakresu rozwiązań jaki nas interesuje (poziom zautomatyzowania sterowaniem, zakres oprogramowania).

Najlepszym rozwiązaniem jest indywidualna wycena przez dealera sprzętu. Oprócz rozwiązań proponowanych przez koncerny produkujące maszyny i ciągniki warto zainteresować się również bezpośrednimi dystrybutorami systemów nawigacji takimi jak Agrocom Polska, TeeJet Technologies, Precyzyjnerolnictwo.com (Trimble), TPI (Topcon), Paw-Rol i Kam-Rol (Ag Leader).

Oczywiście sama nawigacja umożliwia precyzyjne prowadzenie agregatu, jednak aby móc korzystać w pełni z technologii rolnictwa precyzyjnego należy posiadać odpowiedni park maszynowy. Tylko wtedy możemy w pełni precyzyjnie nawozić, siać i zbierać plony.

 

Podobał się artykuł? Podziel się!
×

WSZYSTKIE KOMENTARZE (0)

BRAK KOMENTARZY

PISZESZ DO NAS Z ADRESU IP: 54.92.153.90
Dodając komentarz, oświadczasz, że akceptujesz regulamin serwisu

Drodzy Użytkownicy!

W związku z odwiedzaniem naszych serwisów internetowych przetwarzamy Twój adres IP, pliki cookies i podobne dane nt. aktywności lub urządzeń użytkownika. Jeżeli dane te pozwalają zidentyfikować Twoją tożsamość, wówczas będą traktowane jako dane osobowe zgodnie z Rozporządzeniem Parlamentu Europejskiego i Rady 2016/679 (RODO).

Administratora tych danych, cele i podstawy przetwarzania oraz inne informacje wymagane przez RODO znajdziesz w Polityce Prywatności pod tym linkiem.

Jeżeli korzystasz także z innych usług dostępnych za pośrednictwem naszych serwisów, przetwarzamy też Twoje dane osobowe podane przy zakładaniu konta, rejestracji na eventy, zamawianiu prenumeraty, newslettera, alertów oraz usług online (w tym Strefy Premium, raportów, rankingów lub licencji na przedruki).

Administratorów tych danych osobowych, cele i podstawy przetwarzania oraz inne informacje wymagane przez RODO znajdziesz również w Polityce Prywatności pod tym linkiem. Dane zbierane na potrzeby różnych usług mogą być przetwarzane w różnych celach, na różnych podstawach oraz przez różnych administratorów danych.

Pamiętaj, że w związku z przetwarzaniem danych osobowych przysługuje Ci szereg gwarancji i praw, a przede wszystkim prawo do sprzeciwu wobec przetwarzania Twoich danych. Prawa te będą przez nas bezwzględnie przestrzegane. Jeżeli więc nie zgadzasz się z naszą oceną niezbędności przetwarzania Twoich danych lub masz inne zastrzeżenia w tym zakresie, koniecznie zgłoś sprzeciw lub prześlij nam swoje zastrzeżenia pod adres odo@ptwp.pl.

Zarząd PTWP-ONLINE Sp. z o.o.

Zgłoś swoje propozycje zmian!


Dziękujemy za współpracę!