Сердце системы – курсоуказатель, экран и компьютер одновременно

№90 (5995) от 26 ноября 2021

На рязанской земле создают технологии, которые может себе позволить не каждая развитая страна

Фразу про наступившее будущее все чаще можно встретить при упоминании о современной беспилотной технике и технологиях. В качестве иллюстраций предлагаются, как правило, решения нескольких корпораций, расположенных в США и нескольких европейских странах. Но в России есть научный потенциал аналогичных разработок «с нуля», которые предлагают оригинальный подход, надежный и продуктивный.

В частности, сейчас такие технологии требуются в сельскохозяйственном производстве, ведь считается, что мы живем в эпоху четвертого технологического уклада. Эпизод из советского фильма «Дело было в Пенькове», с «тракторами будущего», можно считать пророческим и сбывшимся – сегодня и сейчас на полях Рязанской области работают машинно-тракторные агрегаты, оснащенные приборами, которые ранее были доступны только в авиации и космонавтике: это системы автоматизированного вождения и дистанционного управления.
– Известно, что на производительность машинно-тракторного агрегата (трактор с плугом, культиватором, сеялкой и т.д.) оказывает значительное влияние работоспособность механизатора. Исследования показывают, что в начале восьмичасовой рабочей смены производительность плавно возрастает, происходит восстановление рабочих навыков и через два часа непрерывной работы она достигает максимума, – говорит доцент Рязанского агротехнологического университета, заместитель декана инженерного факультета, директор Центра тестирования студентов Дмитрий Олейник. – Затем производительность начинает снижаться и через 4–5 часов может опуститься до 15–20%. Это связано с тем, что у механизатора накапливается усталость, происходит замедление действий, снижение рабочей скорости. Чем сложнее и напряженнее работа, тем быстрее снижается производительность. Одновременно на эти процессы накладываются неблагоприятные факторы внешней среды, погодные условия, к примеру: дождь, пылевые бури, туман.
Машинно-тракторный агрегат должен двигаться очень точно, в противном случае между соседними проходами будут образовываться пропуски и перекрытия. В первом случае мы получим участки необработанной или незасеянной (неубранной) земли, что приводит к потере части урожая, во втором – частично захватываем уже обработанную полосу земли и фактически обрабатываем ее дважды, тратим при этом дорогостоящее топливо, семенной материал, удобрения. Задача механизатора состоит в том, чтобы не трактор ехал строго по заданной траектории, без пропусков и перекрытий, а верно работала прицепленная к нему сельхозмашина, ведь именно она осуществляет технологические операции.
Сельское хозяйство в последние десятилетия очень жадно впитывает в себя инновационные и технологичные решения из смежных отраслей. По оценкам экспертов, 80% всех новых идей, решений, технологий, приходящих в АПК, базируются на применении геоинформационных, телекоммуникационных технологий, спутниковой навигации, на автоматике, робототехнике и даже так называемом интернете вещей, который уже получил свою международную аббревиатуру «IOT». На современном этапе развития техники и технологии симбиоз спутниковой навигации, телекоммуникации и автоматики породил новый класс устройств – системы параллельного и автоматизированного вождения для сельскохозяйственной техники. В базовом варианте такая система позволяет механизатору вести машинно-тракторный агрегат по приборам, по аналогии с летчиком, летящим сквозь облака, а не по визуальным ориентирам. В более продвинутом варианте набор датчиков и исполнительных механизмов самостоятельно контролирует и воздействует на рулевое управление трактора. А человек просто следит за работой автоматики и в случае появления неожиданного препятствия на поле (человека, животного, камня) берет управление на себя. Для этого достаточно схватиться за руль, система почувствует, что «баранку» крутит кто-то еще, и автоматически отключится. Опасная ситуация предотвращается.
В Рязанском государственном агротехнологическом университете им. П.А. Костычева в производственной деятельности на базе опытной агротехнологической станции в поселке учхоза Стенькино в научных исследованиях и учебной деятельности вот уже много лет используются иностранные и отечественные автопилоты и системы параллельного вождения производителей Topcon (Япония), Trimble (США), TeeJet (США), «Кампус» (Россия), «Агронавигатор» (Россия). Некоторые из перечисленных систем установлены на технике, некоторые смонтированы на специальных стендах и используются в качестве тренажеров для подготовки бакалавров, магистров и аспирантов агроинженерного профиля. Маршрут движения трактора можно создавать непосредственно в поле или заранее на компьютере в специальном программном обеспечении в зависимости от условий и требований к предстоящей работе, рекомендаций агронома. Для этого в программу изначально загружаются спутниковые снимки и контуры полей хозяйства, после чего выбирается поле, на котором предполагается работать, подбирается модель движения и файл с заданием переносится непосредственно в автопилот трактора, находящегося в поле. Например, техническое задание формируется на компьютере в центре «Цифровые технологии в АПК», расположенном в учебном корпусе № 2 университета, и по щелчку моментально «улетает» в трактор, стоящий в поле на расстоянии в десятки километров. После этого механизатору достаточно только подтвердить факт выполнения задания, и автопилот начнет работу. Некоторые модели автопилотов даже умеют автоматически разворачивать машинно-тракторный агрегат в конце прогона и самостоятельно заводить на новую траекторию движения.
Таким образом, мы получаем экономию на удобрениях, семенах и ГСМ, более высокое качество выполнения работ, повышение производительности, сокращение сроков проведения работ (например, можно работать ночью, трактор с автопилотом едет по сигналам GPS/ГЛОНАСС, поэтому темнота ему не помеха), механизатор больше времени уделяет контролю за сельскохозяйственной машиной, своевременно обнаруживая возможные нарушения технологического процесса (углубился корпус плуга, забился высевающий аппарат, сцепились бороны). Сердце системы – курсовой указатель, экран и компьютер одновременно. Работая с этой технологией, студенты и аспиранты инженерного факультета создают свои собственные доработки и решения беспилотных или частично пилотируемых комплексов. Это служит основой для появления нескольких отечественных систем, которые могли бы эффективно развиваться, конкурируя друг с другом в рамках процесса импортозамещения, когда ставится задача ликвидировать зависимость отечественного сельского хозяйства от зарубежных производителей.

Подготовил Михаил Скрипников