Інформаційні технології у розвитку систем зрошення

Інформаційні технології у розвитку систем зрошення

/ Механізація АПК / Середа, 20 травня 2020 15:11

Сучасні інформаційні технології дедалі більше проникають у повсякденне життя і різні сфери діяльності українців. Аграрна галузь економіки також не стоїть осторонь новітніх технологій, адже успішний розвиток аграрного виробництва потребує високої та ефективної системи землеробства.

Застосування інформаційних технологій дає змогу забезпечити підвищення врожайності, продуктивності праці, ефективності управлінських рішень, раціонально використовувати ресурси, захищати навколишнє середовище. Вони можуть істотно допомогти у розв’язанні великої кількості завдань, пов’язаних із плануванням, прогнозом, аналізом і моделюванням сільськогосподарських процесів.

Як результат — впровадження інноваційних технологій у сільському господарстві дає змогу ефективно і раціонально керувати процесами росту рослин з огляду на їх потребу у волозі, поживних речовинах та інших складових умов зростання.

Технологічні процеси зрошення останнім часом також зазнають впливу застосування ­IT-інновацій, що забезпечують інтегрований контроль витрат зрошувальної води, внесення добрив і хімікатів.

Найбільші виробники зрошувальної техніки, які представлені й на українському ринку, лідери у своїй галузі — Lindsay Corporation, Reinke Manufacturing Co., Inc., Valmont Industries — найновіші свої розробки впроваджують у технології точного зрошення. Це дистанційний моніторинг і бездротове керування дощувальними системами і контроль зрошення — від традиційного поливу до зрошування змінними поливними нормами і диференційованого внесення добрив і хімікатів разом із поливною водою.

Компанія Lindsay Corporation, виробник дощувальних машин марки Zimmatic, як інноваційний інструмент керування зрошенням розробила FieldNET — бездротовий (дистанційний) засіб контролю й управління зрошувальними системами (круговими і фронтальними) (рис. 1). Цей інструмент можна встановити на більшість смартфонів і планшетів, що дає змогу на будь-якому етапі аграрного циклу за їх допомогою відстежувати, які операції виконують дощувальні машини, та управляти ними.

 

Tochne zem 2018 82 1

Рис. 1. Вигляд групи кругових дощувальних машин на планшеті з використанням системи управління зрошенням FieldNET

 

FieldNET надає можливість:

  • швидко і просто контролювати і дистанційно керувати практично з будь-якого місця групою дощувальних машин, їх кінцевими дощувальними апаратами, насосами для подачі води й інжекторами для внесення хімічних речовин. Дистанційно конт­ролюються такі параметри: операційний статус; місце початку і зупинення зрошення; місце розташування в полі; тиск; витрати води; час виконання роботи. Дистанційне управління; початок, зупинення і зміна напрямку зрошення, регулювання норми поливу, увімкнення й припинення подачі води, встановлення положення автоматичного зупинення, програмування роботи кінцевих дощувальних апаратів;
  • дистанційно контролювати обладнання, сповіщати, відстежувати роботу кожної окремої машини в реальному часі;
  • контролювати і записувати витрати води й енергії, моніторити погодні умови з метою прийняття відповідних рішень, звітувати про хід зрошення і роботу складових дощувальних машин.

 

FieldNET дає змогу отримувати доступ до моніторингу і контролю в будь-якому місці за допомогою двох способів підключення:

  • FieldNET Web: веб-портал FieldNET надає повний доступ з будь-якого пристрою за допомогою веб-браузера;
  • FieldNET Mobile: мобільний додаток для смартфонів і планшетів забезпечує повний контроль та управління зрошувальними системами та їх обладнанням з будь-якої географічної точки.

 

Основні характеристики та переваги FieldNET Mobile: графічне зображення статусів усього обладнання в реальному часі (рис. 2), виведення на екран мобільного пристрою карти розташування зрошувальної системи, простота і зручність управління круговими та фронтальними машинами, управління насосами і контроль основних датчиків, перегляд журналу і сигналів тривоги, швидке з’єднання зі всіма функціями інтернет-порталу, можливість управляти доступом інших користувачів.

 

Tochne zem 2018 82 2

Рис. 2. Використання смартфонів за допомогою ­FieldNET Mobile

 

Компанія Growsmart by Lindsay (підрозділ Lindsay Corporation) розробила технологію управління змінною інтенсивністю штучного дощу у межах площі обслуговування дощувальної машини — інтелектуальну систему Growsmart Precision VRI. Ця технологія дає змогу точно визначати потрібну кількість води, а також добрив (у разі фертигації) для певних ділянок поля. Завдяки цьому можна заощаджувати воду (добрива), проводячи зрошування залежно від характеристик ґрунту, уникаючи поливу непродуктивних земель, зокрема, водних шляхів, водно-болотних угідь тощо (рис. 3).

 

Tochne zem 2018 82 3

Рис. 3. Технологія змінної інтенсивності поливу Precision VRI

 

Принцип роботи такий. За допомогою простої топографічної програми визначають окремі зони зрошення, де змінюється тип ґрунту, є місця з великими схилами, де можливе виникнення водної ерозії внаслідок стікання води, де наявні низькі зони, схильні до заболочення, всілякі перешкоди (будівлі, канали, дороги). Так визначають можливість диференційного застосування фертигації (рис. 4).

 

Tochne zem 2018 83 1

Рис. 4. Управління окремими розприскувачами Precision VRI

 

Потім програму змінної інтенсивності дощу завантажують у контролер Precision VRI, який спрямовує сигнали на електромагнітні клапани управління окремими розприскувачами. Аби досягти змінної інтенсивності під час управління зрошенням зони, розприскувачі вмикаються і вимикаються або пульсують із визначеною частотою (рис. 5).

 

Tochne zem 2018 83 2

Рис. 5. Керовані модулі управління інтенсивністю поливу

 

Основні переваги технології Precision VRI:

  • зниження енергоспоживання;
  • зміна інтенсивності поливу залежно від типу с.-г. культури і ґрунту;
  • зменшення надмірного поливу;
  • зменшення витрат на технічне обслуговування опорних візків дощувальної машини;
  • зменшення витрат на внесення добрив і хімікатів;
  • зменшення й унеможливлення поливу низинних ділянок;
  • запис і звітність технологічного процесу зрошення через Інтернет;
  • простота користування топографічним програмним забезпеченням;
  • точне управління зонами й окремими розприскувачами, програмування за допомогою GPS-позиціонування;
  • можливість використання з дощувальними машинами інших марок і виробників.

 

Growsmart by Lindsay пропонує також додаткові самоналаштовувані пристрої Plug-n-play, що поліпшують роботу FieldNET: датчики (зонди) і станції моніторингу вологості ґрунту, метеостанції, системи бездротового управління насосами. Ці пристрої призначені для роботи як зі зрошувальними системами Zimmatic, так і з іншими брендами.

Постійний моніторинг і контроль вологості ґрунту дають змогу приймати обґрунтовані рішення, щоб забезпечити зрошення у потрібній кількості й у потрібний час.

Ґрунтова волога відіграє вирішальну роль у житті рослин. Для розвитку сильної кореневої системи й охолодження вони потребують певної кількості води. Тому зрошення й має подавати доступну для рослин вологу у визначений час вегетаційного періоду й у відповідній кількості. Коли ґрунтова волога знижується нижче за розташування кореневої зони і випаровується, це створює для рослин стресову ситуацію, що призводить до втрати врожайності та якості продукції. Водночас надмірне зрошення зумовлює ерозію, втрату поживних речовин і зростання витрат.

Датчики вологості Growsmart можна встановлювати на різній глибині, щоб відстежувати наявність вологи по всій довжині кореневої системи рослин (рис. 6). Інформація з датчиків за допомогою станції моніторингу вологості ґрунту (рис. 7) надходить на персональний комп’ютер у вигляді зрозумілих графіків, що зображують тенденції ґрунтової вологи. Такі графіки зберігаються з метою накопичення історичних даних.

 

Tochne zem 2018 84 1

Рис. 6. Встановлення датчиків моніторингу вологості ґрунту

 

Важливим інструментом для прийняття конкретних та оптимальних рішень у зрошуваному землеробстві є використання польових метеостанцій. Вони поступово стають незамінними пристроями, за допомогою яких в онлайн-режимі можна оперативно впливати на конкретні ситуації залежно від погодних умов, що складаються на кожному окремому зрошуваному полі. Адже опади можуть дуже відчутно варіювати на різних зрошуваних масивах у межах одного господарства.

 

Tochne zem 2018 84 2

Рис. 7. Станція моніторингу вологості Growsmart

 

Такі погодні нерівномірності впливають на врожайність культур, тому знання таких закономірностей допомагає виробникові приймати правильні рішення щодо технології зрошення.

Моніторинг погоди доступний у FieldNET з використанням вбудованої метеостанції Growsmart plug-n-play (рис. 8). Вона включає датчики для вимірювання таких параметрів: швидкість і напрямок вітру, сонячна радіація, температура і відносна вологість повітря, кількість опадів, розрахункова евапотранспорація.

 

Tochne zem 2018 84 3

Рис. 8. Метеостанція Growsmart у складі дощувальної машини

 

Зібрані метеорологічні дані пристрій обробляє і передає користувачеві у вигляді таблиць і діаграм (рис. 9). Історичні дані щодо погодних умов зберігаються, і до них можливий швидкий доступ з діаграмами аналізу змінних тенденцій на одній сторінці.

 

Tochne zem 2018 85 1

Рис. 9. Графічні діаграми моніторингу щоденних опадів та їх накопичення протягом сезону (А) та погодних умов (Б)

 

Додаток FieldNET Mobile дає змогу швидко і легко перевірити на смартфоні стан вологості ґрунту чи погодних умов і за потреби відрегулювати норми поливу або внесення добрив дощувальною машиною.

Веб-портал FieldNET надає легкий графічний інтерфейс користувача, повний доступ до конфігурації датчиків, запускає історичні графіки і пост-сезонні звіти за тенденціями зміни ґрунтової вологи і звіти про погоду у поливний сезон та після нього.

Отже, за допомогою пристроїв визначення вологості ґрунту і погодних умов Plug-n-play FieldNET безперервно відстежує рівень ґрунтової вологи і місцеві погодні умови, щоб забезпечити об’єктивні критерії для прийняття рішень у процесі зрошення, а саме, визначити час, норму та кількість поливів для конкретної культури.

Growsmart також пропонує інші дистанційні пристрої plag and play, зокрема, систему бездротового управління насосами, витратомір, датчики планування встановленого дощового порогу й обмеження дії швидкості вітру, датчики контролю тиску, можливість підключити допоміжне обладнання, наприклад, насос для внесення добрив.

Останнім часом компанія Lindsay Corporation представила нове інноваційне рішення на перевіреній і надійній платформі системи дистанційного управління, моніторингу і контролю зрошення FieldNET — FieldNET Advisor™ (рис. 10).

 

Tochne zem 2018 85 2

Рис. 10. Вигляд групи кругових дощувальних машин на комп’ютері з використанням системи управління зрошенням FieldNET Advisor™

 

Нова система забезпечує швидке й ефективне управління технологічним процесом зрошення за допомогою чотирьох потужних інструментів, вбудованих в одне рішення FieldNET Advisor™, що дає професійні рекомендації з технологічного процесу зрошення, а також легко інтегрується в потужну систему дистанційного моніторингу та управління FieldNET.

1. FieldNet Irrigation Advisor™ (радник з поливу) — рекомендації про наступну дату і норму поливу; щоденне і сезонне коливання ґрунтової вологи по всьому полю; прогнозування зниження ґрунтової вологи і потреби у зрошенні на решту поливного сезону; попередження про зниження ґрунтової вологи; індивідуальні параметри управління процесом зрошення, рекомендації та попередження; можливість автоматичного поливу кількох культур, гібридів і дат посіву у межах зрошувальної системи; автоматична інформація про стан ґрунту; автоматичні дані про технологічний процес зрошення (норма поливу, положення зрошувальної системи, дата і час поливу).

2. FieldNET Crop Advisor™ — поточна стадія вегетації рослин, глибина кореневої системи; значення щоденної евапотранспорації (ETCrop), автоматичне коригування рекомендацій щодо проведення поливів залежно від стадії росту культур; прогнозні рекомендації з догляду за рослинами на сезон зрошення.

3. FieldNET Weather Advisor™ — актуальні погодні дані для конкретних умов, погодні метеорологічні прогнози щодо конкретних полів протягом 15 днів, щоденні прогнози погоди на місцях протягом 15 днів, налаштовувані польові попередження про погоду, редаговані добові кількості опадів.

4. FieldNET VRI Advisor™ — галузеві плани VRI-сектора, що постійно генеруються та оновлюються і доступні для всіх полів; повні прецизійні плани VRI, що постійно генеруються та оновлюються (потрібне обладнання GPRS GradeMaster Precision з індивідуальним управлінням розприскувачами). Плани VRI динамічно оптимізуються з огляду на зміну стадії розвитку культур, збільшення кореневої системи, погоду, застосування поливів, а також мінливість ґрунту на всій території.

 

І, нарешті, як працює FieldNET Advisor™.

1. Вводять види культури, гібриди і дати посіву.

2. FieldNET Advisor автоматично об’єднує ці дані з ґрунтовими картами, гіперлокальною метеорологічною інформацією та історією зрошення, яку застосовують у цій місцевості.

3. Відстежуючи рівень росту рослин і глибину кореневої системи, щоб контролювати кількість вологи у ґрунті, FieldNET Advisor прогнозує потреби у воді майбутнього врожаю.

4. Потім FieldNET Advisor дає рекомендації про те, коли, де і скільки зрошувати, підвищуючи ефективність використання води і рентабельність.

5. Рекомендації щодо проведення поливів автоматично надсилаються на телефон або комп’ютер користувача електронною поштою або текстовим повідомленням, щоб можна було реагувати у режимі реального часу.

 

Подібні системи із застосуванням інформаційних технологій пропонують на ринку й інші виробники дощувальної техніки — системи дистанційного моніторингу, управління і контролю зрошення ReinCloud™ (компанія Reinke Manufacturing Co), AgSense® (компанія Valmont Industries).

Насамкінець можна сказати, що застосування сучасних інноваційних рішень у зрошенні дає змогу індивідуально використовувати кожну окрему дощувальну машину зважаючи на реальні потреби культурних рослин у волозі й поживних речовинах, підвищувати ефективність використання зрошувальних систем і планування їх роботи, в режимі реального часу оперативно впливати на ситуацію на зрошуваній ділянці, підвищувати продуктивність зрошувальної техніки, зменшувати негативний вплив штучного дощу на ґрунт, ефективно використовувати енергетичні та водні ресурси, підвищувати врожайність і рентабельність виробництва.

 

Володимир СИДОРЕНКО, завідувач лабораторії
Володимир МАЛЯРЧУК, канд. с-г. наук, завідувач лабораторії,
Південно-Українська філія УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого

svidome

 17 серпня 2022
Через ціни на комерційний газ цьогоріч ще 10 цукрових заводів працювати не будуть, тобто запуститься лише 22 заводи по всій Україні.
Через ціни на комерційний газ цьогоріч ще 10 цукрових заводів працювати не будуть, тобто запуститься лише 22 заводи по всій Україні.
17 серпня 2022
 17 серпня 2022
У серпневому балансі по олійним культурам на 2022/23 МР експерти USDA різко підвищили прогноз світового виробництва ріпаку, насамперед завдяки збільшенню врожаю в Канаді у порівнянні з минулим роком на 60%, що на 15% перевищить середньорічний показник, а також нарощуванню виробництва в країнах ЄС, Україні та Австралії внаслідок високих світових цін.
У серпневому балансі по олійним культурам на 2022/23 МР експерти USDA різко підвищили прогноз світового виробництва ріпаку, насамперед завдяки збільшенню врожаю в Канаді у порівнянні з минулим роком на 60%, що на 15% перевищить середньорічний показник, а також нарощуванню виробництва в країнах ЄС, Україні та Австралії внаслідок високих світових ...
17 серпня 2022
 17 серпня 2022
Українське агропідприємство «Бонелет» планує восени висадити в Одеському районі 11,4 га яблунево-грушевого саду. Закладка саду пройде завдяки гранту урядової програми «еРобота» зі створення або розвитку садівництва, виноградарства та виробництва ягід.
Українське агропідприємство «Бонелет» планує восени висадити в Одеському районі 11,4 га яблунево-грушевого саду. Закладка саду пройде завдяки гранту урядової програми «еРобота» зі створення або розвитку садівництва, виноградарства та виробництва ягід.
17 серпня 2022
 17 серпня 2022
Мрієте зібрати врожай швидко, якісно та найголовніше – з мінімальними втратами? Нова лінійка комбайнів Axial-Flow 250, бренду CASE IH, безпосередньо американського виробництва, дозволяє отримати надвисоку продуктивність та забезпечити якісний обмолот будь-якої культури.
Мрієте зібрати врожай швидко, якісно та найголовніше – з мінімальними втратами? Нова лінійка комбайнів Axial-Flow 250, бренду CASE IH, безпосередньо американського виробництва, дозволяє отримати надвисоку продуктивність та забезпечити якісний обмолот будь-якої культури.
17 серпня 2022
 17 серпня 2022
Кабінет Міністрів України затвердив порядок використання коштів, які спрямовуються на підтримку сільськогосподарських виробників.
Кабінет Міністрів України затвердив порядок використання коштів, які спрямовуються на підтримку сільськогосподарських виробників.
17 серпня 2022
 17 серпня 2022
Універсальний дискатор SWIFTERDISC від BEDNAR забезпечує високу якість обробітку, адаптованість до екстремальних умов роботи та низькі експлуатаційні витрати. Це дозволяє досягнути бажаного результату, заощадивши кошти.
Універсальний дискатор SWIFTERDISC від BEDNAR забезпечує високу якість обробітку, адаптованість до екстремальних умов роботи та низькі експлуатаційні витрати. Це дозволяє досягнути бажаного результату, заощадивши кошти.
17 серпня 2022

Please publish modules in offcanvas position.