Автоматическое управление технологическими процессами в сельскохозяйственной технике

Automatic control of technological processes in agricultural machinery

Автор: Новикова Ксения Валерьевна

Саратовский государственный университет генетики, биотехнологии и инженерии имени Н.И. Вавилова, г. Саратов, Россия

E-mail: kseniyanovikova94@gmail.com

Novikova Ksenia Valeryevna

Saratov State University of Genetics, Biotechnology and Engineering named after N.I. Vavilov, Saratov, Russia

E-mail: kseniyanovikova94@gmail.com

Аннотация: Данная статья исследует применение автоматического управления технологическими процессами в сельскохозяйственной технике с целью оптимизации производственных процессов, улучшения качества продукции и снижения затрат. Рассматриваются конкретные примеры автоматических систем управления, таких как автоматический контроль глубины обработки почвы, автоматическая навигация и управление тракторами, автоматическое управление системами орошения и урожайными машинами. В статье также анализируются преимущества и вызовы, связанные с внедрением автоматических систем в сельское хозяйство.

Abstract: This article explores the application of automatic process control in agricultural machinery in order to optimize production processes, improve product quality and reduce costs. Specific examples of automatic control systems are considered, such as automatic control of the depth of tillage, automatic navigation and tractor control, automatic control of irrigation systems and crop machines. The article also analyzes the advantages and challenges associated with the introduction of automatic systems in agriculture.

Ключевые слова: автоматическое управление, технологические процессы, сельскохозяйственная техника, автоматические системы навигации, урожайные машины.

Keywords: automatic control, technological processes, agricultural machinery, automatic navigation systems, harvest machines.

Тематическая рубрика: Сельское хозяйство и пищевая промышленность.

О важности автоматизации предприятий аграрной сферы и сельского хозяйства лучше всего говорят цифры статистики. Доказано, что организации с высоким и даже средним объемом механизации несут значительные потери: молочное скотоводство - уровень потерь до 53%; зерновое производство - на стадии потребления и этапе обработки до 25 и до 10% соответственно. При непосредственном производстве потери составляют до 48%; производство корнеклубневой и плодоовощной продукции - до 75% и до 57%. Всё это говорит об актуальности исследования.

Автоматическое управление технологическими процессами в сельском хозяйстве представляет собой применение современных технологий и систем управления для оптимизации и автоматизации различных задач в сельскохозяйственной деятельности. [1] Это может включать в себя такие аспекты, как автоматизация управления сельскохозяйственными машинами и оборудованием, контроль производственных процессов, мониторинг условий почвы и растений, автоматический контроль орошения и удобрения и т.д.

Автоматическое управление технологическими процессами в сельскохозяйственной технике позволяет повысить эффективность, оперативность и точность выполнения различных задач в сельском хозяйстве. Оно также способствует сокращению трудозатрат и повышению качества производства.

Одним из ключевых направлений автоматизации в сельском хозяйстве является использование автономных или полуавтономных сельскохозяйственных машин, таких как автономные тракторы, комбайны, дроны и роботы для сбора урожая и других задач. Это позволяет повысить эффективность работы и снизить затраты на рабочую силу.

Автоматизации в сельском хозяйстве включает разные аспекты. В первую очередь, это механизация технологических процессов. Множество операций и технологических процессов в сельском хозяйстве уже механизировано и выполняется при помощи сельскохозяйственных машин и комплексов. Множество животноводческих комплексов сегодня оснащаются потоковыми автоматизированными линиями доения коров и первичной обработке молока, также нередко закупаются системы приготовления, а также линии раздачи корма животным. В помещениях, где размещаются животные, автоматика контролирует климат, системы отопления и водоснабжения помещений.

Использование автоматизированных систем и устройств, которые частично или полностью освобождают персонал от решения трудовых задач по контролю и управлению различными процедурами производства продукции. Так, уборка урожая может быть автоматизирована с использованием датчиков и системы компьютерного управления. Например, комбайн может быть настроен так, чтобы автоматически регулировать высоту уборочного инструмента в зависимости от высоты растений. Это позволяет собирать урожай более эффективно и предотвращать потерю продукции.

Энергетика и автоматизация взаимосвязаны и взаимозависимы, так как расчет энергообеспечения крупных автоматизированных систем, используемых для орошения на полях и в теплицах, требует учета используемых производственных мощностей и нецелесообразности применения портативных генераторов.

Современные системы орошения могут быть автоматизированы для оптимального использования водных ресурсов и достижения максимальной эффективности полива. Датчики влажности почвы могут измерять уровень влажности и передавать информацию системе управления. На основе этих данных система определяет необходимость и продолжительность полива, чтобы обеспечить оптимальные условия для растений. [4]

В последнее время в сельском хозяйстве происходит расширение областей применения автоматики. Например, средства автоматики в растениеводстве находят все большее применение благодаря появлению новых средств механизации и технологий. Системы автоматической навигации, такие как GPS, используются для автоматического управления тракторами в поле. Фермеры могут предварительно запланировать маршрут трактора, и затем система автоматически управляет движением трактора, чтобы он двигался по определенной траектории. Это позволяет сократить перекрытие проезда, уменьшить временные затраты и оптимизировать использование топлива. [3]

Ручное управление техникой и технологическими процессами в сельском хозяйстве может быть недостаточно эффективным. Автоматизация позволяет упростить и повысить эффективность использования сельскохозяйственной техники.

Многие современные тракторы и сельскохозяйственные машины оснащены системами автоматического управления глубиной обработки почвы. Эти системы используют датчики, чтобы определить глубину пахоты или культивации, и корректируют работу сельскохозяйственной техники в реальном времени. Например, если трактор движется по неровной поверхности, система автоматического управления подстроит глубину обработки, чтобы обеспечить равномерную обработку почвы. Практика показывает, что при почвообработке и посеве только за счет контроля и регулирования глубины пахоты и заделки семян можно увеличить урожайность сельскохозяйственных культур до 15%. [2]

Разработка и применение систем управления технологическими процессами в сельскохозяйственной технике является важным аспектом автоматизации.

Технологические решения в сельском хозяйстве в будущем будут включать и\или продолжать развивать системы мониторинга и управления. Это системы, которые используют датчики, Интернет вещей (IoT) и искусственный интеллект для сбора и анализа данных о почве, климатических условиях, растениях и животных. В свою очередь такой подход позволит сельским хозяйственным производителям принимать более информированные решения для оптимизации урожайности и ресурсоэффективности. Применение автоматического управления в сельском хозяйстве имеет потенциал в будущем снизить экологические нагрузки и увеличить производительность, что важно в условиях увеличивающегося мирового населения и изменения климата.

Таким образом, автоматическое управление технологическими процессами в сельскохозяйственной технике является важной областью современных технологий в агрокомплексе. Оно позволяет оптимизировать производственные процессы, улучшить качество продукции, снизить затраты на топливо, уменьшить воздействие на окружающую среду и повысить общую эффективность сельскохозяйственной деятельности.

Список литературы:

1. Автоматизация технологических процессов: учебно-методическое пособие / сост.: Е.С. Якубовская, Е.С. Волкова. - Минск: БГАТУ, 2012. - 132 с.

2. Викторов А.И. Системы управления технологическими процессами мобильных сельскохозяйственных агрегатов: диссертация ... доктора технических наук: 05.20.01, 05.13.06. - Москва, 2002. - 314 с.

3. Измайлов А.Ю., Хорошенков В.К., Лужнова Е.С. Управление сельскохозяйственными мобильными агрегатами с использованием навигационной системы ГЛОНАСС/GPS. Сельскохозяйственные машины и технологии. 2015;(3):15-20.

4. Хорошенков В.К. Инновационные направления в использовании средств автоматического регулирования параметров технологических процессов почвообрабатывающих и посевных агрегатов / В.К. Хорошенков, Н.Т. Гончаров, О.А. Сизов, Е.С. Лужнова, И.И. Афонина // Система технологий и машин для инновационного развития АПК России: Сб. научн. докл. Междунар. науч.-техн. конф. Ч. 2. – М.: ВИМ, 2013. – С. 327-330.