Pastaruoju metu pagrindinės žemdirbių diskusijų temos – produkcijos kaina ir gamybos savikaina. Produkcija pinga, gamybos kaštai kyla. Brangsta trąšos, chemija, bankų paskolos ir pan. Todėl natūralu, kad kyla susidomėjimas priemonėmis, padedančiomis taupyti kiekvieną trąšų granulę, kiekvieną kuro ar pesticidų lašą. O ta pagalba yra tikslaus ūkininkavimo sistemos (TŪS). Tačiau vis dar trūksta informacijos, kas tai per sistemos, ką jos daro ir kur kokia labiau tinka.

 Jau pats pavadinimas “Tikslus ūkininkavimas” pasako, kad reikalinga tiksliai nustatyti padargo padėtį lauke, norint išvengti persidengimų ar praleidimų, bei atiduoti būtent tai vietai reikalingą trąšų, sėklų ar pesticidų kiekį. Dažniausiai tam naudojamos palydovinės navigacijos sistemos, plačiausiai žinomos GPS pavadinimu. Iš karto reikėtų paaiškinti terminologiją. GPS (Global Positioning System) tai navigacinė sistema priklausanti JAV vyriausybei, valdoma ir prižiūrima JAV karinių aviacijos pajėgų. Sistema išlaikoma JAV mokesčių mokėtojų pinigais naudoja 24 savo orbitose skriejančius palydovus, kurie yra atskaitos taškai nustatant antžeminio imtuvo padėtį, signalas užkoduotas taip, kad tikslumas būtu ne daugiau kaip 5 m, yra laisvai prieinamas visiems vartotojams. Deja, net ir naudojant trukdžių filtravimo programas, signalo tikslumas nėra pakankamas TŪS. Norint tiksliau nustatyti mašinos padėtį, reikalingas nejudantis atskaitos taškas, kurio koordinatės žinomos. Naudojant tą pačia GPS sistemą, nustatoma nejudančio objekto teorinė padėtis, palyginama su jo realia (žinoma) padėtimi, taip išskaičiuojama signalo paklaida ir perduodama ŽŪ mašinai. Tai jau palyginamoji navigacijos sistema, vadinama DGPS (Differential Global Positioning System). Yra keli būdai kaip gauti korekcinį signalą:

1. Europos Geostacionarios Navigacijos Perdengimo Sistema plačiau žinoma EGNOS pavadinimu. Ši sistema priklauso Europos Kosmoso Agentūrai ir naudoja tris geostacionarius palydovus (šių palydovų padėtis nekinta žemės paviršiaus atžvilgiu, jie “kabo” virš pusiaujo). EGNOS korekcinis signalas nemokamas ir laisvai prieinamas. Žinoma reikia atsižvelgti į tai, kad pietinėje pusėje esantys statiniai gali užstoti EGNOS signalą

2. OMNISTAR XP/HP sistema. Ši sistema naudoja daugybę antžeminių korekcinių stočių visame pasaulyje. Šios stotys korekcinį signalą per orbitinius palydovus retransliuoja judančiam imtuvui. Signalas yra patikimas, bet mokamas.

3. Realaus laiko kinematika (RTK). Taip vadinama todėl, kad bazinė stotis, pagal kurios duomenis koreguojami judančios mašinos padėties skaičiavimai, yra tiesioginio matomumo zonoje ir korekcija vyksta realiu laiku. Tai yra pati tiksliausia navigacijos sistema ir veikia iki 20 km  spinduliu. Korekcinis signalas iš bazinės stoties pasiekia mašiną, esančia toliau nei 20 km atstumu, kartu su aidu, atsispindėjusiu nuo stratosferos, todėl sistemos darbas sutrinka. Naudojant RTK sistemą papildomas išlaidas sudaro bazinės stoties (ir jei reikia retransliacijos stotelės, skirtos kliūtims apeiti) kaina. Jokių abonentinių mokesčių nėra, naudojamas nemokamas signalas iš GPS palydovų.

Yra ir kitų būdų pakankamai tiksliai nustatyti mašinos geografinę padėtį, bet trys išvardinti yra labiausiai paplitę.

Kaip įvertinti šias sistemas? Investuojant į TŪS tikimės, kad investicijos sugrįš ir duos pelną, o jos atsiperka per tikslumą. Naudojami du tikslumo vertinimo parametrai:

1. Absoliutus tikslumas (D2D arba diena po dienos) nustato statinę koordinačių paklaidą per 24 val. Tai nėra labai aktualu žemės ūkiui.

2. Santykinis tikslumas (p2p arba pradalgė po pradalgės) - skaičiuojama paklaida 15 min. intervale. Tai kur kas aktualiau žemės ūkiui.

Žemiau pateiktoje iliustracijoje  parodyti gero ir blogo absoliutaus tikslumo pavyzdžiai.

 Absoliutus tikslumas nusako, kaip tiksliai galime grįžti į užsiduotą padėtį arba tiksliai atkartoti norimą atstumą nuo pradinio taško kasdien, kasmet.

Anksčiau minėtų navigacijos sistemų absoliutus tikslumas įvertintas žemiau pateiktoje iliustracijoje:

Santykinis tikslumas įvertina, kaip tiksliai atkartojamas atstumas nuo taško iki taško trumpame laiko intervale - 15-20 min. Tai nebūtinai absoliučiai tikslios geografinės koordinatės, svarbiausia - kaip tiksliai atkartojamas užsiduotas atstumas (pvz. darbinio padargo plotis).

 Žemiau pateiktoje iliustracijoje pavaizduoti gero ir blogo santykinio tikslumo pavyzdžiai.

Paprasčiau sakant, tai nusako persidengimų/praleidimų tikimybę. Pvz . Trimble GPS imtuvo p2p tikslumas +/-6 cm, tai reiškia, kad kultivuojant persidengimai ar neišdirbti tarpai neviršys 6 cm.

Žemiau pateiktoje iliustracijoje matomas skirtingų navigacijos sistemų santykinio tikslumo įvertinimas.

Reikia pabrėžti, kad santykinis tikslumas niekad neatstos absoliutaus tikslumo. Naudojant programinę įrangą, galima sumažinti trukdžius ir pasiekti 2-4 cm p2p tikslumą, tačiau, jei nebus pakankamo absoliutaus tikslumo, išliks sunkumų dirbti su paruoštais žemėlapiais.

 Pagal tai galime suskirstyti kokiems darbams kokios sistemos tinka:

Sekantis žingsnis - aptarti žemės ūkio mašinų navigacijos sistemas. Turim dvi alternatyvas:

1. Tradicinė navigacija , kai naudojamos mechaninės priemonės, putų ženklintuvai, na ir “iš akies”.

2. Palydovinės navigacijos sistemos: rankinis vairavimas pagal GPS navigaciją su pagalbiniais vairavimo įrenginiais arba pilnai integruotos automatinio vairavimo sistemos.

Prieš apsisprendžiant, kurį variantą rinktis, reikia išsiaiškinti sistemų privalumus, galimybes ir savo poreikius. Taigi, keletas tikslios navigacijos privalumų:

Finansinis

• Mažiau praleidimų ir persidengimų,

• Didesni užsėti plotai,

• Mažesnės išlaidos sėkloms, trąšoms, pesticidams, kurui, darbo jėgai.

Tikslesnis laukų planavimas

• Kiekvienas augalas gauną savęs vertą investicijų dalį,

• Optimalesni užsėjimo plotai.

Kontroliuojamas mašinų judėjimas lauke

• Mažesnis dirvos suspaudimas - didesni derliai.

Ergonominis

• Vairuotojas gali ilgiau dirbti nepervargdamas,

• Vairuotojas gali skirti daugiau dėmesio mašinos darbo parametrams.

Atsižvelgdami į paminėtus faktorius galime įvertinti palydovinių navigacijos sistemų privalumus prieš tradicinius.

Geriau nei mechaninis-diskinis ženklintuvas, nes:

• Patikimų mechaninių ženklintuvų komplektas, gali būti brangesnis nei GPS navigacija

• Puikiai dirba net ir šlapiame lauke,

• Nelūžta galulaukėse atsitrenkęs į medį ar akmenį.

Geriau nei putų ženklintuvai, kadangi:

• Neišgaruoja, kai karšta ir neištaršo vėjas,

• Neužšąla anksti ryte,

• Nepasislepia ražienose ar augaluose.

Geriau nei akys, nes:

• GPS dirba visą naktį,

• GPS puikiai veikia rūke,

• GPS netrukdo dulkės.

Palydovines navigacijos sistemas galima suskirstyti į 3 grupes:

1. Rankinis vairavimas pagal navigaciją. Tai dažniausiai kabinoje montuojamas monitorius, rodantis į kurią pusę sukti ir kaip toli nuo užsiduotos linijos nukrypta. Mašiną vairuoja pats vairuotojas.

2. Vairavimas pagalbiniais mechanizmais. Tai dažniausiai 1 variantas su papildomai prijungtu elektros varikliu, kuris ir sukioja vairą.

3. Integruota automatinio vairavimo sistema. Šiuo atveju visi automatinio valdymo įrenginiai, integruoti į mašinos hidraulinę bei elektrines schemas, gali ne tik vairuoti mašiną bet ir valdyti padargus, bei kaupti informaciją (pvz. laukų žemėlapiai pagal derlingumą).

Sistemą sudaro keletas mazgų:

Vairuojamų ratų posūkio sensoriai ir prioritetinis vairavimo vožtuvas (vairuotojui pasukus vairą, automatiškai persijungia į rankinį režimą). Užsakinėjant naują traktorių ar kombainą patartina užsakyti, kad šiuos mazgus sumontuotų gamykloje, kadangi tai palyginus nedaug padidina mašinos kainą, o nusprendus juos sumontuoti vėliau į turimą traktorių, prisidėtų montavimo darbų kaina.

Navigacijos valdymo blokas yra sistemos “protas”, kuris valdo mašiną, atsižvelgdamas į padargo darbinį plotį , padėtį antenos atžvilgiu, mašinos pasvirimą ir kitus parametrus. Informacijai iš sistemos gauti ir ją valdyti reikalingi įvesties/išvesties įrenginiai. Dažniausiai tai yra valdymo monitorius. Taip pat būtina GPS antena, galinti priimti EGNOS ir/arba OMNISTAR korekcinius signalus. Su išvardintais įrenginiais jau galima pilnai naudoti integruotą valdymo sistemą. Norint dar didesnio tikslumo (iki 2 cm), reikalingas RTK signalas. Tam reikės RTK bazinės stoties (gali būti kilnojama, ant trikojo pastatoma lauke, arba stacionari, įrengiama aukščiausioje ūkio vietoje) ir radijo modulio RTK signalui priimti (montuojama ant mašinos).

Straipsnį parengė: Saulius Sagatys, Tel 8-615-29352