НОВОСТИ

Контролирующие и исполнительные электронные системы опрыскивателей

ТЕГИ:

Виктор Марченко, Владимир Синько

При учете стоимости средств защиты растений и объемов их использования в растениеводстве возникает необходимость разработки и внедрения в производство таких технических усовершенствований к опрыскивателям, которые обеспечивали бы максимально эффективное действие препарата с возможной его экономией.

Ведущие мировые технологии производства продукции растениеводства все чаще находят свое применение в Украине. Это касается в первую очередь тех хозяйств, которые хотят работать высокорентабельно и не боятся новейших разработок, усовершенствований и модернизации. Раньше или позже, но конкуренция на внутреннем и внешнем рынках заставит перейти к новейшим технологиям и технике, подключив и введя при этом все возможные резервы, способствующие экономии препаратов, повышению производительности агрегатов и уменьшению затрат горюче-смазочных материалов и средств на опрыскивание.

Среди многих параметров, которые характеризуют технологический процесс опрыскивания, наиболее важными являются концентрация рабочего раствора средств защиты растений, норма внесения препарата и уровень загрязнения окружающей среды вредными соединениями.

При применении химических препаратов необходимо обеспечить соблюдение концентрации рабочего раствора пестицидов. Заводы-производители препаратов устанавливают точное их количество на единицу обработанной площади, при котором эффективность действия будет наилучшей. Уменьшение концентрации предопределяет низкое биологическое действие препарата на обрабатываемую среду. Весьма высокая концентрация рабочего раствора негативно влияет на культурные растения, наносит вред окружающей среде и ведет к лишним затратам средств на опрыскивание.

Фото 1.Учет опрыскивания в полевых условиях

В полевых условиях без надлежащих средств контроля очень сложно достичь такой концентрации рабочего раствора, которая бы отвечала агротехническим требованиям. Перед каждой новой заправкой в баке опрыскивателя остается некоторое количество рабочей жидкости от предыдущей заправки. Из-за большой погрешности уровнемера (неровная поверхность поля, высота размещения навески трактора) мы не можем точно определить остаток рабочей жидкости в баке опрыскивателя. Вследствие этого с каждой новой заправкой концентрация рабочего раствора пестицидов в баке изменяется на несколько процентов в ту или иную сторону. Таким образом, через 4-5 заправок рабочая смесь может стать или слишком низко концентрированной, или же ее концентрация может оказаться недопустимо высокой.

На сегодняшний день до конца нерешенными остаются вопросы регулирования опрыскивателя на заданную норму внесения рабочей жидкости и поддержания заданных параметров в процессе работы. Заводы-производители пестицидов устанавливают концентрацию и норму внесения препарата на единицу площади. В соответствии с агротехническими требованиями отклонение фактической нормы внесения от заданной не должно превышать 10%. Уменьшение нормы внесения пестицидов, которое не отвечает исходным требованиям, не обеспечивает качественной обработки посевов, а завышение нормы приводит к негативным экологическим последствиям и лишним затратам средств на опрыскивание. Химические средства защиты растений являются дорогими технологическими материалами и их доля в себестоимости продукции довольно значительна. В настоящее время среднестатистическая стоимость защиты 1 га посевов сельскохозяйственных культур составляет 325-390 грн. Поэтому незначительный, на первый взгляд, их перерасход на 10-15% увеличивает себестоимость единицы произведенной продукции на 35-60 грн.

Обычный расчет расхода

Регулирование опрыскивателя на заданную норму внесения рабочей жидкости выполняется следующим образом. Сначала по таблицам выбирается рабочая скорость агрегата, тип и размеры распылителей. Затем по формуле определяется расход рабочей жидкости через один распылитель:

 Формула определяется расход рабочей жидкостигде q — расход рабочего раствора через один распылитель, л/мин;

 B — ширина захвата опрыскивателя, м;

 Q — заданная норма расхода рабочей жидкости, л/га;

 Vp — рабочая скорость движения агрегата, км/ч;

                                                      n— количество распылителей на штанге опрыскивателя, шт.

Расход рабочей жидкости через распылители зависит от давления. С помощью таблиц определяют величину рабочего давления в системе, которая отвечает расчетной минутной затрате. После этого заполняют бак опрыскивателя замерянным количеством воды и обрабатывают фиксированную площадь. Сравнивают расчетный и фактический расход воды и определяют отклонение. При необходимости изменяют скорость движения агрегата или давление в гидравлической системе опрыскивателя и снова выполняют проверку на воде. Наладку повторяют до тех пор, пока не будет достигнуто соответствие агротехническим требованиям. Квалифицированные работники на выполнение такой операции тратят несколько часов, а если механизатор наладкой опрыскивателя занимается впервые, то это может длиться целую смену.

И даже такой тщательный способ наладки не гарантирует поддержание заданной нормы внесения на единице площади и, следовательно, не дает возможности полностью достичь желаемых результатов. Происходит это по таким причинам. На рабочую скорость движения опрыскивателя влияет несколько факторов: рельеф и микрорельеф поля, изменение радиуса движения колес из-за прогибания шин и погружения колес в грунт, буксование ведущих колес (для колесных тракторов буксование колеблется в пределах 818%), твердость почвы, неравномерность частоты вращения коленчатого вала двигателя, непостоянная величина тягового сопротивления агрегата, вызванная постепенным опорожнением бака, и т.п. Таким образом, отклонение фактической скорости движения опрыскивателя от заданной изменяется в пределах 1015%. Все вышеприведенные факторы говорят о том, что достичь заданной скорости движения практически невозможно.

Величина давления в гидросистеме опрыскивателя, создаваемого гидронасосом, также колеблется из-за неравномерности частоты вращения коленчатого вала двигателя, и это тоже влияет на количество внесенного рабочего раствора на единицу площади.

Значительная доля в отклонении установленной нормы внесения рабочей жидкости принадлежит и человеческому фактору. Механизатор физически не может постоянно поддерживать заданную частоту оборотов двигателя. Это зависит от его квалификации, усталости, погодных условий и т.д. И даже тогда, когда опрыскиватель отрегулирован по всем правилам, необходимо следить, чтобы кто-то случайно или преднамеренно не задел на пульте ручку управления давлением насоса и тем самым не свел на нет все усилия механизаторов.

В результате все эти факторы в сумме дают отклонение фактической нормы внесения рабочего раствора пестицидов от заданной до 20-30% и выше, хотя по агротехническим требованиям отклонение не должно превышать 10%. Даже самое тщательное регулирование опрыскивателя не может обеспечить той установленной нормы внесения рабочего раствора, соблюдение которой обеспечивает наиболее эффективное действие препарата. Зная о таком несоответствии, главные специалисты хозяйств (как правило, это агрономы) сознательно завышают норму внесения препарата, чтобы избежать риска. Так происходит перерасход препарата и средств. Если предположить, что в хозяйстве необходимо выполнить химическую защиту посевов на площади 1500 га, то лишние затраты средств в случае превышения нормы внесения препарата всего лишь на 15% будут составлять от 72 000 до 85 500 грн. при вышеупомянутой стоимости химической обработки одного гектара. И это только по одному хозяйству. Можно лишь представить себе, какой будет цифра в пределах всей Украины. А если к лишним затратам средств прибавить еще и загрязнение окружающей среды вредными соединениями пестицидов, то получим величину экономической и экологической проблемы в государстве.

Остается практически неконтролируемым и тот отрезок пройденного опрыскивателем пути, когда он начинает рабочий ход в начале загона или заканчивает его перед выездом на поворотную полосу, а также при предельно малом количестве рабочего раствора пестицидов в баке опрыскивателя, когда вместо препарата через распылители выходит мелкодисперсная смесь, больше похожая на туман.

Компьютер в помощь

Для максимально рационального решения вопроса поддержания концентрации рабочего раствора пестицидов в баке опрыскивателя и достижения заданной нормы внесения препарата в любой промежуток времени на опрыскивателях целесообразно устанавливать системы компьютерного контроля и дистанционного и автоматического регулирования работы опрыскивателей. Эти системы в использовании достаточно просты, а их работа базируется на следующем. К блоку компьютера постоянно поступают два сигнала: данные о рабочей скорости опрыскивателя и расходе рабочей жидкости, которая прошла через распылители. Системный блок мгновенно обрабатывает информацию о параметрах технологического процесса опрыскивания и посылает на дисплей соответствующие результаты.

Средства контроля в полевых условиях

В последнее время ведущими фирмами-производителями машин для химической защиты сельскохозяйственных культур сделан ощутимый шаг вперед в плане оборудования опрыскивателей бортовыми компьютерами с контролирующими и исполнительными механизмами. Наиболее известной фирмой, занимающейся разработкой и изготовлением компьютерных систем или отдельных их элементов для дистанционного и автоматического контроля и управления технологическими операциями внесения пестицидов и жидких комплексных удобрений, является Muller Electronic (Германия). Надежно и эффективно проявили себя в эксплуатации бортовые компьютеры производства таких фирм, как Teejet, Microtone Gmb, ARAG, RDS Technology LTD и др.

Компьютерный учета в полевых условиях

Простые и, как следствие, наиболее дешевые блоки компьютерного контроля работы опрыскивателя позволяют механизатору контролировать все основные параметры химического ухода для точного и равномерного распределения рабочего раствора препарата на поверхности поля и при необходимости изменять норму расхода за счет изменения рабочей скорости агрегата. Получив сигнал об отклонении от установленной нормы внесения рабочей смеси, оператор должен изменить скорость движения или же, если рабочая скорость агрегата слишком большая или слишком малая, выйти из кабины трактора и на пульте управления с помощью ручного регулятора изменить давление в гидравлической системе опрыскивателя. Более сложные и более усовершенствованные блоки компьютерного контроля и дистанционного управления объединяют в себе функции предыдущих контролирующих систем и расширяют возможности дистанционного регулирования. Они позволяют оператору отслеживать все параметры технологического процесса опрыскивания и влиять на норму внесения рабочей жидкости, изменяя скорость движения агрегата или изменяя рабочее давление в гидравлической системе непосредственно из кабины трактора. Кроме того, можно изменять скорость движения агрегата без изменения нормы внесения рабочего раствора препарата. И наиболее совершенными являются электронные системы, которые дают возможность полностью автоматизировать управление работой опрыскивателя. Классическим примером такой системы служит бортовой компьютер BRAVO 300 итальянской фирмы ARAG.

Бортовой компьютер BRAVO 300 это система электронного контроля и регулирования нормы выливания рабочей жидкости, предусматривающая автоматизированное соблюдение нормы внесения пестицидов на единице площади. Система полностью обеспечивает автоматическую поддержку предварительно установленной нормы расхода жидкости независимо от рабочей скорости агрегата, а также дает возможность оператору контролировать все основные параметры опрыскивания, отключать подачу рабочей жидкости к штанге и при необходимости выключать отдельные секции штанги. Блок оборудован звуковым сигналом, который предупреждает о возникновении отклонений в работе опрыскивателя. Об этом также сигнализируют соответствующие сообщения на дисплее.

Бортовой компьютер может работать как в ручном, так и в автоматическом режиме. При работе в ручном режиме соблюдение необходимой нормы выливания выполняется оператором путем изменения скорости движения агрегата или давления в гидравлической системе опрыскивателя.

Основными показателями, о которых сигнализирует монитор бортового компьютера, являются норма внесения рабочей жидкости и скорость движения агрегата. Кроме того, дополнительно на дисплее можно наблюдать одновременно за тремя значениями из восьми следующих показателей: обработанная площадь, га; время работы, ч; пройденный путь, км; уровень жидкости в резервуаре, л; общее количество использованной жидкости, л; расход рабочей жидкости, л/мин; рабочее давление в системе, бар; напряжение в электросети трактора, В. Необходимо отметить, что технические возможности электронных систем контроля опрыскивателей фиксируют эксплуатационные показатели работы агрегатов в широком диапазоне. Так, пройденный путь фиксируется в пределах от 1 м до 10 км; обработанная площадь от 0,001 до 10 000 га; норма внесения рабочего раствора от 1 до 2000 л/га.

Схема монтажа бортового компьютера на опрыскиватель изображена на рис. 1.

Схема монтажа бортового компьютера на опрыскиватель

Дисплей позволяет оператору постоянно контролировать все данные технологического процесса опрыскивания. Контрольная панель расположена в кабине трактора таким образом, чтобы оператор мог свободно наблюдать за данными на мониторе и управлять электромагнитными клапанами пульта управления. Компьютерный блок питается от сети электрооборудования трактора с напряжением 12 В.

Контрольная панель данной системы имеет большой многофункциональный жидкокристаллический дисплей с подсветкой, на котором оператор может видеть все данные технологического процесса опрыскивания. Шесть функциональных кнопок по краям дисплея позволяют оператору освещать и устанавливать на нем параметры опрыскивания вместе с другими кнопками на контрольной панели.

Система также дает возможность записать данные счетчика на персональный компьютер или распечатать параметры опрыскивания на принтере.

Фирмами-производителями электронных систем контроля опрыскивателей разработаны и поставлены на производство бортовые компьютеры, предназначенные для контроля параметров работы вентиляторных опрыскивателей, в частности при химической обработке садов и виноградников. Применение таких систем дает возможность автоматически регулировать высоту опрыскивания фруктовых деревьев в зависимости от их размеров, а также выполнять его лишь в тех местах, где находятся деревья. В свою очередь, это позволяет сэкономить до 30% рабочего раствора пестицидов и уменьшить загрязнение окружающей среды.

Применение бортовых компьютеров на опрыскивателях обеспечивает необходимое количество внесения рабочего раствора препарата и поддержание его в пределах агротехнических требований независимо от рельефа и микрорельефа поля (при движении вверх, вниз и поперек склона), скорости движения агрегата, давления в гидросистеме опрыскивателя, а также при разной влажности почвы. Опрыскиватели, которые оборудованы бортовыми компьютерами, в среднем расходуют на 10% меньше пестицидов по сравнению с обычными опрыскивателями.

Опыт показывает, что количество сорняков или вредителей на отдельных участках поля не постоянно. На это влияют такие факторы, как предшественники, почвенно-климатические условия, предыдущая обработка и т.п. Поэтому не обязательно на всех участках поля придерживаться постоянной нормы внесения рабочего раствора, а целесообразно в меру потребности увеличивать ее или уменьшать. При выполнении опрыскивания электронные системы контроля регулирования и работы опрыскивателя дают возможность механизатору оперативно, в случае необходимости, увеличивать или уменьшать норму внесения препарата и таким образом улучшать качество обработки с меньшими затратами.

С помощью счетчика расхода рабочей жидкости, который входит в систему компьютерного контроля работы опрыскивателя, можно с высокой точностью поддерживать необходимую концентрацию рабочего раствора в баке опрыскивателя. Это происходит следующим образом. Предположим, что на опрыскивателе установлен бак емкостью 2500 л. За время работы расходомер подсчитал, что использовано 2260 л рабочего раствора. Зная это, агроном с помощью пропорции подсчитывает, сколько необходимо использовать самого препарата, чтобы при заливе в бак нужного количества воды и препарата концентрация рабочего раствора была в пределах агротехнических требований. После этого счетчик «обнуляют», и он уже будет считать расход рабочей жидкости после заправки.

Фото 2.Учет опрыскивания в полевых условиях

Подведение итогов

К большому сожалению, большинство опрыскивателей, работающих на полях Украины, не оборудованы электронными системами контроля, хотя на сегодняшний день сельскохозяйственные предприятия имеют в своем распоряжении современные опрыскиватели и эффективные химические препараты для защиты культурных растений. И хотя экономическая эффективность применения бортовых компьютеров на опрыскивателях очевидна, многие хозяйства сдержанно относятся к таким новейшим разработкам. Сразу же возникает вопрос — почему? Причин тому несколько.

Во-первых, отсутствие информации об эффективности использования электронных систем контроля опрыскивателей.

Во-вторых, человек по своей природе консервативен и потому воспринимает с недоверием все новое и сомневается в надежности его работы и целесообразности применения. Психологический аспект является главной причиной торможения применения контролирующих и исполнительных систем на опрыскивателях.

В-третьих, наладка, регулирование и эффективная эксплуатация опрыскивателей, которые оборудованы бортовыми компьютерами, требуют дополнительных знаний по сравнению с обычными традиционными технологиями химической защиты растений. В их основе лежит применение высокотехнологических орудий производства, а также тщательное соблюдение установленных агротехнических требований, которое нуждается в привлечении к выполнению всех операций технологического цикла высококвалифицированных агрономов и механизаторов. Не всегда этому требованию следуют.

Опрыскиватель, оборудованный блоком компьютерного контроля параметров работы и дистанционного регулирования, обеспечивает высокое качество и эффективность использования пестицидов, полный контроль процесса опрыскивания, что, в свою очередь, дает возможность повысить производительность агрегата, уменьшить затраты средств на опрыскивание, облегчить работу оператора и свести к минимуму вредное воздействие химических препаратов на окружающую среду.

ВИДЕО
СОБЫТИЯ