Automatyka mobilna - rozwiązania autonomiczne w rolnictwie

Nawet najbardziej wykwalifikowany traktorzysta nie może równać się z maszyną pod względem powtarzalnej precyzji. Autonomiczne urządzenia rolnicze mogą pracować z centymetrową dokładnością przez wiele godzin – a właśnie tego potrzeba w gospodarstwie rolnym przyszłości.

AUTONOMICZNY POJAZD ROLNICZY ZMNIEJSZY STRATY

Strat w uprawie ziemniaków da się uniknąć, wysiewając je dokładnie w środku skiby. Autonomiczny pojazd rolniczy można zaprogramować tak, aby wszystkie ziemniaki na polu były posadzone właśnie w ten sposób. Co więcej, maszyna zrobi to szybko i nie potrzebuje przerw w pracy.

OCHRONA ZASOBÓW I OBNIŻONE KOSZTY

Oprócz niezwykłej precyzji, inną zaletą autonomicznych urządzeń jest możliwość lepszego wykorzystania zasobów. Zamiast rozpylać nawozy i pestycydy na powierzchni całego pola, można je aplikować bezpośrednio na rośliny uprawne. "Pozwala to rolnikom zwiększyć zbiory, a jednocześnie obniżyć koszty, gdyż każda roślina otrzymuje dokładnie taką dawkę, jakiej potrzebuje", wyjaśnia Stefan Taxer, menedżer produktów automatyki mobilnej w B&R. Zyskuje na tym również środowisko.

Na liście zadań, które ułatwi wprowadzenie maszyn autonomicznych, czołowe miejsca zajmują działania czaso- i pracochłonne, takie jak orka i odchwaszczanie. Maszyny autonomiczne uwalniają pracowników od uciążliwych i monotonnych zadań, a przy okazji stanowią odpowiedź na brak wykwalifikowanej siły roboczej w rolnictwie.

AKWIZYCJA DANYCH ORAZ ICH EWALUACJA

Aby urządzenia rolnicze mogły wykonywać wszystkie te prace w sposób autonomiczny, muszą pozyskiwać dane z różnych czujników. Kolejny warunek to możliwość przetwarzania tych danych. "Moc obliczeniowa jest kluczowym wymogiem w przypadku każdej autonomicznej maszyny", mówi Taxer. Nie wystarczą standardowe systemy sterowania, w rodzaju tych używanych do automatyzacji produkcji. Duży wzrost produktywności można osiągnąć dzięki analityce dużych zbiorów danych.

Jeśli autonomicznemu ciągnikowi zapewni się dostęp do danych (np. ze stacji pogodowych), będzie on w stanie sam określić, kiedy pojawią się najlepsze warunki do wykonania danego zadania. W przypadku niekorzystnej zmiany pogody może się on nawet automatycznie zatrzymać, po czym wrócić do pracy, gdy sytuacja się poprawi.

 

Fot. 1 W komputerze B& R do maszyn mobilnych zamontowano procesor Intel o szerokim zakresie skalowalności – od Celerona po Core i7

KOMPUTER DO MASZYN MOBILNYCH

Aby dostarczyć moc obliczeniową potrzebną do analizy i prowadzenia autonomicznych procesów, B& R wprowadził na rynek specjalnie zaprojektowany komputer do maszyn mobilnych. Jest w nim zainstalowany procesor Intel o szerokim zakresie skalowalności – od Celerona po Core i7. Technologia Intel zapewnia dużą wydajność przy niskim zużyciu energii i optymalnej efektywności energetycznej.

"Na rynku urządzeń przenośnych nie ma innego produktu, który oferuje taką moc obliczeniową i modułowość w kompaktowej formie komputera" – zauważa Taxer. B&R może tu swobodnie czerpać ze swego 40-letniego doświadczenia w automatyzacji i produkcji komputerów osobistych dla potrzeb produkcji przemysłowej.

Komputer został przygotowany do działań w trudnych warunkach. Stopień ochrony IP69K umożliwia pracę w zakresie temperatur od –40°C do +85°C. Całkowicie zamknięta obudowa nie zawiera wentylatora i jest bardzo odporna na wstrząsy i wibracje. Specjalnie zaprojektowane rozwiązanie służące do regulacji temperatury chroni procesor przed przegrzaniem, zapewniając jednocześnie doskonałe funkcjonowanie w niskich temperaturach.

UDOSTĘPNIANIE DANYCH MIĘDZY MASZYNAMI

Aby maszyny mogły tworzyć sieć i komunikować się wzajemnie, muszą między sobą wymieniać dane. Kombajn zbożowy z ciągnikiem i podążającą za nim przyczepą może np. śledzić prędkość tego ciągnika i dane dotyczące kierowania, aby optymalnie wykorzystać dostępną przestrzeń ładunkową, minimalizując jednocześnie ilość odpadów materiału siewnego.

Maszyny komunikują się ze sobą za pomocą specjalnych protokołów. B&R oferuje szeroko stosowane protokoły MQTT i AMQP. Umożliwiają one niezawodne przesyłanie pakietów danych nawet w przypadku małej przepustowości lub czasowej niedostępności połączenia sieciowego. "Od sprzętu i oprogramowania po jednolity, otwarty standard komunikacji, B& R jako partner technologiczny zapewnia szeroki dostęp do najbardziej zaawansowanych praktyk inteligentnego rolnictwa", podkreśla Taxer.

WYSYŁAJ DANE DO CHMURY I OPTYMALIZUJ

Dane gromadzone przez niezależne urządzenia i poddane odpowiedniej analizie mogą dostarczyć wielu informacji. Przykładowo, porównanie plonów z wielu kombajnów jest w stanie pomóc w określeniu optymalizacji sposobu wysiewu lub nawożenia przyszłych upraw. W takim przypadku komputer B& R służy jako sterownik brzegowy, umożliwiając maszynie wysyłanie danych do chmury. Sterownik brzegowy jest urządzeniem zbierającym duże ilości danych z różnych maszyn. Kompresuje oraz agreguje dane i przygotowuje je do przechowywania w chmurze.

 

Rys. 1 Wysokie parametry użytkowe zapewniają optymalne dostosowanie do inteligentnych maszyn, które komunikują się ze sobą i z chmurą

PREDYKCYJNE UTRZYMANIE RUCHU

Dane zbierane przez komputer PC mogą być również udostępniane innym systemom na potrzeby konserwacji zdalnej i konserwacji zapobiegawczej. "B&R oferuje zainstalowany fabrycznie, wstępnie skonfigurowany pakiet, który sprawia, że wdrożenie konserwacji zapobiegawczej jest prostsze niż kiedykolwiek wcześniej", twierdzi Taxer. Umożliwia to przewidywanie i planowanie wymaganych konserwacji maszyn i znacznie zwiększa ich dyspozycyjność.

B&R Automatyka Przemysłowa
www.br-automation.com