Ne vien techniniai parametrai „didesnis, platesnis, greitesnis“ nusako šių dienų žemės ūkio mašinų našumą. Daug lemia galimybė sujungti mašinas į globalų tinklą ir gebėjimas naudotis surinkta informacija planuojant darbus.

Žemės ūkyje dirbančios mašinos jau pasiekė savo galingumo ir našumo ribas. Ne techniniai inžineriniai sprendimai apriboja mašinų galimybes. Kelių eismo taisyklės ir agrotechniniai reikalavimai nustato maksimalius mašinų gabaritus ir masę. Tad didinti mašinų našumą galima tik išnaudojant modernias intelektualias elektronines-telemetrines sistemas.

Šios sistemos padeda planuoti darbus, sumažina prastovas, be to, leidžia padidinti atliekamų darbų tikslumą, kai koncentruojamasi į rezultatą, gaunamą viename kvadratiniame metre. Tai galioja purškimo, tręšimo darbams. Jei žemės ūkio mašinos turi technines galimybes grūdų sėklų, trąšų ir chemikalų normas reguliuoti vienam kvadratiniam metrui, tai bendras tikslumas lauke bus daug didesnis negu skaičiuojant normas vienam hektarui.

Tokiam tikslumui pasiekti, žinoma, reikia ir daug daugiau informacijos. Ją surinkti stambėjančiuose ūkiuose su mažėjančiu darbuotojų skaičiumi padeda įvairios elektroninės sistemos. Dėl to ūkiuose vis labiau plinta ir prigyja tiksliojo ūkininkavimo mados.

Tiksliojo ūkininkavimo sistemos jau įdiegtos praktikoje. Tačiau didžiausias jų poreikis ir plitimas juntamas tada, kai ūkininkai realiai apčiuopia tokių sistemų naudą ir įvertina jų efektyvumą. Kai kurios sistemų dalys vis dar labai sudėtingos ir brangios. Ne visos patogios naudoti. Be to, dažnai kyla ir klausimų, pavyzdžiui, ar pakankamai saugūs yra duomenys debesijoje, ar netaps ūkis per daug priklausomas nuo programinės įrangos ir sistemos? Ar sukauptus duomenis bus galima perkelti į kitą sistemą nusprendus pakeisti paslaugų teikėją? Ar per instaliuotas sistemas galės valstybinių institucijų kontrolieriai sekti ūkiuose vykdomus darbus ir kitaip kontroliuoti veiklą?

Tiksliojo ūkininkavimo pagrindas

• Atsiradusi galimybė pakartotinai tiksliai važiuoti toje pačioje vietoje įjungiant ir išjungiant mašinas, dozuojant trąšas, sėklas, chemikalus.
• Prikabinamo padargo ir traktoriaus standartizuota komunikacija per ISOBUS jungtį.
• Duomenų iš palydovų pasiekiamumas, galimybė juos apdoroti, susisteminti.
• Duomenų talpinimas internetiniuose tinkluose, saugojimas debesijoje.

Dabarties galimybės ir ateities tendencijos

Tad kokios tiksliojo ūkininkavimo sistemos šiandien jau yra įdiegtos ir naudojamos praktikoje? Kokios matomos ateities tendencijos? Daugelio skaitmeninių technologijų žemės ūkyje kelio pradžia būna traktoriuje. O modernus skaitmeninis traktorius tampa valdymo pultu kitoms žemės ūkio mašinoms.

Automatinis vairavimas, naudojantis palydovine įranga, vis labiau skverbiasi į ūkius. Pasitelkiant korekcinio signalo stoteles ar iš mobiliojo telefono ryšio antenų gaunamais signalais, jei tinklas veikia be trikdžių, pasiekiamas didelis vairavimo tikslumas. Tačiau skirtingų gamintojų vairavimo sistemos sunkiai suderinamos tarpusavyje. Net ir turint to paties gamintojo kelias vairavimo sistemas skirtingose mašinose, duomenis perkelti nelengva. O perkelti reikia, norint važiuoti su purkštuvu tomis pačiomis technologinėmis vėžėmis, kuriomis prieš tai važiavo trąšas barstanti technika. Tačiau po truputį atsiranda mobiliųjų programėlių, leidžiančių iš vienos mašinos vadinamąsias „AB“ linijos trajektorijas perkelti į kitas mašinas ir sistemas.

ISOBUS – standartizuota elektroninė jungtis tarp traktoriaus ir padargo, skirta jam valdyti ir informacijos duomenims siųsti. Naudojant kartu su GPS, leidžia įjungti ir išjungti mašinas tiksliai reikiamoje vietoje ar dirbti pagal dalinio pločio sistemą. Taip mašinos darbinis plotis reguliuojamas automatiškai, kad nebūtų persidengimo sėjant, purškiant chemikalus, barstant trąšas. Teoriškai šiandien viena mašina gali turėti net 250 skirtingų darbinių pločių. Dauguma gamintojų dalinių pločių valdymo sistemą prikabinamuose purkštuvuose siūlo klientams kaip standartinę įrangą.

Didelio susidomėjimo sulaukia ir sistemos, leidžiančios keisti medžiagos kiekį darbo metu. Tręšiant laukus ar sėjant, trąšų bei sėklos normos gali būti keičiamos atsižvelgiant į vietovę. Vienoje lauko vietoje trąšų ar sėklos kiekis padidinamas, kitoje – sumažinamas, atsižvelgiant į tos vietos žemės derlingumą ir maistinių medžiagų kiekį. Viskas reguliuojama naudojantis laukų žemėlapiais ir GPS duomenimis. Pavyzdžiui, kukurūzų sėklų skaičius nustatomas kvadratiniam metrui. Tačiau norint pasiekti tinkamą tikslumą būtina turėti sudarytus laukų žemėlapius ir techniką, kurioje yra realiu laiku valdomas dozavimo įrenginys.

Vykdant tam tikrus darbus, žemės ūkio mašina gali valdyti traktorių. Tarkime, remiantis ritinių preso apkrova siunčiami duomenys į traktorių ir taip reguliuojamas jo važiavimo greitis.

Telemetrija – žemės ūkio mašina ar traktorius į debesiją siunčia surinktą informaciją, naudodamasis mobiliojo ryšio operatoriaus paslaugomis. Ten duomenys yra kaupiami, o jais naudotis gali ūkio valdytojai. Šiais duomenimis, pašalinus mašinų serijinius numerius, vietoves, vardus ir pavardes, gali naudotis ir technikos gamintojai, įgaliotieji pardavėjai. Jiems ši informacija reikalinga programinės įrangos ir pačios mašinos darbui stebėti: gedimų paieškai, priežiūrai, programinės įrangos atnaujinimui.

Ūkininkai, naudodamiesi surinkta informacija, gali sudaryti laukų derlingumo žemėlapius. Taip pat stebėti technikos darbą, našumą, sunaudotą degalų kiekį, apkrovą ir kita. Pagal laukų žemėlapių informaciją planuojami purškimo, tręšimo ir kiti darbai. Žinoma, technika turi turėti galimybę dirbti pagal laukų žemėlapiuose esančią informaciją ir tinkamai atlikti darbus. Laukų žemėlapiai turi būti nesunkiai perkeliami į visas ūkyje naudojamas mašinas. Jei tokios galimybės nėra, duomenų rinkimas praranda prasmę. Ir tokių atvejų neretai pasitaiko praktikoje.

Vis dažniau technikoje naudojami elektroniniai asistentai. Gerų vairuotojų skaičius nuolatos mažėja, tad ir čia bandoma pasitelkti dirbtinį intelektą. Darbo žingsnių seka dažnai yra automatizuojama, mašinų darbiniai nustatymai išsaugomi atmintyje. Šių nustatymų gali būti keli variantai ir, esant reikalui, jie parenkami pagal darbo pobūdį. Technika su tokiomis galimybėmis palengvina vairuotojo darbą pati automatiškai atlikdama, pavyzdžiui, apsisukimo manevrą lauko gale. Vaizdo kameros stebi dirvos paviršių ar kultūrą ir programinė įranga apdoroja gautą vaizdinę informaciją. Pagal tai keičiami mašinos nustatymai. Bet šios sistemos tuo mažiau reikalingos, kuo aukštesnės kvalifikacijos yra technikos vairuotojas. Jis, suprasdamas situaciją ir žinodamas, kaip ją pakeisti, papildomomis intelektinėmis programomis naudojasi retai.

Vaizdo stebėjimo ir aplinkos atpažinimo sistemų pagrindinės užduotys yra vairavimas ir skirtingų struktūrų (aukščių ar spalvos) atskyrimas. Tam gamintojai naudoja 3D ir (arba) greitą spalvų atpažinimo technologiją. Vykdant pjovimo (žolės ar javų) darbus, tikslusis vairavimas yra tiesiog privalomas. Net ir naudojant papildomas stoteles GPS signalu valdomų mašinų tikslumas būna nepakankamas. Kompiuteriui apdorojant vaizdo kamerų duomenis yra koreguojama važiavimo trajektorija arba pjovimo aparato pozicija traktoriaus atžvilgiu. Vaizdo apdorojimo sistemos tampa vis tobulesnės, tačiau stipri saulės šviesa, dulkės, drėgmė ar aukštos piktžolės gali sutrikdyti mašinos darbą. Pačios tiksliausios sistemos dirba tik esant tinkamam apšvietimui ir yra gana brangios.

Technikos ir įrangos gamintojai norėtų pasiekti tokį lygį, kad naudojantis vaizdo kameromis būtų įmanoma atskirti ir identifikuoti piktžoles ar net pastebėti augalų ligas. Taip purkštuvai galėtų toje vietoje parinkti tinkamus chemikalus ir išpurkšti reikiamus jų kiekius.

Azoto jutikliai gali nustatyti augalų apsirūpinimo azotu ir chlorofilu lygį ir pagal tai valdyti azoto ar augimo reguliatoriaus normas. Tokių sistemų rinkoje jau yra ir tiekia jas ne vienas gamintojas. Tačiau dideliu populiarumu jos nepasižymi ir nėra labai išplitusios.

Radaras paprastai įvertina skirtumą žemės paviršiuje. Sumontuotas tiesiog ant traktoriaus dažnu atveju naudojamas tikrajam važiavimo greičiui nustatyti, kai varantieji ratai buksuoja. Taip pat gali įvertinti dirvos aukščių skirtumą ir hidraulinėmis sistemomis reguliuoti padargo darbinį gylį. Radaras važiavimo greičiui įvertinti naudojamas jau seniai. O radarai, skirti dirvos paviršiui įvertinti, vis dar labai brangūs. Naudojantis žemės radaro duomenimis būtų galima sudaryti laukų derlingumo žemėlapius, tačiau daugeliu atvejų yra naudojamasi pigesnėmis palydovinėmis sistemomis.

NIRS jutikliai naudoja trumpabanges infraraudonųjų spindulių technologijas aplinkai analizuoti. Šiais spinduliais galima analizuoti srutas, kukurūzus, pašarus. Tačiau šių jutiklių teikiama informacija galima kliautis tik tada, jei yra suvesti ir žinomi skirtingų medžiagų skirtingos būsenos savybių duomenys. Visų stebimų medžiagų skirtingų savybių tyrimas, analizė ir duomenų bazės sudarymas išbrangina visą sistemą. Tačiau nors sistema ir yra brangi, dažniausiai ji naudojama dirbant su pašarų smulkintuvais.

Smulkintuvais, kuriuose įdiegti ir NIRS jutikliai, nuimant pašarus sudaromas derlingumo žemėlapis. Pagal jį reguliuojamas išlaistomų srutų kiekis, atsižvelgiant į maistinių medžiagų kiekį lauke. Taip pat šie jutikliai gali būti naudingi, nuimant kviečius ir nustatant jų kokybę: ar jie tinkami jau kaupti kombaino bunkeryje ar turi būti siunčiami pakartotiniam valymui į perkūlimo sistemą.

Dalinio purškimo pločių reguliavimo sistemos šiandien yra daugelio prikabinamų purkštuvų standartinėje įrangoje. Taip pat automatizuotas talpos užpildymas, skaitmeninė skysčio lygio indikacija. Be to, sukurtos ir praktikoje naudojamos purškimo sijų stabilizavimo ir purškimo aukščio palaikymo sistemos. Šios sistemos veikia naudodamos ultragarsinius jutiklius ir aktyvų sijų aukščio ir posvyrio reguliavimą.

Purkštukai tik tam tikro slėgio ribose suformuoja tinkamus lašelius. Ribota slėgio reikšmė sumažina išpurškiamų chemikalų kiekio variantų skaičių kintant purškimo normoms ar derinantis prie važiavimo greičio. Todėl kai kurių kompanijų purkštuvuose automatiškai yra įjungiami skirtingo pralaidumo purkštukai norint išlaikyti nustatytas purškimo normas.

Purkštuvų gamintojai pradeda taikyti ir impulso pločio moduliacijos (IPM) (angl. Pulse Width Modulation PWM) purkštuvų valdymo metodiką. Tai reiškia, kad chemikalų kiekis iki purkštuvų tiekiamas nuolatos pastoviu slėgiu. Išpurškiamų chemikalų kiekis priklauso nuo purkštuko atidarymo laiko. Purkštukas atidaromas dideliu dažniu trumpais impulsais, o išpurškimo kiekis priklauso nuo atidarymo trukmės. Taip, net ir važiuojant posūkiuose, purkštuvo elektronika gali suderinti išpurškimo normas nuo vidinės posūkio dalies iki išorinės. Vidinėje posūkio dalyje purškimo sijos žemės atžvilgiu juda lėčiau, o išorinėje greičiau. Baigus purkšti, programa, valdydama visus purkštukų vožtuvus, užtikrina kokybišką purkštuvo išplovimą.

Į internetinį tinklą jungiami purkštuvai – dar tik ateities vizija. Parodoje „Agritechnica“ 2015 m. buvo įteiktas aukso medalis už inovacinį modulį „Augalų apsaugos priemonių taikymo projektas“. Jo pagrindinė idėja – visiškai automatizuoti augalų apsaugos procesą, kuriame chemikalai, jų kiekiai, purškimo laikai būtų derinami pagal automatiškai iš įvairių jutiklių ir palydovų surinktus duomenis. Net purškimo metu viską derintų elektroninės smegenys. Deja, ši sistema tarp ūkininkų neišplito. Tačiau davė pagrindą naujai idėjai: prie purkštuvų montuoti „juodąsias dėžes“, kurios informaciją siųstų į savivaldybes. Taip būtų galima kontroliuoti, kada ir kur buvo atliekami purškimai. Šiandien tai lengvai įgyvendinama.

Automatinės sistemos javų kombainuose. Automatizuotas javų nuėmimas keičiant važiavimo greitį pagal nuostolius, automatinis vairavimas pagal nenupjautų javų kraštą pasiteisino su kaupu – ir kombainininko gyvenimas tapo daug lengvesnis. Supaprastintas ir kombaino nustatymas nuimamai kultūrai. Visi didieji kombainų gamintojai siūlo automatizuotus sprendimus kūlimo kokybei pagerinti. Šios sistemos sugeba atskirti, ar atlikti nustatymų pakeitimai pagerina ar pablogina esamą situaciją. Vaizdo kameros papildo nuostolių jutiklių informaciją ir geba atskirti, ar daug yra suskaldytų grūdų, ar daug pelų. Jutikliais matuojama sietų apkrova. Vairuotojas dažnai gali pasirinkti kūlimo strategiją: didžiausias pralaidumas – našumas, mažiausi nuostoliai, mažiausi skaldytų grūdų kiekiai, ypač švarus kūlimas.

Derlingumo žemėlapių sudarymas kombainuose jau seniai įprastas dalykas. Tačiau šie duomenys nelabai buvo kam toliau pritaikomi. Šiandien ši informacija naudojama laukų žemėlapiams sudaryti, pritaikoma purškimo ir tręšimo normoms koreguoti.

Pozicijos ir vaizdo apdorojimo palydovai – tiksliojo ūkininkavimo pagrindas. Šios galimybės atsirado pradėjus naudotis amerikiečių Navstar ir (arba) rusų Glonass Žemės palydovų sistemomis. ES ir Kinija taip pat kuria ir diegia savo palydovų sistemas. Svarbu yra ir papildomas korekcinis signalas, leidžiantis pasiekti didesnį tikslumą.

Iš palydovų darytos nuotraukos naudojamos įvairiems tikslams. Dokumentams rengti, derlingumui nustatyti, aplinkai stebėti, gaisrų prevencijai ir panašiai. Iš abiejų naujųjų europinių palydovų Sentinel 2 gautoje informacijoje galima atskirti augančią biomasę, nustatyti jos derlingumą. Sudėjus kelerių metų derlingumų duomenis galima nustatyti kiekvieno konkretaus lauko potencialiai galimą derlingumo vidurkį.

Dronai. Jais nesunkiai galima išžvalgyti apylinkes, apžiūrėti laukus ir jų būklę iš viršaus. Norint tinkamai pasinaudoti dronais surinkta informacija, reikalingas šioks toks patyrimas, tinkama programinė ir techninė įranga.

Dirvos mėginiai. Tiksliojo ūkininkavimo pagrindas yra ir tikslus trąšų įterpimas pagal poreikį, atsižvelgiant į maistinių medžiagų kiekį konkrečioje vietoje. Tam reikia tikslių dirvoje esančių maistinių medžiagų tyrimų su pozicijos fiksavimu.

Autonominės mašinos. Bandymai su autonominėmis, be vairuotojo veikiančiomis žemės ūkio mašinomis vyksta jau kuris laikas. Robotais vadinamos mašinos gali veikti ir dideliame būryje – spiečiuje. Jos gali būti labai įvairaus dydžio: ne didesnės už vaikišką žaislinį automobilį arba kaip didelis traktorius. Priklausomai nuo didumo, robotai po laukus važinėja po vieną arba juda ir keliauja būriais. Kiekvienam iš jų keliamos skirtingos užduotys.

Specialistams išspręsti reikia ne vieną aktualų klausimą. Ką daryti ir kaip padėti, pavyzdžiui, 40 ha lauke baloje užklimpusiems penkiolikai ar trisdešimčiai mažų robotų? Kiek saugu leisti didelį traktorių be vairuotojo dirbti laukuose? Apskritai, kaip visa ši technika gali nukeliauti iki laukų ir pradėti ten darbus? Ar iš tiesų tinka elektrinės pavaros, jei privalu reguliariai grįžti iki maitinimo šaltinio – kištukinio lizdo?

Tikėtina, kad robotai pirmiausia įsigalės uždarose teritorijose – šiltnamiuose. Taip pat ten, kur darbo imlumas auginant produkciją labai didelis.

Meteorologinės stotelės. Nepriklausomai nuo to, kiek pažangi yra technika, žemės ūkis vis dar priklausomas nuo gamtos meteorologinių sąlygų. Protingosios meteorologinės stotelės įrengiamos laukuose ir turi internetinį ryšį. Jos matuoja kritulių kiekį, temperatūrą, drėgmę skirtinguose aukščiuose. Įvertina dirvos temperatūrą, vėjo stiprumą ir kryptį, saulės intensyvumą ir spindulių kritimo kampą. Naudojama programinė įranga parodo esamą situaciją, jos kitimą praeityje ir numatomas kitimo tendencijas ateityje. Šių duomenų pagrindu sudaroma, pavyzdžiui, 5 dienų grybelinės infekcijos plitimo prognozė. Informacija siunčiama ūkininkui, o jis gali nuspręsti, ką daryti ir kokių priemonių imtis, vertinti, kur situacija yra bloga, o kur viskas yra ne taip jau ir blogai.

Kompiuterizuotas ūkio valdymas. Ūkininkai kompiuteriais naudojasi taip pat jau seniai. Tinkamo pajėgumo kompiuteris su programine įranga leidžia naudotis debesijoje sukauptais duomenimis, juos apdoroti, tvarkyti ūkio apskaitą. Didžiausius rūpesčius kelia ne tinkamos programinės įrangos tiekėjo pasirinkimas, o situacija, jei kompiuteris ar programinė įranga sustreikuoja ir nustoja tinkamai veikti. Kaip greitai tuomet galima tikėtis pagalbos ir kaip greitai bus atkurti duomenys – čia yra svarbiausias klausimas.

Kompiuterizuoto ūkio esmė

• Laukų duomenų kortelės (derlingumo, maistinių medžiagų kiekių ir kiti žemėlapiai) su planuojamais atlikti darbais, taip pat buhalterinės apskaitos duomenys.
• Laukų tręšimo žemėlapiai su parinktomis normomis ir apskaita.
• Darbų ir užduočių planavimas ir pateikimas vairuotojams į mobilųjį telefoną ar traktoriaus terminalą.
• Technikos darbo našumo ir kainos įvertinimas.
• Automatizuota pagamintos produkcijos apskaita, naudojantis integruotomis svarstyklėmis.

Internetinio tinklo išplitimas, apskaitos ir duomenų suskaitmeninimas paslaugų tiekėjams suteikia visai kitokias galimybes, tarp kurių – pasiūlymų teikimas pagal gautus derlius; pagalba sutrikus sistemai; visų duomenų apdorojimas; ūkininkų mokymai; pagalba diegiant naujas technologijas.

***

Autonominių mašinų užduotys

• Būklės stebėjimas: kur ir kokių priemonių turi būti imamasi. Robotai juda per laukus ir siunčia informaciją apie būklę ir padėtį į duomenų bazę.
• Piktžolių naikinimas mechaniškai išraunant arba nupurškiant herbicidais, nepaliečiant pagrindinės kultūros.
• Kuo mažesni robotai naudojami sėjimui, tręšimui, derliaus nuėmimui, tuo didesnis iššūkis yra logistika. Kaip aprūpinti robotų spiečių sėklomis ar trąšomis, kaip suorganizuoti nuimto derliaus išvežimą.