AGRO PILOT

Moderní technologie rychle pronikají i do zemědělství, úroveň robotizace a automatizace značně pokročila a nové technologie pomáhají ulehčovat a zkvalitňovat těžkou práci lidí v tomto odvětví. Zemědělské podniky a farmáři v České republice postupně modernizují svůj strojový park. Moderní zemědělská technika je výkonná, ale zároveň nákladná a proto je důležité ji maximálně využít tak, aby se vložené investice rychle vrátily. V rostlinné výrobě se musí stroje často vracet několikrát během vegetačního cyklu na stejné místo při orbě, výsevu plodin, aplikaci postřiků, sklizni atd. a pro dosažení špičkových výsledků při současné úspoře nákladů na drahé osivo a hnojiva i pro získání dotací je důležitá přesnost.

Proč je v zemědělské výrobě důležité přesné určení polohy

Moderní zemědělské stroje jsou většinou již připraveny, nebo přímo vybaveny systémy elektronického řízení tzv. autopiloty, které využívají navigační systém GPS pro automatické vedení stroje. V automatickém režimu se obsluha nemusí věnovat samotnému řízení stroje, ale kontroluje správnou činnost všech systémů a dává pozor na možná nebezpečí, která by mohla zaměstnance nebo stroj na poli ohrozit. Obsluha stroj řídí podle pokynů řídicího systému pouze na obrátkách. Funkce autopilota je řízena připravenou konfigurací a mapovými podklady, které jsou do stroje předem nahrány, takže vlastní obsluha již není složitá.
Problémem využití GPS navigace pro řízení zemědělské techniky je nedostatečná přesnost. GPS systém standardně dosahuje přesnosti v průměru +/- 3 metry, která se navíc v čase mění. Při nevýhodné konfiguraci družic vzhledem k GPS přijímači může být chyba i větší. Pro většinu aplikací dostačuje, ale pro potřeby zemědělské výroby je nedostatečná. Pro zvýšení přesnosti se využívají různé korekční metody. Nejlepší výsledky dosahují systémy s referenční stanicí. Odchylka na hranicích oblasti s maximální vzdáleností od referenční stanice se při využití tohoto systému pohybuje do 3 centimetrů. Tyto systémy mají velmi dobrou opakovatelnost, takže když stroj najede na stejné místo za půl roku, najede na stejný řádek, jede po stejné brázdě a neničí vzrostlé rostliny. Bez použití přesné navigace strojů zůstává nevyužito přibližně 20% plochy polí. Stroj řízený člověkem není nikdy schopen jet s takovou přesností jako stroj řízený automatem s navigací.
Velké stroje mají také problém v obratech. Ostré obraty jsou velmi komplikované a zpomalují obdělání potřebné plochy. Při využití přesné navigace pracovního stroje lze využít možnost obdělání pole s vynecháním řádku a širokými obraty. Vynechané řádky se obdělají při druhém průjezdu.
Při nepřesném postřiku vznikají pásy, které jsou bez postřiku a pásy, kde byl postřik aplikován dvakrát. V obou případech to stojí zemědělské podniky nemalé prostředky, neboť postřik byl spotřebován, ale část plochy ošetřena nebyla a na další bylo postřiku aplikováno příliš mnoho.
Data z takto řízených strojů mohou sloužit i pro zpětnou analýzu, kdy lze sledovat výnos pro jednotlivé plodiny na sledovaných místech a přizpůsobit pro ně setí nebo hnojení.
Velkou výhodou je, že při řízení stroje autopilotem lze dosáhnout stejných výsledků za snížené viditelnosti nebo v noci a stroje mohou být využívány maximální možnou dobu.
Dalším důvodem zajištění přesné pozice jsou dotace a rozdělení pozemků, kde jsou důležité absolutní pozice proti českému katastru. Problémem je, že systém GPS používá souřadnicový systém WGS84 a český katastr používá souřadnicový systém S-JTSK. Tyto souřadnicové systémy jsou počítaný zcela odlišným způsobem. Přepočet existuje, ale díky pohybu zemských desek se v čase mění. Nemělo by se stát, že se technika dostane při obdělávání polí na cizí pozemek. Z hlediska čerpání dotací je přesné zaměření pozemků také důležité, protože jsou zde poměrně malé tolerance do 10% obdělávané plochy.

Systémy pro zvýšení přesnosti satelitní navigace se systémem GPS

Satelitní systémy

Pro zvýšení přesnosti určení pozice ze systému GPS je dispozici několik systémů přenosu korekčních dat. Existují satelitní systémy korekce. Jejich výhodou je, že není třeba žádný další systém přenosu dat, ale bohužel nemají dostatečnou přesnost a opakovatelnost, protože korekční data jsou počítána pro velké území. Pro získání korekcí se používají satelity na stacionárních drahách. Základní systémy pro satelitní korekci jsou americký WAAS a evropský EGNOS. Tyto systémy byly vyvinuty a využívají se například pro leteckou a lodní dopravu. Moderní GPS přijímače již umí s těmito daty pracovat. Problémem těchto systému při jejich použití v zemědělství je, že je nutné mít výhled na jih, kde jsou umístěny družice na geostacionární dráze. V případě zastínění výhledu není korekce dostupná. Další možnosti zpřesnění polohy je současné využití ruského systému GLONASS, které umí moderní GPS přijímače rovněž využít. Při využití těchto korekčních metod a prostředků se již dá dosáhnout dobré krátkodobé přesnosti, bohužel ale nelze dosáhnout dostatečná opakovatelnosti zjištění přesné polohy, tak aby se zemědělský stroj při příštím pracovním cyklu vrátil přesně na stejné místo na obdělávaném poli s chybou do několika centimetrů.

Korekce s pozemní referenční stanicí

Pozemní korekční systémy používají korekci proti pevnému bodu, kde je přesně známa jeho poloha. V takto přesně určeném bodě je umístěna korekční stanice, která určuje chyby jednotlivých družic, proti skutečné poloze.
Globální systémy používají síť korekčních stanic a interpolují korekci pro dané zájmové území. Zasílání korekčních signálů nabízí jako službu. Cena služby se skládá z pevné ceny za licenci pro každý stroj a roční poplatek za provoz služby. Cena těchto služeb je pro české zemědělce poměrně vysoká. Dalším problémem těchto globálních řešení je spolehlivost a dostupnost těchto služeb na potřebném území. Ve státech s rovinatým terénem typu USA nebo Nizozemí tyto systémy fungují dobře. Data z těchto služeb se přenáší pomocí sítí mobilních operátorů. Dostupnost těchto sítí v řídce zalidněné oblasti se složitějším profilem terénu není většinou tak kvalitní, aby bylo možné tento systém spolehlivě použít. V případě, že zemědělský stroj ztratí korekční signál, tak se do 30 sekund zastaví a musí ho řídit obsluha.

Systém Agro Pilot

Systém GPS Agro Pilot vznikl ve spolupráci se Zemědělským družstvem Rostěnice.
Naše řešení využívá vlastní referenční základnové stanice s vysílačem korekčních signálů v pásmu VHF nebo UHF, obě pásma jsou pro tento účel vhodná. Korekční data jsou zakódována do datového proudu a trvale vysílána referenční stanicí. V jednotlivých zemědělských strojích jsou umístěny radiové modemy, které signál přijímají, dekódují a předávají do řídícího počítače. S jednou takto vybudovanou referenční stanicí lze obsloužit území o poloměru přibližně 15 kilometrů. Při budování systému pro šíření korekčních dat je nejnákladnější vybudování referenční stanice. Na druhou stranu počet strojů, které data z referenční stanice mohou využívat, není omezen (data se šíří jednosměrně od referenční stanice ke strojům). Jednotlivé zemědělské podniky v regionu mohou referenční stanici sdílet, využívat ji společně a náklady na vstupní investici se mohou rozdělit mezi více uživatelů.
Pro přenos korekčních dat je k dispozici řada různých protokolů. Známé jsou protokoly od firmy Trimble CMR, CMR+, otevřený protokol RTCM, který podporuje většina výrobců. Systém Agro Pilot je schopen současně posílat dva protokoly a uživatel tedy není závislý pouze na jediném dodavateli technologie.
Pro pokrytí území, které není dostupné z důvodu profilu terénu nebo vzdálenosti pro stroje ze samotné referenční stanice lze vybudovat opakovače, které přijímají signál z hlavní referenční stanice a vysílají ho na požadovaném území. Na rozdíl od jiných řešení lze realizovat teoreticky neomezený počet opakovacích stanic. Data z jedné referenční stanice jsou s ohledem na maximální přípustnou chybu použitelná s opakováním do vzdálenosti 30 km od referenční stanice. Zemědělské stroje si automaticky za provozu vybírají nejlepší signál a plynule přechází z oblasti pokrytí jedné referenční stanice do další.
V rámci tohoto projektu byla úspěšně realizována i referenční stanice umístěná v místě bez elektrické energie za použití solárních panelů.
Systém nabízí velmi rychlou návratnost vložených investic, neboť u moderních velkých strojů dle zkušeností uživatelů finanční ztráta na hodinu práce bez autopilota může dosáhnout několik tisíc korun.
S budováním radiových a telemetrických sítí má naše firma dlouholeté zkušenosti a jsme schopni poskytnout uživateli komplexní servis počínaje radiovým projektem s vyřízením patřičných povolení, přes kompletní dodávku a montáž až po následnou dlouhodobou údržbu technologie.

Výhody řešení

• Dostupná cena
• Pokrytí rozsáhlého území podle potřeb zákazníka
• Použití opakovačů pro rozšíření pokrývaného území
• Vlastní radiová síť nezávislá na jiném poskytovateli a nutnosti placení poplatků za přenos dat
• Přesnost a opakovatelnost stanovení polohy s odchylkou do 3cm
• Současná podpora dvou různých protokolů pro přenos korekčních dat
• Velká úspora hnojiva, osiva, paliva, lepší využití polí, plnohodnotné využití moderní techniky
• Možnost sdílení referenční stanice mezi různými podniky v regionu
• Neomezená kapacita strojů využívajících referenční stanici