Датчики для измерения свойств растений и травостоев

Датчики для измерения показателей развития растений основаны как на системе отражения дневного света, так и излучений искусственных источников. Для измерения параметров посевов используют ультразвуковые, лазерные и радиолокационные датчики.

Датчики для определения доз азота имеют большое практическое значение для дифференцированного внесения второй или третьей дозы азотных удобрений. Здесь используются датчики, работающие на основе:

• отражения (рефлекции) видимого света;

• лазерных лучей;

• сопротивления травостоев изгибу.

В основе работы датчика заложен следующий принцип: богатые азотом растения, благодаря более высокому содержанию хлорофилла, имеют другой спектр рефлекции, чем менее обеспеченные. Они функционируют на основе измерения интенсивности либо падающего на посев дневного света, либо искусственного источника излучения и отражения неабсорбированной доли излучения.

В качестве примера таких датчиков можно привести сенсор CropSpec фирмы Topcon, использующий импульсные лазерные диоды. Система измеряет содержание хлорофилла в растении, количество которого непосредственно зависит от концентрации азота в листе.

Сенсор содержания азота CropSpec (фирма Topcon)

Датчики содержания азота

Датчики могут быть как ручными, так и монтирующимися на разные технические средства. N-Тестер – ручной датчик азота по ли- сту компания ГЕОМИР – это ручной тестер азота, так же, как и N- tester SPAD 502 компании Konica Minolta.

N-тестеры

Сенсоры содержания азота могут крепиться на крышу трактора, как, например, Hydro N-сенсор фирмы Yara (N-сенсор).

Места монтирования датчиков содержания азота

По данным опытов Кубанского аграрного университета – применение YARA N-датчика позволяет:

• повысить урожайность на 3…7 %;

• снизить затраты азотных удобрений на 10…15 %;

• повысить содержание сырого протеина у озимой пшеницы на 0,2…0,5 %.

Также на трактор монтируется датчиковая система MiniVeg N фирмы Георг Фрицмер (Georg Fritzmeier), принцип действия которой основан на флуоресценции от внешнего источника лазерных лучей, на основе чего рассчитывают индекс флуоресценции, который имеет высокое значение при высоком уровне содержания азота и низкое – при низком.

Датчики для компьютерного мониторинга и составления карт урожайности

Карты урожайности – показывают неоднородность урожайности на отдельных участках полей, что позволяет провести анализ и выявить причины низкой урожайности на каких-то участках поля. Опишем работу таких датчиков на примере датчика урожайности Trimble.

Датчик урожайности Trimble

GPS-приемник мониторит положение комбайна на поле, датчик объема зерна мониторит прошедшее через комбайн количество зерна, датчик влажности определяет влажность зерна. Эти данные обрабатываются, обобщаются и служат основой для составления карты урожайности. Модуль мониторинга урожайности, встраиваемый в комбайн, обеспечивает связь между дисплеем, установленным на комбайне, и сенсорами.

Модуль мониторинга урожайности, монтируемый в комбайн

Оптические датчики, использующие инфракрасный луч для определения объема зерна на транспортере, также посылает информацию к Модулю мониторинга урожайности. Также к модулю урожайности посылает информацию датчик влажности, устанавливаемый внизу транспортера, определяющий процент влажности в зерне.

Датчик высоты жатки, используемый для картирования, дает информацию дисплею о положении жатки. Для определения высоты поднятия здесь потенциометр, который также посылает информацию к Модулю урожайности:

Датчики для определения засоренности полей.

Выявление степени засоренности посевов – важная составляющая точного земледелия, так как это определяет норму внесения средств защиты растений. На разных участках поля, засоренных в различной степени, нормы внесения СЗР должны быть различными. Это не только экономит средства на их покупку, но и сокращает отрицательное воздействие на окружающую среду.

Процесс дифференцированного внесения СЗР включает:

• сбор данных о засоренности поля, составление карт неодно- родноcти;

• обработка данных и их оценка с точки зрения экологического и экономического факторов;

• управление работой опрыскивателя с учетом неоднородной засоренности поля.

Датчики засоренности поля, среди которых наиболее часто используется система «GreenSeeker», устанавливаются вдоль штанги опрыскивателя.

Система GreenSeeker для определения засоренности поля

Проезжая по полю, датчики, прикрепленные к агрегату, сканируют листовую поверхность и выдают индекс NDVI применительно к конкретным координатам точки поля. В посевах зерновых культур – чем больше сорняков, тем выше индекс NDVI. Пораженность растений вредителями определяют оптическими датчиками.

Итак, технологии беспроводной связи являются базовым элементом применения сквозных цифровых технологий в сельском хозяйстве, так как объекты управления в отрасли часто находятся на значительном удалении друг от друга. И только интеграция различных цифровых сервисов, объединение их в единую экосистему позволит в полной мере использовать возможности цифровых технологий в сельском хозяйстве, повысить производительность труда и эффективность производства.