Rozwiązania autonomiczne w rolnictwie

Według prognoz do 2050 r. liczba ludności na świecie wzrośnie do około 9 miliardów . A cechą wspólną wszystkich ludzi jest to, że muszą jeść. To stawia poważne wyzwanie przed przemysłem rolnym. Już dziś rolnicy muszą uzyskać większe plony z mniejszej liczby hektarów, a jednocześnie zmagają się z problemem znalezienia wystarczającej ilości wykwalifikowanej siły roboczej. Odpowiedzią na te problemy są urządzenia autonomiczne. 

Automatyka mobilna B&R

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 można uniknąć, wysiewając je dokładnie w środku skiby. Autonomiczny pojazd rolniczy można zaprogramować tak, aby wszystkie ziemniaki na polu były posadzone dokładnie tak, jak należy. Co więcej, maszyna zrobi to szybko i nie potrzebuje przerw w pracy.

Ochrona zasobów i obniżone koszty

Inną, oprócz niezwykłej precyzji, 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. Pierwszymi w kolejce do wprowadzenia obsługi maszynami autonomicznymi są również zadania czasochłonne i pracochłonne, takie jak orka i odchwaszczanie. Urządzenia autonomiczne są odpowiedzią na brak wykwalifikowanej siły roboczej w rolnictwie. Maszyny zwalniają również pracowników od uciążliwych i monotonnych zadań.

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 maszyn produkcyjnych. Duży wzrost produktywności można osiągnąć dzięki analityce dużych zbiorów danych.

Jeśli autonomicznemu ciągnikowi umożliwi się dostęp do danych, na przykład ze stacji pogodowych, będzie on w stanie określić, kiedy będą najlepsze warunki do wykonania danego zadania. W przypadku niekorzystnej zmiany pogody może się automatycznie zatrzymać i wrócić do pracy, gdy sytuacja się poprawi.

Komputer do maszyn mobilnych

Aby zapewnić moc obliczeniową potrzebną do analizy i prowadzenia autonomicznych procesów, B&R oferuje specjalnie zaprojektowany komputer do maszyn mobilnych. Komputer posiada procesor Intel o szerokim zakresie skalowalności – od Celerona po Core i7. Technologia Intel zapewnia wysoką 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 czerpać ze swego 40-letniego doświadczenia w automatyzacji i produkcji komputerów osobistych dla potrzeb produkcji przemysłowej.

Komputer B&R do maszyn mobilnych posiada procesor Intel o szerokim zakresie skalowalności – od Celerona po Core i7.

Komputer jest specjalnie zaprojektowany do pracy w trudnych warunkach. Stopień ochrony IP69K umożliwia stosowanie w zakresie temperatur od -40°C do +85°C. Całkowicie zamknięta obudowa nie posiada wentylatora i jest bardzo odporna na wstrząsy i wibracje. Specjalnie zaprojektowane rozwiązanie służące do regulacji temperatury chroni procesor przed przegrzaniem, zapewniając jednocześnie doskonałą pracę w niskich temperaturach.

Udostępnianie danych między maszynami

Aby maszyny mogły tworzyć sieć i komunikować się ze sobą, muszą wymieniać dane. Kombajn zbożowy z ciągnikiem i podążającą za nim przyczepa może na przykład śledzić prędkość 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" – zapewnia Taxer.

Wysyłaj dane do chmury i optymalizuj

Dane gromadzone przez niezależne urządzenia i poddane odpowiedniej analizie mogą dostarczyć wielu informacji. Na przykład porównanie plonów z wielu kombajnów może pomóc w określeniu możliwości 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 służącym do zbierania dużych ilości danych z różnych maszyn. Kompresuje i agreguje dane i przygotowuje je do przechowywania w chmurze.

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. Umożliwia to przewidywanie i planowanie wymaganych konserwacji maszyn i znacznie zwiększa ich dyspozycyjność.

Specjalna konstrukcja dostosowana do trudnych warunków eksploatacji
Komputer B&R do maszyn mobilnych oferuje wydajne przetwarzanie danych na potrzeby urządzeń rolniczych i innych maszyn pracujących w trudnych warunkach. Obsługuje standardowe systemy operacyjne, takie jak Windows 10 IoT Enterprise i Linux, ponadto posiada 16 GB pamięci RAM i moduł TPM.

Komputer pracuje w temperaturze od -40°C do +85°C i jest odporny na silne drgania lub wstrząsy, działanie soli, promieniowanie UV i olej. Wilgoć i kondensat również nie stanowią problemu. Specjalny otwór wentylacyjny z membraną Gore-Tex zapobiega przedostawaniu się wilgoci do obudowy komputera i umożliwia łatwe odprowadzanie kondensatu. Komputer jest niewrażliwy na wahania napięcia. Oprócz szerokiego zakresu napięcia zasilającego od 9 do 32 V, posiada również zintegrowane zabezpieczenie przed zrzutem obciążenia. Zabezpieczenie koryguje wartości szczytowe napięcia zasilającego w celu ochrony elektroniki i zapewnienia nieprzerwanej pracy.