Сельское хозяйство

ГНСС, сельское хозяйство, Руснавгеосеть

Использование сетей базовых станций в сельском хозяйстве, наряду со строительством, в настоящий момент является одним из наиболее перспективных направлений применения ГНСС-технологий в мире. В настоящее время высокоточное позиционирование применяется рядом крупных российских агропромышленных холдингов, но, по оценкам специалистов, общее число хозяйств, использующих ГНСС-технологии, не превышает 5%.

Сельскохозяйственная техника, оборудованная навигационными приборами, совмещенными с гидравлическими системами, выводит управление машинами и механизмами на качественно новый уровень. Практика показывает, что применение такого оборудования позволяет повысить урожайность на 30-50%, снизить время проезда техники на 15-20%, и на 40% снизить расход моторесурса сельскохозяйственных машин.

 

Битва за урожай

Установка навигационного оборудования для точного земледелия позволяет существенно оптимизировать сельскохозяйственные работы. Становится возможной работа в условиях тумана и запыленности, а также в ночное время. Механизатор может работать вслепую, ориентируясь только на показания приборов, и при этом управлять сельскохозяйственными механизмами с точностью в пределах 2,5 сантиметров. Более того, отпадает необходимость иметь полный штат механизаторов – реализация сетевых решений позволяет одному оператору управлять десятком машин, контролируя их действия из центра управления.

Системы параллельного вождения и автоматического управления техникой позволяют выполнять весь спектр сельскохозяйственных работ – от посадки до сбора урожая. При этом за счет высокой точности управления, сводится к минимуму нерациональное использование удобрений и посевных площадей, а также ГСМ, времени и моторесурса техники с одновременным повышением производительности труда.

 

Новые горизонты

Координатная привязка участков поля, осуществляемая с помощью сети базовых станций, позволяет осуществлять все агротехнические работы с высокой точностью. Борозды и гребни, сделанные при помощи систем параллельного вождения, получаются идеально ровными – отклонение от заданного направления составляет плюс-минус 2,5 см – что позволяет применять данную технологию для обработки пропашных культур.

Сканеры и сенсоры, интегрированные в систему управления техникой, позволяют дифференцировано вносить удобрения и средства защиты. При средней цене в тысячу рублей за тонну удобрений, можно обработать порядка 4 га посевной площади. Дифференцированное внесение удобрений позволяет оптимизировать их применение, и вносить ровно столько удобрений, сколько нужно на том или ином участке поля, а не рассыпать ценный материал по всей поверхности.

Применение технологий точного земледелия позволяет существенно повысить урожайность. С участка поля с озимой пшеницей можно получить 50-60 центнеров пшеницы (при средней урожайности в средней полосе в 20 центнеров), а в благоприятных климатических условиях возможно повышение урожайности зерновых культур до 90 центнеров. Урожайность картофеля может быть доведена до 300 центнеров, при средней урожайности в средней полосе порядка 100-120 центнеров.

Преимущества RTK

Наиболее предпочтительным режимом навигации для сельского хозяйства является режим RTK. Использование данного режима позволяет выполнять весь цикл работ - от опрыскивания до сбора урожая. Для разных работ необходим разный уровень точности, и установка систем параллельного вождения и механизмов подруливания на основе DGPS или OmniSTAR позволяет выполнять только часть работ - так, возможно опрыскивание, но не возможен посев и возделывание пропашных культур. Изначальная ориентация на работу в режиме RTK позволяет выполнять весь спектр сельскохозяйственных работ без дальнейшей модернизации оборудования.

Возможности RTK

• Навигация для опрыскивания - в пределах 30 см
• Навигация для посева - в пределах 10 см
• Навигация для пропашных культур - в пределах 2,5 см 
• Учет площади полей. Картирование позволяет полностью задействовать всю полезную площадь поля
• Управление машинами и механизмами. Сельхозтехника выполняет все действия с высокой точность и в полном соответствии с заложенным алгоритмом движения
• Независимость параметров радиовидимости. Передача дифференциальных поправок в режиме RTK происходит непрерывно, и остановка техники в результате обрыва сигнала исключена 
• Удаленное обновление программного обеспечения. Загрузить обновления можно без участия специалистов - нужно только соединение с интернетом.

 

Мониторинг объектов

Геодезический мониторинг мостаВсе промышленные объекты испытывают деформационные нагрузки различной природы. Деформации не видны невооруженным глазом, и в некоторых случаях могут привести к катастрофам. По этой причине все чаще говорится о необходимости внедрения мониторинга на критически важных, уникальных или высотных объектах. 

Избежать происшествий можно с помощью постоянного наблюдения за объектом и его отдельными элементами. Но традиционные методы всегда страдают одним из двух недостатков (а иногда и обоими сразу):

- Либо наблюдения недостаточно точны и лежат в пределах нескольких сантиметров

- Либо проводятся с длинным периодом (раз в квартал или полугодие)

Наиболее эффективным методом мониторинга является автоматизированный контроль за состоянием объекта в реальном времени с помощью совмещенных методов спутникового, оптического и геотехнического наблюдения. Возможность для постоянного автоматизированного мониторинга предоставляет программное обеспечение Trimble 4D Control.

Отрасли применения

        • Горные работы. Система может использоваться в разработке карьеров, для мониторинга тоннелей и их порталов, просадок и осыпей бортов карьера.
        • Строительство. Мониторинг движения и деформаций зданий, прилегающих к строительной площадке
        • Инженерные работы. Отслеживание деформаций и движений дамб, мостов, зданий, любых видов сооружений
        • Транспортный комплекс. Мониторинг дорог, дорожных объектов и прилегающей инфраструктуры
        • Железные дороги. Мониторинг полотна и железнодорожной инфраструктуры
        • Геотехнические работы. Мониторинг гидротехнических сооружений, слежение за оползнями, просадками, оползнями, деформациями геологических структур
        • Жилищно-коммунальное хозяйство. Мониторинг состояния городской инфраструктуры

Целями мониторинга во всех случаях является:

      • Слежение за целостностью и движениями объекта, а также его составных частей
      • Сбор информации о состоянии объекта; накопление достаточных сведений позволяет прогнозировать те или иные события в ходе наблюдения за объектом
      • Своевременное оповещение ответственных лиц и подразделений о возможном ЧП
      • Предоставление максимально полной информации о состоянии того или иного элемента объекта в данный момент времени

Как это работает

Система мониторинга состоит из оптических Схема работы Trimble 4D Control(роботизированные тахеометры), спутниковых (ГНСС-приемники) и 
геотехнических (разного рода датчики) средств наблюдения за объектом. Тахеометры выполняют съемку отдельных элементов объекта, на которых закреплены призмы. В пределах нескольких километров от тахеометра устанавливается базовая станция, следящая за местоположением тахеометра. Также на объекте устанавливаются разного рода датчики (акселерометры, экстензометры, и проч.).

Таким образом, общая схема работы системы выглядит как площадь, на которой доступны высокоточные спутниковые навигационные поправки (в пределах сантиметра в плане и двух сантиметров по высоте). Внутри этой зоны установлены тахеометры, которые контролируют деформации отдельных участков с точностью в пределах миллиметров. Положение тахеометров контролируется с помощью ГНСС для предотвращения ошибок съемки. Также на отдельных участках установлены геотехнические датчики, следящие за параметрами объекта.

Информация, полученная от приборов, поступает в систему Trimble 4D Control.  Главным преимуществом системы Trimble 4D Control  является то, что информация, полученная от геодезической, геотехнической и спутниковых систем наблюдения собирается в единую сводку, и может быть проанализирована на единой временной шкале. Структура визуализации пакета программ 4D Control позволяет отслеживать не только динамику изменений объекта по заданным параметрам, но и их взаимосвязь с внешними факторами – например, погодой, временем года, температурой, влажностью, а также дублировать разными типами измерений наиболее важные элементы.

Опции и функционал

Trimble 4D Control  имеет три опции программного обеспечения, позволяющие настроить систему мониторинга в зависимости от требований проекта.

Опция 1 обеспечивает анализ данных, полученных с тахеометров в режиме постобработки, а также получение данных с помощью полевых контроллеров.

Опция 2 дает возможность анализировать данные, полученные с тахеометров в режиме реального времени и данных, полученных с ГНСС-приемников в режиме постобработки

Опция 3 позволяет использовать данные тахеометров и ГНСС-приемников в режиме реального времени.

Согласно с Методикой геодезического мониторинга технического состояния высотных и уникальных сооружений, разработанной по заданию Департамента градостроительной политики, развития и реконструкции города Москвы, мониторинг различных видом мониторинга необходимо проводить на постоянной основе. Использование системы 4D Control  позволит наладить автоматическое слежение за объектом в режиме реального времени.

В целом, оценить экономическую эффективность системы мониторинга сложно, так как сделать это можно только после успешного предотвращения обрушения здания. Тем не менее, нужно понимать, что система, способная предупредить о каком-либо происшествии на объекте, позволит заблаговременно принять меры для предотвращения или минимизации последствий катастрофы.

 

 

Строительство автодорог

Земляные работы

Строительство автомобильных и железных дорог – сложный комплекс работ, требующий значительных материально-технических ресурсов. Так как практически все виды работ в данной сфере деятельности производятся при помощи разного рода техники, главным требованием повышения качества и скорости строительства является повышение качества работы строительной техники.

Одним из лучших способов повышения производительности техники является оптимизация управления машиной и ее рабочими органами с помощью спутниковой навигации. Для этого используются дополнительные устройства, устанавливаемые на спецтехнику (сейчас ведущие мировые производители выпускают машины с предустановленным оборудованием, либо со слотами для его установки). Комплексы этих устройств называются системами управления строительной техникой (САУ). В состав САУ входят антенны, различные датчики и контроллеры, а также коммуникационные кабели, связанные с рабочей гидросистемой машины.

Принцип работы САУ состоит в корректировке положения рабочего органа машины по наклону и высоте с помощью спутниковых сигналов и бортовых датчиков. Центральный блок управления САУ сравнивает текущее положение рабочего органа машины с цифровой моделью проектного решения и выдает команды на перемещение рабочего органа, автоматически или путем отображения информации оператору. В результате работы выполняются быстрее, в точном соответствии с проектом и с меньшими затратами ресурсов, с экономией моторесурса и ГСМ.

Уплотнение грунта

Велика роль высокоточного позиционирования в уплотнении грунта. У каждого вида грунта есть определенный предел уплотнения, зависящий от влажности. То есть оптимальной плотности можно достичь (например) после 5 проездов катком. После шестого проезда наступит переуплотнение грунта – момент, когда разрушается внутренняя структура грунта с резким ухудшением качества сцепления. В известном смысле излишнее уплотнение грунта даже хуже, чем недоуплотнение. Если недоуплотненный грунт может со временем усесть и достичь хорошей плотности, то переуплотненный грунт разрушится через один-два сезона. Согласно действующим СНиП, степень уплотнения грунта рассчитывается из количества проездов катка, кратного пяти. В современных условиях такой подход к уплотнению представляется разновидностью лотереи: примерно 50%, что грунт будет переуплотнен, примерно 50% - что он будет недоуплотнен. В обоих случаях качество дороги оставляет желать лучшего, но главное – на следующий сезон ее придется ремонтировать.

САУ позволяют оператору машины контролировать количество проходов, и, следовательно, уплотнение грунта, в виде интуитивно понятной цифровой карты. На карте указано количество проходов по всей обработанной поверхности, причем не в одной точке – обычно плотность замеряется именно так, а в динамике – поскольку система работает в режиме реального времени. Таким образом, на карте поверхности нет «белых пятен», и вся работа сделана равномерно и с одинаковым качеством.

Это позволяет достичь заданного коэффициента уплотнения при  существенно меньших затратах на лабораторный анализ проб грунта. Лаборатории берут анализы грунта через 10-200 метров, но между точками забора может быть абсолютно все, что угодно. А САУ позволяют записать количество проходов и плотность каждой конкретной точки несколько раз в секунду, и затем определить участки с отклонениями проектных параметров или аномалиями – например, под песком может находиться бетонный блок – его не видно, но впоследствии может возникнуть деформация. Диапазон работы датчика уплотнения – 2 метра. Он может определить как пере- так и недоуплтонение, и при необходимости можно будет направить бригаду, которая устранит недостаток, и получить оптимальную плотность грунта.

Контроль плотности нужен не только для повышения качества дороги. Известно, что в течение 2-3 лет нельзя полностью использовать ресурс дорог и железных дорог, так как в течение этого срока происходит усадка оснований, и поэтому использовать их с полной нагрузкой опасно. Таким образом, точное соблюдение требуемой плотности позволяет поднять срок эффективной службы дорожного или железнодорожного полотна.