Как убирают урожай комбайны

Как мы первыми в мире роботизируем кормоуборочные комбайны

Недавно мой коллега рассказал как мы роботизируем зерноуборочные комбайны и чему научились за этот сезон.

Начинается уборка кормовых культур и мы активно осваиваем кормоуборочную технику.
Кормоуборочный комбайн – технически более сложная и мощная машина. В связке с ним идут сразу несколько транспортных средств для сбора урожая (трактора с прицепом, грузовики, силосовозы). К работе на такой технике допускаются только опытные механизаторы, у которых за спиной несколько лет работы.

Работа на комбайне во время уборки кормовой кукурузы похожа на езду в машине в густом тумане, только вместо тумана на протяжении всего пути высокая зеленая стена из растений, из которой может выскочить кабан, столб или человек. Перемолов человека (история есть в моей прошлой статье), комбайнеры седеют и больше не могут работать. Кроме этого, в этом «зеленом тумане» надо суметь не врезаться в рядом едущий силосовоз, следить за точностью загрузки силоса с хоботом длиной до 7 метров, из которого вылетает по 50-60 кг силоса в секунду, и равномерно заполнять фургон, чтобы он не гонял полупустым туда сюда.

Фактически один комбайнёр работает за троих, следит за процессом уборки кукурузы (одно рабочее место), ведёт технику (второе рабочее место), загружает силосовоз (третье рабочее место). В итоге что-то страдает. Если плохо вести, можно сломать дорогую технику (минимальная цена кормоуборочного комбайна 16 млн рублей, есть модели и по 50 миллионов), поэтому обычно ухудшается качество уборки и загрузки.

Большую часть работы мы автоматизируем, сейчас расскажу какие сложности мы преодолеваем и что делаем.

Отсутствует видимость

Высота спелой кукурузы в среднем 2-2,5 метра, высота комбайна 2,5 метра, механизатор находится чаще всего на уровне чуть выше стоящего на земле человека и видит перед собой только растения, дальше своего носа он по сути уже не видит и так на протяжении всего рабочего дня, а это 12 часовая смена, немногие могут выдержать такое напряжение на глаза и держать темп сборки, а еще на пути могут выскочить кабанчики или столб!

Существуют комбайны, например KRONE, с телескопической кабиной, которая поднимается на высоту до 3 метров, или Acros RSM-142 высотой 4 метра, но это скорее исключение из правил.

Поэтому работать за таким комбайном могут только опытные комбайнеры, которые проработали уже 3-4 сезона.

Потери во время работы

В отличии от зерноуборочных, кормоуборочный комбайн не может хранить урожай в бункере, а сразу выдает его через выгрузной хобот в едущее рядом транспортное средство. Как я говорил, скорость выброса силоса может достигать 50 кг в секунду, в зависимости от модели комбайна, длина хобота при этом 5-7 метров. Немного отъехал от машины вбок или притормозил и потерял полтонны силоса за 10 секунд. В среднем до 7-10% урожая остается на поле. Потерянный силос никто уже не собирает, потери на ГСМ будут гораздо больше. На видео видно как высыпается силос, если немного сдвинуть хобот.

Равномерное заполнение фургона

В бригаде с одним комбайном до 7 машин, заполняется одна машина примерно за 20 минут. За день они могут совершить свыше 10 рейсов до силосной ямы. Все зависит от длины плеча доставки. Если поле рядом с ямой, то плечо короткое и можно совершить больше рейсов для выгрузки, если дальше, рейсов становится меньше и здесь становится очень важным правильное заполнение фургона (силосовоза), чтобы не возил воздух. Привез половину прицепа, считай потерял на топливе, комбайнер должен максимально правильно направлять хобот, чтобы равномерно наполнить силосовоз.

Что мы можем автоматизировать в кормоуборочных комбайнах?

Как уже говорилось выше, для работы на таких комбайнах допускаются только опытные комбайнеры. Почти все эффективные механизаторы обучались при СССР, после чего технологические секреты этой цивилизации были утеряны. Конкретно ослабло обучение, и приходящие «молодые», естественно, работают хуже. Это нормально почти для всех рабочих профессий, но конкретно здесь наш робот как нельзя больше востребован в первую очередь из-за этого эффекта.

Второе, наш робот видит кромку, препятствия на поле, видит другую технику. Работа комбайнера максимально упрощается, теперь он может следить за техническим состоянием комбайна, за калибровкой фракции кукурузы, которая наиболее подходит для данного типа скота.

Также наш робот может полно и равномерно, а главное точно заполнить силосовоз, это уменьшает потери на ГСМ и сводит потери на уборке к нулю.

Нормой считается потеря на уборке 7% урожая, если их свести к нулю, то поскольку силос делается в основном не для продажи, а для корма своего скота, мы можем уменьшить засев под кукурузу на 7% и отдать его под пшеницу, что более выгодно. Скажем если выделено 1000 га на кукурузу, из них 70 га отдать под пшеницу, то даже по минимальным оценкам при урожае в 30 центнер с 1 Га мы соберем 210 тонн, а это примерно 1,5 млн рублей прямой прибыли. При этом за счет более полной сборки уменьшается расход ГСМ за счет сокращения числа поездок от силосной ямы до поля.

Как мы обучаем нейронные сети для анализа сцен уборки кукурузы

Уборка кукурузы ведется с помощью специальных приставок для пропашных культур. Для этого случая предусмотрен режим работы, при котором комбайн пытается удержать жатку посередине междурядья. Получив карту сегментации кадра (сцены) и зная положение жатки, можно найти так называемую vanishing point и рассчитать отклонение зуба жатки от необходимого положения.

В отличие от пшеницы, где мы следим за краем убранного поля и ведем комбайн по кромке, здесь задача нейронной сети увидеть междурядье между растениями. Нейронная сеть прекрасно видит ряды между кукурузой, в отличии от человека, камера находится над культурой, и при этом она не устает.

Изображения приходят к нам в формате видео потока, либо отдельными изображениями. Данные обрабатываются и хранятся в Сognitive Agro Data Factory. Кроме сырых данных с камеры, здесь также присутствуют и целевые размеченные кадры, которые при необходимости можно добавить в обучающий датасет.

Для более точного подбора возможных сцен уборки урожая необходимо правильно скомпоновать обучающий датасет. Кроме реальных изображений, полученных с камеры в процессе уборки культур, используется подход генерации синтетических изображений с помощью процедуры аугментации на основе естественных изображений.

На вход сеть принимает 3-канальное RGB изображение. Далее в процессе обучения нейронной сети к входному тензору применяются яркостные/цветовые искажения в HSV пространстве, локальные искажения каналов в HSL пространстве – процедура добавления искусственных теней, геометрические искажения и добавление шумов. Подбор параметров аугментации – нетривиальная процедура, требующая детального анализа сцен, полученных в реальных условиях.

Обученная сеть способна выдавать сегментационные карты, определяющие междурядное пространство.

Уборка сенажа

Помимо силоса, кормоуборочные комбайны используют также для сбора сенажа, с помощью приставки подборщика. Процесс сбора аналогичный кукурузе, разница только в том, что комбайн идет по валку. Валок может не отличаться по цвету от общей массы и комбайнер часто может ехать вхолостую.

Например, на видео выше видно, что валок практически не отличим от травы и насколько точно надо комбайнеру вести машину по валку и при этом постоянно наблюдать за процессом загрузки сенажа в грузовик. Работа очень напряженная, к концу 12 часовой смены комбайнеры просто валятся с ног, с полной сменой справляются только при опыте от 3-4 сезонов работ.

Если комбайнер неопытный, то работа в холостую это потери на ГСМ. Кормоуборочный комбайн в отличие от зерноуборочного только 10% ГСМ тратит на движение самого комбайна, остальные 90% уходят на прорезку, измельчение, протяжку, швыряние силоса или сенажа. Поэтому очень важно работать с полной загрузкой комбайна.

Нейронная сеть отлично справляется с валком, пример того как сеть видит валки.

Здесь наша система может помочь комбайнеру в ведении комбайна по валку, также наш робот может полно и равномерно, а главное точно заполнить силосовоз, это уменьшает потери на ГСМ и сводит потери на уборке к нулю, комбайнер становится уже оператором комбайна, а всю работу берет на себя автопилот.

Сейчас осваиваем кормовую кукурузу, подсолнечник, сенаж. По окончании сезона, если интересно, расскажем как наши роботы справились с кормоуборочными комбайнами.

Источник

Полевые будни комбайнера продуманы до мелочей

Колоссальная работа

Петуха с курицей знать не по картинкам

На часах — 6:00. Во время уборочной кампании утро Виктора Тиунчика, старшего комбайнера, начинается на час раньше, чем обычно. Жена Татьяна встает вместе с мужем, чтобы приготовить завтрак. Она работает продавцом. С Виктором они познакомились в Минске у родственников.

— Потом началась уборочная кампания, — вспоминает он события одиннадцатилетней давности. — Татьяна в Минске, я здесь: в полях с утра и до ночи. Времени на звонки не ­было.

Зато после того как закончили убирать урожай, наконец-то состоялся долгожданный звонок, после которого все пошло-поехало. Недавно пара построила собственный дом.

— Хозяйством пока не обзавелись, — говорит Виктор. — Но обязательно будет. Как это в деревне жить и без хозяйства? Не хочу, чтобы мои дети петуха с курицей знали только по картинкам в книгах.

После завтрака — километр быстрым шагом: на мехдворе ждет «боевой конь» — комбайн «Палессе». Перед тем как идти в поле, нужно внимательно осмотреть машину:

— Это важный момент, потому что неожиданные поломки в поле чреваты потерянными тоннами урожая.

Также нужно выписать путевки:

— Заправляем технику — 400 литров. На день хватает, если без непредвиденных обстоятельств.

На пшеничном поле комбайны появляются около девяти. Как раз к этому времени утренняя роса подсыхает. Пять машин, прицепив жатки, распределяют полосы, с которых начнется рабочий день.

— А как делите полосы? — спрашиваю у Виктора и его напарника Константина Изотова.

— На глаз, — смеется Константин.

Комбайн должен убирать со скоростью 3 км/ч.

— Если ехать быстрее, — объясняет Виктор,— будут потери.

В этот раз ему достался небольшой участок полеглой пшеницы. Эту культуру, говорит, убирать приятнее всего:

— Зерно не так вбито в колос, оно легко вымолачивается. С ячменем сложнее. Но пшеница может запросто сама осыпаться, поэтому важно подобрать момент, когда ее нужно убирать.

Из окна гигантской машины видно лишь бескрайнее поле и как жатка «поедает» колосья, оставляя за собой полосу соломы. В кабине никакой музыки.

— По звуку мотора можно определить, хорошо ли идет работа, — поясняет Виктор.

Когда бункер полный, загорается оранжевая лампочка и звучит сирена, оповещающая, что места для зерна больше нет.

В 12:00 на поле приезжает машина, доставляющая обеды. На сей раз в меню салат из свеклы с сыром, суп харчо, жареная курица, макароны, булочка домашняя и виноградный компот. Также на поле всегда привозят питьевую воду. Такой обед обходится комбайнеру в 2,5 ­рубля.

Короткий отдых — и снова в бой. Нужно спешить.

— Если пройдет дождь, придется ждать, пока поле подсохнет, — говорит Виктор, разворачивая комбайн, чтобы начать убирать новую полосу.

Скоро его сменит Константин. Они первыми в Барановичском районе перешли тысячный рубеж. С таким событием поздравить тружеников приехали представители районной власти. Руководитель Барановичского райисполкома вручил героям жатвы дипломы и денежные премии.

У Виктора — двое сыновей. Артему — 10, Егору — 5 лет. Младший обожает комбайны и тракторы. И порой Егор выступает в роли помощника, когда отец берет его с собой в поле. По похожему сценарию начиналось все и у Виктора: вырос и стал работать в паре с отцом. Был помощником комбайнера. А когда в хозяйстве появился новый комбайн, Виктора пересадили на него. Сейчас «Палессе GS 12 A1» официально закреплен за ним. Сегодня отец и сын работают на одном поле на разных комбайнах.

Телефонный звонок разбавил монотонное жужжание мотора.

— Едем на другое поле, — сказал Виктор после короткого разговора по мобильнику. — ­Будем убирать ячмень. Пшеница на этом поле еще постоит.

Один за одним комбайны выруливают на дорогу. Максимальная скорость — 25 км/ч.

С наступлением темноты экипажи все еще работают.

— Хорошо, если в 11 дома окажемся, — говорит мой собеседник.

Первое, что нужно сделать, когда окончен рабочий день, — снять жатку. И — на мехдвор.

— Завтра в поле. Урожай не знает выходных, — улыбается Виктор. — Главное, чтобы погода не подвела.

Источник

Способы уборки полей — от простого к сложному

Сбор урожая – важнейший этап сельскохозяйственных работ, благодаря которому плоды, полученные при возделывании земли, могут быть использованы для дальнейшей переработки и принести прибыль предприятию. От того, насколько правильно и эффективно была проведена уборка полей, зависит степень успешности освоения земель сельскохозяйственного фонда.

Заказать услугу Задать вопрос

Уборка полей осложняется тем, что та часть растений, которая служит для непосредственной переработки, требует отделения от стебля, листьев и других фрагментов. Традиционно процесс сбора урожая включается в себя следующие необходимые процедуры (относится к большинству злаковых культур):

• Скашивание надземной части растений;
• Обмолот, во время которого зерно отделяется от побочных частей;
• Дополнительная очистка зерна и его транспортировка до мест хранения или переработки.

Наряду с операциями по сбору зерновых и бобовых культур иногда выполняется сбор соломы для последующего использования в животноводстве.

Способы уборки полей

Для того, чтобы провести уборку урожая, применяют различные системы приёмов и методов. По необходимости использования специализированной техники различают два способа уборки:

Во время поточно-индустриальной уборки происходит покос урожая, после чего он в различных видах доставляется к местам обмолота.

Комбайновая уборка предполагает обмолот непосредственно на поле, а на мех ток или элеватор транспортируется уже вылущенное зерно.

Поточно-индустриальный способ уборки подразделяется на:

1. Трёхфазный. После выкоса урожая основная задача хлеборобов – измельчение полученной массы. После этого она загружается на транспорт и подвозится к местам обмолота, где предварительно сушится, а затем из неё извлекается зерно.
2. Сноповый. Выкос колосьев сопровождается увязкой в снопы. Для формирования обычно используется шпагат. Транспортировка снопов на место обмолота происходит по стандартной процедуре.
3. Ленточный. Для того, чтобы увязать колосья в снопы, используется отрезы полиэтиленовой ленты. В ней валки закатывают, чтобы их легче было подвезти к месту обмолота. Дальнейшая процедура происходит по типичной схеме.

Поточно-индустриальный способ уборки полей незаменим в тех случаях, когда сельскохозяйственные предприятия не имеют в распоряжении такой сложной дорогостоящей техники как комбайн.

Комбайновая уборка также бывает двух видов:

1. Однофазный сбор. В качестве техники применяются комбайны, способные скащивать зерно, загружать массу в молотилку – специальный отсек, где зерна отделяются от прочих частей растений. После этого злаковая продукция по выгрузной трубе с помощью шнека подаётся в грузовые автомобили с открытым кузовом, а измельчённая солома разбрасывается по полю.
2. Двухфазный сбор. Применяется к тем культурам, которые имеют склонность к осыпанию. На первоначальном этапе происходит только срезание колосьев жаткой. Уложенная в валки масса сохнет под действием сухости атмосферы и дозревает за счёт накопленных питательных веществ. После этого по полю проходит комбайн или молотилка, которая перерабатывает валки на зерно и силос.

У каждого из двух комбайновых способов есть преимущества и недостатки. Однофазный способ быстрее и дешевле. Однако те культуры, которые созревают неравномерно или склонны к осыпанию при подсыхании, рекомендуют убирать двухфазным способом.

Справка! Двухфазный способ используется тогда, когда посевы сильно заросли сорняками.

Средства механизации при уборке полей

Раньше уборка урожая производилась с помощью малых устройств на конной или воловьей тяге. С появлением машин на основе паровых агрегатов, а позже – двигателях внутреннего сгорания – позволило значительно увеличить эффективность полевых работ. Технику, которая трудится на уборке полей, можно разделить на три вида:

1. Комбайны. Устройства, которые сочетают в себе техническую возможность производить полный цикл обработки убираемой массы – от покоса до обмолота и складирования в грузовики для транспортировки. Сегодня на полях можно встретить как машины отечественной разработки («Енисей», «Дон», «Нива»), так и зарубежные («Claas», «Deere»). Современные машины, выпускаемые российскими заводами, частично состоят из зарубежных комплектующих, поэтому назвать их полностью российскими не получится («Torum», «Acros», «Агромаш»).
2. Жатки. Обширный класс техники, которые отличает специфика применения: эти машины косят (жнут) урожай, но не молотят его. Жатки всегда используются в связке с другими видами техники, с помощью которых происходит подбор валков, транспортировка или обмолот. Большие самоходные жатки могут работать с различными сельскохозяйственными культурами благодаря смене навесного оборудования.
3. Прицепное оборудование. Им оснащаются колёсные трактора различного тягового класса. Благодаря валу отбора мощности подвижные части выполняют операции покоса, валкования, складирования и т. д. Хотя их производительность меньше, а функциональность ограничена, они популярны в небольших фирмах благодаря низкой цене и универсальности использования.

Особенности уборки разных видов культур

Уборка полей, засеянных колосовыми культурами, отличается от работ по кукурузе или гороху. Разные сельскохозяйственные растения отличаются сроками созревания, его равномерностью, а также временем достижения нужной степени сухости.

Уборка зерновых (пшеница, овёс, рожь, гречиха)

Эти культуры традиционно имеют большие посевные площади на территории России. Различные виды пшеницы начинают убирать в зависимости от спелости. При однофазной комбайновой уборке урожая сбор начинают при влажности зерна 15 – 20%. Если зерно перестоит в колосе, оно начнёт интенсивно осыпаться, что может привести к внушительным потерям урожая.

Важно! По достижении крайней стадии спелости потери урожая на осыпание могут составить до 50%. Поэтому уборку стараются закончить в течение 5 – 7 дней.

Перед началом уборки осуществляют предварительные работы:

1. Готовят подъездные пути для жаток, комбайнов, тракторов и грузовой техники.
2. Поля расчерчиваются на участки, называемые загонами. Площадь загонов рассчитывается в зависимости от того, сколько комбайн или жатка способны обработать за один рабочий день.
3. Границы загонов выкашиваются вручную или небольшими тракторами. При наличии на полях необрабатываемых полноразмерными мотовилами участков они также обкашиваются вручную.
4. Планируют обеспечение пожарной безопасности – глубинная пропашка между крупными участками, подвоз воды в цистернах с помпами.

Ход техники на полях зерновых должен подчинятся определённому порядку. Схемы движения комбайнов и жаток могут быть:

• Челночными;
• Диагональными;
• Круговыми;
• Гоновыми;
• Комбинированными.

Справка! На квадратных и прямоугольных полях наиболее удобной является челночно-гоновая схема, при которой достигается равномерность покоса, а в случае двухфазной уборки оптимальное расположение валков.

При уборке пшеницы особое внимание следует обратить на её спелость. Часто указанные характеристики применяют и для других видов зерновых:

1. Молочная спелость. Данный этап наступает уже через 15 дней после цветения. Зерно полумягкое, побеги зелёные, при раздавливании зерно слабо выделяет сок. На этапе молочной спелости пшеница считается недозревшей.
2. Восковая спелость. Колос желтеет, зерно становится более твёрдым, уже не давится в руке, хотя и сохраняет до 35% влажности. В это время перестают накапливаться органические вещества, дозревание идёт за счёт уже накопленных. Стадия восковой спелости — начало уборки, так как большое поле невозможно убрать за пару дней.
3. Полная спелость. Влага в зерне сокращается до 13 – 15% и продолжает теряться. Зерно высыхает и становится полностью твёрдым, легко выкрашивается из колоска. К моменту достижения полной спелости уборка уже должна подходить к концу.

Как убирают кукурузу на поле?

Кукуруза отличается от колосовых культур как величиной побегов, так и расположением зёрен. Уборку кукурузы производят различными способами в зависимости от целевого назначения:

1. На силос. Кукуруза – ценная кормовая культура для скота. При заготовлении кукурузы на силос початки собираются вместе с листьями и стеблями, а потом измельчаются. Срезание и измельчение делается жатками или тракторами с прицепным оборудованием. Обмолот не требуется. После измельчения силос сушат до нужной кондиции. Исходная влажность на начало уборки: 40 – 50%.
2. На початки. Для того, чтобы початки были целыми, с невыпавшим зерном, применяют ручной труд или специальные комбайны. Они имеют вилообразное оборудование, в котором початки срезаются и благодаря своей массе отделяются от листьев и стеблей.
3. На зерно. Применяются специальные кукурузоуборочные комбайны. Одним из самых известных до сих пор остаётся машина типа «Херсонец». Он обеспечивает низкие потери при восковой спелости около 30%. Обмолот может производиться как на предприятиях, так и в самом комбайне.

Уборка гороха с полей

Горох довольно долго остаётся мягким, поэтому ему нужно дать возможность достичь нужно степени спелости. После этого уборка выполняется прямым однофазным комбайнированием со специальным навесным оборудованием. Некоторые предприятия осуществляют только срезание зелёной массы, а обмолот производят на стационарных аппаратах в цехах, куда продукцию подвозит с полей грузовой транспорт.

Источник