E változásokat figyelembe vevő gazdálkodási rendszer kialakítása azonban igen sok összetevőtől függ, amelyek ismerete, kezelése, mûködtetése, rendszerbe foglalása az idők során folyamatosan fejlődött ugyan, de még napjainkban is különböző megvalósítási szinten áll. A precíziós mezőgazdaság hardver és szoftver elemeinek nagy részét (GPS rendszer, traktorok, kombájnok, Green Star, Fieldstar stb.) a multinacionális cégek kidolgozzák, gyártják, forgalmazzák. A talajmûvelés azonban annyira helyhez kötött, hogy a precíziós talajmûvelési rendszer (Precision Tillage, PT) megvalósításához szükséges – a termőhelyi adottságokhoz igazodó – gépek, eszközök kifejlesztése csak lokálisan lehetséges.

A talajmûvelési rendszerek fejlődése

 

A talajmûvelési rendszer egy meghatározott területen egy vagy több növény sikeres és gazdaságos termesztéséhez szükséges talajmûvelési eljárások összessége. A talajmûvelés rendszerezése általában a növények vetésideje, a talajtípusok és a különleges feladatok, valamint a szerzők által kidolgozott módszerek szerint történik. A szántóföldi növények talajmûvelési rendszerei az idők során folyamatosan változtak és fejlődtek.



Egy új rendszer kialakítását befolyásoló tényezők hatásának vizsgálatánál és igényének kielégítésénél célszerû figyelembe venni és felhasználni a mûszaki fejlődés eredményeit. A mezőgazdaság mûszaki bázisának (általános géprendszer) fejlődését a számítógéppel támogatott mezőgazdasági termelési rendszerben (CAF) egyértelmûen az elektronika, az informatika és az automatizálás határozza meg. Az általános fejlesztési tendenciákból nem maradhat ki a talajmûvelés gépesítése sem. Az egyes fejlesztési irányok rendszerbe foglalásának eredményeként jöhetnek létre az intelligens munkagépcsoportok.

A feltételrendszer egyes elemeinek készenléti állapota a következők szerint jellemezhető:

1. A modern traktorok e feltételt kielégítik (FENDT, John Deere, Challenger stb.)

2. A talajtérkép készítés kutatása két irányban folyik:



a.) Direkt – vontatási ellenállásmérés

– traktor függesztőkarok

– mérőkeret

– dinamométer



b.) Indirekt – mágneses/elektromos veze­tőképesség mérés

– mágneses vezetőképesség: EM 38

– elektromos vezetőkép.: Veris 3100

3. A munkagép fejlesztés állapota típusonként igen különböző képet mutat:

– Előrehaladott területek: betakarítás, vetés, növényvédelem, tápanyag-utánpótlás;

– Kísérleti stádiumban lévő terület: 

     - talajmûvelés

            • valós idejû munkaminőség mérés: növényi maradvány, szerszám szögállás, porhanyítás, felszínemelkedés (lazítás), felszínelmunkálás, 

        • mûködési paraméterek szabályozása: sebesség, munkamélység, munkaszélesség, szögelfordulás, fordulatszám, nyomás.

A preciziós talajmûvelés (PT) technikai feltételrendszere

A valósidejû munkaminőség mérés lehetőségei

A munkaminőségi jellemzők valós idejû mérését néhány paraméternél már megoldották (pl. munkamélység, munkaszélesség), de a legfontosabb hatások digitális mérése, értékelése még csak kutatási szintig jutott el. Ezek közül az aprítást-porhanyítást jellemző felszíni rögeloszlás, ill. a forgatást-keverést jellemző felszíni növénymaradvány mennyiség mérésére alkalmas módszereket, megoldásokat szeretnénk bemutatni.



A talajfelszínen lévő rögök méreteloszlásának elemzése céljából egy olyan program kidolgozását kezdtük meg, amely imitálja az eddig alkalmazott hagyományos un. rácsos módszert. A szántóföldön készített felvétel képét (scannerrel, vagy videokamerával) a számítógépbe juttatjuk és erre egy megfelelő kalibrált hálót terítünk, amelynek mérete tetszőlegesen állítható. A te­rület teljes egészében értékelhető, de ráhelyezve egy maszkot, a kívánt területrész kinagyítható és önmagában külön is elemezhető. Ezután a program, ha a háló egy cellájáról úgy találja, hogy része egy rögnek, akkor ezt kék ponttal megjelöli, majd az összefüggő cellákat zölddel körbekeríti (1.ábra).

Az egyedi rög, illetve a kiválasztott magágyrészlet vizsgálata egyaránt azt bizonyította, hogy a „virtuális rácsos” módszer – a töredékcellák figyelembevételét célzó továbbfejlesztés után – megfelelően használható a felszíni rögösség meghatározására.

Növényi maradványok mennyiségének meghatározási módszerei:



– Tömegmérés (kg v. t/ha)

– Fedettség mérés (terület %)



A fedettség mérés hagyományos és új módszerei:

– Rácsos módszer

– Mérőhuzalos módszer

– Becsléses

– Fényképek összehasonlítása

– Digitális képanalízis



A digitális mérési módszer alapjait a 2. ábra szemlélteti.

A gabonatarlón, illetve kukoricatarlón készített felvételek, azok konvertált képe, valamint a program által generált fedettségi százalékértékek jól szemléltetik a különféle mûvelések keverő hatását (3-4. ábra).

A számítógépes alak-felismeréses technika a videofelvételek kimerevített, ill. a digitális fényképezőgéppel készített felvételek képeinek értékelésével alkalmas lehet a növényi maradványok által létrehozott talajfedettség mértékének valós idejû mérésére. Módszerünk alkalmazásával létrehozható egy olyan képi adatbank, amelynek segítségével az aktuális talajmûvelési eljárás gyorsan értékelhető és a munkagép beállítás szükséges módosítása végrehajtható.



A jelenlegi készültségi fokon a módszer a különböző mûvelések digitális, vagy digitalizált analóg fényképfelvételei alapján jól alkalmazható a munkaminőség utólagos meghatározására.



További kutatások szükségesek, amelyek alapján a módszer alkalmassá tehető a szántóföldi körülmények között valósidejû mûködésre. Ehhez szükséges a kidolgozott algoritmus továbbfejlesztése, az önkalibrációs eljárás kidolgozása.



Az önkalibrációt nehezítő tényezők: a különböző talajféleségek és talajállapot (nedvességtartalom, talajösszetétel), a különböző növényi maradványok sokfélesége (gabonaszalma, kukoricaszár, zöldnövény stb.), a háttérvilágítás tónusváltoztató hatása.

Mûködési paraméterek szabályozásának digitalizálási lehetőségei

A talajmûvelő gépek mûködési paramétereinek valósidejû szabályozási feltétele egyrészt a munkagép állító-szabályozó me­chanizmusok megléte, másrészt a beállított paraméterek szenzorálása. Az egyes talajmûvelő gépek állítási-szabályozási lehetőségeit a táblázat foglalja össze.

A táblázat elemeit elemezve megállapítható, hogy a mûszaki-technikai feltételek szempontjából az ekéknél (változtatható fogásszélességû típusok), a tárcsás boronáknál (kompakt típusok), a középmélylazítóknál (VFK típus, 5. ábra) és a TLT hajtású eszközöknél viszonylag kedvező a helyzet. A szántóföldi kultivátoroknál és a magágykészítő gépeknél még igen komoly fejlesztési feladatok várnak a kutatókra, géptervezőkre.

A talajmûvelő gépek mûködési paramétereinek valósidejû szabályozására alkalmas, szenzorált és ISOBUS csatlakozási lehetőséggel bíró, hazai fejlesztésû eszközökről sajnos még nem tudunk beszámolni. Ezért – a sajnálatosan nem túl sok – külföldi példából mutatunk be néhányat.

A Pöttinger SERVOMATIC váltvaforgató ekével megvalósítható az „elektronikus szántás” (6. ábra). Megfelelő fedélzeti számítógépes rendszerrel ellátott traktor (pl. FENDT) esetén a vezető a traktorfülkéből elektronikus úton szabályozhatja:

– az első eketest fogásszélességét,

– az eketestek fogásszélességét,

– az eke „vonó pontjának” helyét,

– az eke átfordítását,

– a főtartó szögét,

– az eketestek biztosító berendezését,

– a munkamélységet és a szállítási szélességet.

A LEMKEN Vari-Titan és Euro Titan ekékhez kifejlesztett berendezés két ultraszonikus szenzor segítségével méri az eke gerendely és a barázda fal közötti távolságot (7. ábra). Az információkat fedélzeti számítógép dolgozza fel és szükség esetén automatikusan aktiválja az elektro-hidraulikus szabályozó berendezéseket. Az eke helyzetéről grafikus és akusztikus kijelző tájékoztatja a traktorvezetőt.

A Kverneland és a Grégoire Besson gyárak nagyméretû ekéit olyan mechatronikai és informatikai elemekkel látták el, amelyek lehetővé teszik a táblavégi mûködtetés és beállítás automatikus megvalósítását (8. ábra).

A Claas céghez tartozó AGROCOM Vision felhasználva a dán ECO-DAN rendszert, a sorközmûvelő kultivátorozás területén ért el olyan eredményeket, amelyek a jövőbeni precíziós talajmûvelési (PT) rendszer kibővítését teszi lehetővé a mechanikus növényápolás területére (9. ábra).

A precíziós talajmûvelés (PT) mûszaki feltételrendszerének megalapozása érdekében az eddig elért eredmények még messze nem elegendőek. A K+F+I munkát a következő területeken célszerû és szükséges folytatni:

1. A talajállapot meghatározására és ellenőrzésére alkalmas módszerek és mûszerek megalkotása, kiválasztása.

– Az elektromágneses vezetőképességen alapuló módszerek további kutatása (VERIS System),

– vontatási ellenállásmérésen alapuló mûvelhetőségi térképkészítésre alkalmas mûvelőelemek kiválasztása és széles körû elfogadtatása, sőt szabványosítása (lásd. Sack eke),

2. A munka minőségi mutatók real-time mérésére, értékelésére alkalmas módszerek, érzékelők tovább fejlesztése, kiválasztása.

– Mélység/szélesség – optikai, radar szenzor,

– felszínalakítás – image analyzis, lézer,

– felszíni porhanyítás – image analyzis,

– keverő hatás – image analyzis.

3. A talajmûvelő gépek (mûvelőelemek) beállítási, mûködési paramétereinek, mûködés közbeni ellenőrzésére, szabályozására alkalmas megoldások továbbfejlesztése, kiválasztása.

– Mélységállítás (ekéknél, lazítóknál, magágykészítőknél),

– munkaszélesség állítás (ekéknél, lazítóknál, tárcsás boronáknál),

– mûvelési szögállítás (lazítóknál, kultivátoroknál),

– szerszámosztás állítás (kultivátoroknál, magágykészítőknél),

– fordulatszám állítás (rotációs boronáknál, talajmaróknál),

– terhelés (tömörítés) állítás (hengerboronáknál).

4. A traktoros munkagépcsoport fedélzeti info-központjának mûködéséhez szükséges munkagépoldali interfész elemek kialakítása, kiválasztása.

– ISOBUS (ISO-11783) rendszerelemek kidolgozása talajmûvelő gépekhez.

Jóri J. István • Rádics János Péter

A cikk szerzője: Jóri J. István