Как автоматизация комбайнов помогает экономить ресурсы во время сбора урожая

Фото 1. Работа нейронной сети: так "мозг" беспилотного комбайна видит полевую сцену.

Те две недели в году, когда нужно собрать весь урожай – самые важные в сельскохозяйственном цикле, и они остро нуждаются в оптимизации. 

У операторов комбайна есть время с 8-9 утра до темноты, и на протяжении 12-14 часов они должны следить за огромным количеством вещей. С одной стороны, необходимо ровно вести комбайн, не оставляя «петухов», то есть непрокошенных участков, с другой – контролировать процесс обработки зерна: ускоряться или замедляться в зависимости от особенностей участка, регулировать скорость вращения мотовила, менять режимы подбарабанья, следить за параметрами доочистки и довыбивания зерна. Это означает, что механизаторы должны попеременно смотреть вперед – мониторить препятствия, вбок – чтобы следить за краем жатки и кромкой поля, и назад – оценивать качество зерна на выходе.

Фото 2. Беспилотный комбайн с Cognitive Agro Pilot убирает урожай в СПК «Межениновский» Томской области

У комбайнера есть личная цель – собрать как можно больше зерна и при этом не попасть в неприятности, например, не задавить случайно человека или не перемолоть камень. Поэтому на практике он фокусируется на вождении и практически не обращает внимания на параметры сбора урожая.

Но рулить 12-метровым по ширине жатки комбайном непросто. Из-за неидеальных поворотов остаются большие непрокошенные полосы, плюс к концу смены начинаются аварии – механизаторы от усталости пропускают опоры ЛЭП или врезаются в тракторы.

Если облегчить процесс руления комбайном, то можно повысить количество собранного урожая на 6-8% и не бояться опасных инцидентов в поле.

Как это сделать? 

Например, установить на комбайны "когнитивного пилота", который будет следить за траекторией движения и управлять машиной. Его центральный компонент – это небольшая двухмегапиксельная камера, которая устанавливается на кронштейн зеркала комбайна и с помощью нейросети анализирует ситуацию в поле: смотрит, ровно ли едет комбайн и нет ли впереди препятствий. Освободившись от необходимости напряженно смотреть вперед 12 часов подряд, механизатор сможет более тщательно следить за качеством сбора зерна.

Видео 1. Основные принципы и преимущества работы системы автономного управления

Что конкретно делает автопилот:

1. Он ведет комбайн, используя один из трех режимов: по кромке скошенной культуры или обработанной земли, по рядку или по валку.

2. Он следит за расстоянием между проходами и ведет комбайн так, чтобы оставлять как можно меньше "петухов".

3. Он распознает препятствия и сам принимает решение, что делать: объезжать, тормозить или заранее предупреждать комбайнера.

4. Он поддерживает оптимальную скорость движения для той культуры, которую собирает комбайн.

Основная функция "когнитивного пилота" сейчас – это не заменить механизатора, а снять с него необходимость пристально следить за тем, куда едет комбайн, а также исключить человеческий фактор из длительной монотонной работы.

Видео 2. Разворот беспилотного комбайна, в том числе, и в темное время суток.

Из чего состоит автопилот?

Первое, это видеокамера. Затем в кабину оператора устанавливается специальный дисплей, через который можно настраивать автопилот и получать от него предупреждения. Под кабину ставится блок управления – "мозг", который обрабатывает, а точнее, понимает видеоинформацию с камеры и дает управленческие команды на CAN-шину. К ней, соответственно, подключается специальный модуль, принимающий эти команды.

Фото 3. Основные элементы Cognitive Agro Pilot умещаются в небольшом чемодане.

Если комбайн старше пяти лет, то могут потребоваться дополнительные детали: датчик поворота колес и насос-дозатор в систему гидравлики.

Сколько получится сэкономить?

По статистике компании Cognitive Pilot, из-за усталости оператор комбайна к концу смены пропускает до одного метра от длины жатки. Если машина двигается со скоростью 10 км/ч, то за четыре часа она пропустит примерно четыре гектара поля. На следующий день механизатору придется потратить дополнительно три часа, чтобы собрать пропущенные колосья, а за четыре дня он таким образом увеличит продолжительность своей работы на сутки. Итого, время сбора всего урожая увеличивается на 25%.

Помимо того, что владельцы поля теряют время, им также приходится дополнительно тратить деньги на горюче-смазочные материалы. Если уровень расхода топлива составляет 20 л/га, то на непрокошенные четыре гектара потребуется 80 литров топлива. Если один литр стоит примерно 45 руб., то в итоге дополнительные траты составят 3600 руб. за смену. За 20 дней получится 72 000 руб., а автопарк из 10 машин потеряет 720 000 руб.