М.А. Канаев, В.А. Милюткин

Самарский государственный аграрный университет
446442, Самарская область, п. Усть-Кинельский, Российская Федерация

удобрения, точное земледелие, алгоритм, программа, гумус

В статье представлены результаты исследований, направленных на поиск эффективного совершенствования сельскохозяйственных машин, способных вносить необходимое количество удобрений в зависимости от степени плодородия почв и их твердости с учетом глубины гумусового горизонта. В статье предложена принципиально новая блок-схема устройств, базирующихся на платформе Arduino. Для функционирования систем разработан специальный алгоритм и программное обеспечение. Согласно этому алгоритму, один раз в секунду происходит вызов программы, инициированный таймером прерываний, затем происходит последовательный опрос тензодатчиков. Для регистрации показаний используются цифровые входы микроконтроллера AT91SAM3X8E. С учётом тарировочных коэффициентов вычисляется истинный показатель твёрдости почвы. Затем производится вычисление дозы удобрений, необходимой для внесения в почву в данных условиях, и генерирование управляющих импульсов на сервопривод высевающих аппаратов. Управляющие импульсы подаются через цифровые выходы микроконтроллера. GPS модуль, соединенный с последовательным портом микроконтроллера, считывает точное время и текущие координаты нахождения машины, которые сохраняются на карте SD, что даёт возможность после внесения удобрений получать карту поля с распределением внесённых доз удобрений для дальнейшего анализа ситуации, что позволяет принимать соответствующие решения. Данная система может устанавливаться на сельскохозяйственных машинах для автоматической регулировки доз вносимых удобрений с учётом поступающей с различных датчиков информации о состоянии почвы и посевов в режиме online. Регулировка доз вносимых удобрений осуществляется посредством изменения скорости вращения электродвигателя, установленного на бункере и связанного с валом туковысевающего аппарата посредством цепной передачи. В результате лабораторных испытаний система показала высокую эффективность, точность при расчете доз минеральных удобрений. Изменение скорости дозирования удобрений находится в пределах 1 секунды. При использовании технологий точного земледелия предлагается использовать усовершенствованные сельхозмашины, дополненные устройствами, позволяющими дифференцированно вносить удобрения.

The article presents the results of studies aimed at finding effective improvement of agricultural machinery capable of applying the required amount of fertilizer depending on the degree of soil fertility and hardness, taking into account the depth of the humus horizon. The article proposes a fundamentally new block diagram of devices based on the Arduino platform. A special algorithm and software have been developed for the functioning of the systems. According to this algorithm, a program call is initiated once per second, initiated by an interrupt timer, and then the load cells are sequentially polled. The digital inputs of the AT91SAM3X8E microcontroller are used to record readings. Based on calibration factors, a true soil hardness indicator is calculated. Then, the dose of fertilizers needed to be applied to the soil under these conditions is calculated and control pulses are generated on the servo drive of the sowing units. Control pulses are fed through the digital outputs of the microcontroller. The GPS module connected to the serial port of the microcontroller reads the exact time and current coordinates of the machine, which are stored on the SD card, which makes it possible to receive a field map after fertilizing with the distribution of the fertilizer doses applied for further analysis of the situation, which allows making appropriate decisions. This system can be installed on agricultural machines to automatically adjust the doses of fertilizers applied, taking into account the information about the state of the soil and crops coming from various sensors online. Fertilizer doses are adjusted by changing the rotation speed of the electric motor mounted on the hopper and connected to the shaft of the fertilizer metering device via a chain transmission. As a result of laboratory tests, the system showed high efficiency, accuracy in calculating the doses of mineral fertilizers. The change in fertilizer dosing rate is within 1 second. When using precision farming technologies, it is proposed to use improved agricultural machines, supplemented by devices that allow fertilizer to be applied differentially.

1. Алямшин, Е. В. Разработка лабораторной установки для исследования деформации почвы / Е. В. Алямшин, Н. Ф. Чермакова, И. И. Максимов // Молодежь и инновации: материалы XIV Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов. – Чебоксары: Чувашская государственная сельскохозяйственная академия, 2018 – С. 191-193.
2. Васильев, С. А. Разработка рабочего органа для внесения жидких мелиорантов в почву при плоскорезной обработке / С. А. Васильев, А.А. Васильев, И. И. Максимов, В.В. Алексеев // Вестник саратовского госагроуниверситета им. Н. И. Вавилова. – 2014. – № 1. – С. 55-58.
3. Канаев, М. А. Система дифференцированного дозирования минеральных удобрений для пропашных сеялок / М. А. Канаев, В. А. Милюткин, С. А. Васильев, С. А. Иванайский, О. М. Парфенов // Известия Оренбургского аграрного университета. – 2018. – № 5. – С.160-162.
4. Милюткин, В. А. Разработка системы дифференцированного внесения удобрений на базе платформы arduino / В. А. Милюткин, М. А. Канаев // Известия Оренбургского аграрного университета. – 2016. – № 2. – С. 52-54.
5. Милюткин, В.А. Совершенствование технический средств для внесения удобрений / В.А. Милюткин, М.А. Канаев // Аграрная наука - сельскому хозяйству сборник статей в 3 книгах. Алтайский государственный аграрный университет. – 2016. – С.36-37.
6. Якушев, В. В. Перспективы «умного сельского хозяйства» в России / В. В. Якушев, В. П. Якушев // Вестник Российской академии наук. – 2018. – Т. 88. – № 9. – С. 773-784.
7. Якушев, В. П. Анализ экономической эффективности возделывания яровой пшеницы в системе точного земледелия / В. П. Якушев, П. В. Лекомцев, Т. С. Первак // Агрофизика. – 2016. – № 1. – С. 43-52.
8. Якушев, В. П. Геоинформационное обеспечение прецизионных экспериментов в земледелии / В. П. Якушев, А. В. Конев, В. В. Якушев // Информация и космос. – 2015. – № 3. – С. 96-101.
9. Якушев, В. П. Роль и задачи точного земледелия в реализации национальной технологической инициативы / В. П. Якушев, В. В. Якушев, Д. А. Матвеенко // Агрофизика. – 2017. – № 1. – С. 51-65.