В статье рассматриваются вопросы, связанные с обеспечением эффективности рассадопосадочных машин. Отдельное внимание уделено проблемам, которые ограничивают результативность их использования. Также выделены меры повышения производительности рассадопосадочных машин на основе цифровых технологий, анализа данных в реальном времени.
Ключевые слова: посадка, рассада, автоматизация, точность, данные.
В сфере сельского хозяйства, где точность и эффективность имеют первостепенное значение для устойчивого роста, технологические инновации играют важную роль. Из числа этих инноваций рассадопосадочные машины стали настоящим прорывом, преобразив процесс посадки и обеспечив его высокую производительность и скорость. Спрос на автоматизированные решения быстро растет, особенно при выращивании высокодоходных культур, таких как овощи, для которых характерно большое количество трудоемких этапов возделывания.
В отличие от традиционных ручных методов, требующих трудоемких операций, рассадопосадочные машины механизируют этот процесс, гарантируя точное размещение семян с оптимальными интервалами. Машинная пересадка более эффективна, чем прямой посев, поскольку требует меньших трудозатрат, что приводит к более стабильному урожаю [1]. Кроме того, использование рассадопосадочных машин снижает риски, связанные с природными катаклизмами, такими как низкие температуры и холодные периоды весной, а также повышает выживаемость рассады и качество урожая. Эти машины бывают различных типов, от ручных устройств для мелких фермерских хозяйств до крупных систем, устанавливаемых на тракторы и подходящих для ведения крупномасштабного сельского хозяйства.
Хотя рассадопосадочные машины имеют множество преимуществ, вопрос их эффективности остается открытым, поскольку использование этих агрегатов на практике может сопровождаться определенными трудностями, что требует от фермеров учета ряда факторов. В таблице 1 систематизированы сложности с достижением высокой эффективности рассадопосадочных машин.
Таблица 1
Проблемы эффективности рассадопосадочных машин
|
Категория проблемы |
Проблема |
Описание и влияние на эффективность |
|
Качество рассады |
Нестандартная рассада |
Неравномерный размер, поврежденная корневая система, вытянутость или слабый стебель. Машина может плохо захватывать такую рассаду, приводить к пропускам или повреждениям при посадке, снижая приживаемость |
|
Подготовка почвы |
Некачественная или неподходящая подготовка почвы |
Комочки, наличие камней, неровности поля, избыточная влажность или сухость. Все это затрудняет работу сажающего аппарата, приводит к некачественной посадке (слишком глубоко/мелко), забиванию механизмов, повреждению рассады и медленной работе |
|
Настройки и регулировки машины |
Неправильные настройки оборудования |
Несоответствие шага посадки, глубины, степени обжима комка рассады. Это приводит к неравномерной посадке, низкой приживаемости, снижению урожайности |
|
Конструктивные особенности машины |
Ограничения конструкции или износ механизмов |
Недостаточная точность сажающего аппарата, медленная скорость работы, частые поломки, высокая требовательность к обслуживанию. Снижает общую производительность, увеличивает время простоя, требует дополнительных затрат на ремонт |
|
Человеческий фактор |
Низкая квалификация или утомляемость операторов |
Медленная подача рассады, ошибки при загрузке, невнимательность. Непосредственно снижает скорость работы и увеличивает количество пропусков или неправильно посаженных растений |
|
Условия эксплуатации |
Работа в неоптимальных погодных или полевых условиях |
Сильный ветер, дождь, переувлажненная или сухая почва. Все это может привести к повреждению рассады, снижению точности посадки, забиванию машины грязью, ухудшению приживаемости растений |
|
Засоренность поля |
Наличие сорняков или растительных остатков |
Забивание сажающих элементов, нарушение равномерности посадки. Это требует остановок для очистки, увеличивает время работы и может повредить рассаду |
|
Транспортировка и логистика рассады |
Неэффективная организация подвоза рассады |
Недостаточное количество рассады на поле, несвоевременный подвоз. В результате появляются простои машины, что снижает общую эффективность и увеличивает затраты на рабочую силу |
Таким образом, с учетом вышеизложенного, вопросы, связанные с более широким использованием механизированной посадки и повышением ее эффективности для снижения затрат и роста производительности сельскохозяйственных работ, составляют важную научно-практическую задачу, которая и предопределила выбор темы данной статьи.
Способы контроля глубины посадки и ширины борозды в процессе использования рассадопосадочных машин, которые являются основными факторами, влияющими на качество посадки, рассматривают в своих трудах Пикалова А. Н., Шляхов В. А., Карданова И. С., Овэс Е. В., Гаитова Н. А.
Над разработкой автоматического механизма сбора и высадки рассады, сочетающего электрические и пневматические системы, трудятся Касимов Н. Г., Иванов А. Г., Шакиров Р. Р., Константинов В. И., Романовский Н. В.
Цель статьи — рассмотреть возможности повышения эффективности рассадопосадочных машин.
Сажалки для рассады работают на основе сложных механизмов, разработанных с целью оптимизации процесса посадки. Обычно эти машины состоят из посадочного устройства, держателя лотков для рассады и, иногда, конвейерной ленты для непрерывной работы. Механизм посадки варьируется в зависимости от типа сажалки, но основной принцип заключается в поднятии рассады из лотков и пересадке ее в почву через заданные промежутки времени.
Для процесса посадки существуют четко определенные параметры оценки: высокая производительность посадки; отсутствие повреждений посадочного материала; вертикальное размещение растений без сгибания корней; стабильность выбранной глубины посадки и расстояния между растениями, достаточное уплотнение растений; эргономичное рабочее положение для работы; достаточная вместимость посадочного материала [2].
Полностью автоматизированные системы достигают скорости посадки 150–250 растений в минуту на одну посадочную единицу. Система размещения растений в борозду в целом не отличается от традиционных методов, автоматизирована только подача растений. Подача может быть разделена на несколько операций. Захватные системы способны брать саженцы из лотков и направлять их к сошнику. Однако эти системы, как правило, имеют более низкую скорость работы (30–40 растений/минуту/узел) по сравнению с аналогичными автоматизированными системами посадки. Более высокие рабочие скорости могут быть достигнуты с помощью штамповочных систем, которые выталкивают рассаду из лотков.
Анализ инноваций и достижений в области «умного земледелия», повышения точности сельскохозяйственных работ позволяет прийти к заключению, что будущее рассадопосадочных машин, непосредственно связано с достижениями Четвертой промышленной революции и цифровыми технологами. Некоторые ключевые тенденции и инновации включают:
- Интеграцию технологий точного земледелия: сеялки для рассады, оснащенные системами GPS-навигации, датчиками и технологиями автоматизации, позволяют осуществлять точную посадку и сбор данных в режиме реального времени для принятия более эффективных решений.
- Использование модульной конструкции: модульные сеялки со сменными компонентами позволяют фермерам настраивать оборудование в соответствии с их конкретными потребностями, повышая универсальность и эксплуатационную гибкость.
- Достижения в области искусственного интеллекта и машинного обучения дают возможность сеялкам адаптивно оптимизировать параметры посадки с учетом условий окружающей среды, требований к культурам и исторических данных [3].
Принимая во внимание отмеченные тенденции, в таблице 2 автором систематизированы меры, позволяющие повысить эффективность рассадопосадочных машин.
Таблица 2
Меры, направленные на повышение эффективности рассадопосадочных машин
|
Направление улучшения |
Конкретные меры |
Ожидаемый эффект |
|
Повышение точности посадки |
установка GPS-навигации или RTK-систем применение сенсоров контроля глубины |
Снижение отклонений, равномерность высадки |
|
Увеличение производительности |
модернизация многорядных модулей увеличение объема посадочного бункера |
Рост производительности на 15–30 % |
|
Автоматизация подачи рассады |
внедрение автоматических кассетных механизмов подачи роботизация ручных операций |
Снижение трудозатрат, ускорение работы |
|
Уменьшение простоев и наладок |
применение быстросъёмных рабочих органов цифровая диагностика и техобслуживание |
Сокращение времени на переналадку и ремонт |
|
Улучшение адаптации к типам рассады |
регулируемые захваты, сменные держатели интеллектуальные настройки машин |
Универсальность, снижение повреждения рассады |
|
Повышение надёжности конструкции |
использование износостойких материалов усиленные шарниры, антикоррозийная защита |
Увеличение ресурса работы, снижение простоев |
|
Интеграция с агротехническими системами |
связь с агроплатформами и БПЛА мониторинг параметров в реальном времени |
Оптимизация схем посадки, точечный контроль |
Таким образом, подводя итоги, отметим, что рассадопосадочные машины представляют собой значительный прогресс в сельскохозяйственной технологии, предлагая фермерам надежное решение для повышения точности и производительности посадки. Меры по повышению эффективности этих машин связаны с цифровыми технологиями, машинным обучением, анализом данных в режиме реального времени.
Литература:
1. Дручинин Д. Ю., Шавков М. В. Совершенствование конструкций орудий для обработки почвы под посадку лесных культур в пласт // Resources and Technology. 2024. Т. 21. № 1. С. 40–52
2. Лопатин В. С. Оптимизация скорости перемещения и диаметра выталкивателя для автоматической подачи рассады из кассеты // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2024. № 200. С. 232–242.
3. Черкасов Е. А. Использование систем автоматизации для выращивания рассады в мелкотоварных фермерских хозяйствах // Аграрные конференции. 2024. № 2 (44). С. 49–54.
