XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

Аннотация

В данной статье описывается агрохолдинг как основное российское предприятие и одно из лидеров в мире по уровню внедрения нововведений в АПК. В них входят системы искусственного интеллекта и «большие данные». Одним из главных нововведений считается измененная под агротехнические задачи конволюционная нейронная сеть. Найденорешениепроблемынедостаткарабочейсилывсельскомхозяйстве.

Annotation

This article describes the agricultural holding as the main Russian company and one of the leaders in the world in terms of innovation in agriculture. They include artificial intelligence systems and " big data." One of the main innovations is considered to be a convolution neural network modified for agrotechnical tasks. A solution to the problem of labor shortage in agriculture has been found.

Крупнейший русский агрохолдинг «Русагро» и один из основных создателей систем искусственного интеллекта для беспилотных транспортных средств - фирма Когнитивные Технологии – объединяют усилия в развитии российского умного сельского хозяйства. Согласно подписанному соглашению, фирма Когнитивные Технологии установит систему самостоятельного управления сельхозтехникой на зерноуборочные комбайны, применяемые «Русагро».

Агрохолдинг считается основным российским предприятием и одним из основных в мире по уровню внедрения нововведений в АПК. Цена внедрения новых технологий для фирмы составляет около 1 млрд. руб. План по внедрению технологий автоматического земледелия, в котором ожидается внедрение автономных систем управления сельхозтехникой, считается одним из главных ее ценностей.

В соответствии с техническим заданием применяемая система самостоятельного управления зерновым комбайном обеспечит автоматическое управление его перемещением:

– по кромке поля (скошенной культуры, обработанной земли);

– по ряду культуры (форма посадки отдельных культур: кукурузы, подсолнечника, сои и т.п.)

– по валку (скошенная и сложенная в ряд с/х культура).

Также реализуется определение преград на пути следования техники и оповещение оператора при появлении преград на маршруте или же при уходе с/х техники с маршрута при помощи ручного управления механизатором.

Система имеет возможность установки на комбайнах любых марок.

Присутствие водителя за рулем комбайна во время работ перестанет быть необходимым. Это позволит комбайнеру в большей степени сконцентрироваться на управлении большим числом иных технологических процессов уборки урожая, такими как угол наклона жатки, функции процесса обмолота, чистки зерна и т.д., что позволит значительно увеличить эффективность уборки.[1]

Предполагается, что в ближайшие несколько лет система будет установлена на всех комбайнах «Русагро», парк которых насчитывает около 800 единиц техники.

Рисунок 1. Испытания беспилотного комбайна с системой автономного управления Cognitive Agro Pilot.

Одним из главных нововведений, которая легла в основу системы самостоятельного управления Cognitive Agro Pilot, считается измененная под агротехнические задачи конволюционная нейронная сеть. Она гарантирует безопасную работу автопилота в любых погодных условиях, при любом уровне освещенности. Внедрение системы позволит уменьшить издержки зерна при уборке.

Ещё одним конкурентоспособным плюсом Cognitive Agro Pilot считается недоступность в комплекте детекторов дорогих приборов. В отличие от иностранных аналогов, которые используют лазерные сканеры для перемещения вдоль кромки поля и стереокамеры для работы по валку, фирма «Когнитивные Технологии» сумела сделать систему компьютерного зрения, которая позволяет с одной камерой добиться подобных результатов, как и основные западные аналоги с 3,4 детекторами. Это позволяет снизить конечную цену в три-четыре раза по сравнению с зарубежными конкурентами.[2]

Рисунок 2. Агродроид – искусственный мозг для обеспечения автономного движения сельхозтехники.

Устройство может оперативно подключаться к комбайнам, тракторам, поливальной технике и т.д.

Комплекс, устанавливаемый на комбайны в плане с «Русагро», включает в себя блок самодействующего управления сельхозтехникой (Агродроид), камеру, экран, комплект соединительных кабелей и иных составных элементов системы управления.

С проблемой недостатка рабочей силы в сельском хозяйстве сталкивается большое количество развитых государств. В данных условиях спрос на сельхозпродукцию увеличивается, что создает опасность для продовольственной сферы государств и мотивирует фермеров вводить независимые технологии. Беспилотные тракторы и техника уже благополучно справляются с почти всеми трудозатратными задачами.

«Умные» трактора обладают следующими возможностями:

– Совершают необходимые тактические учения, выполняют поручения с минимальными ошибками, определяют границы поля. При этом они имеют возможность работать круглыми сутками, а управлять ими можно с помощью планшета.

– Отличают искусственные препятствия от натуральных. К примеру, детекторы определят высокие стволы подсолнечника или кукурузы, не воспринимая их в качестве преграды для перемещению.

– Могут передвигаться по системе «следуй за мной». Автономный трактор под управлением человека координирует перемещение нескольких беспилотников, задает им подходящую скорость и направление перемещения.[3]

Рисунок 3. Беспилотные тракторы Case IH

Концепт трактора, беспилотника от фирмы Case IH был представлен в США, на выставке Farm Progress. Он вызвал интерес к себе, благодаря своей необыкновенной форме – у техники отсутствует классическая кабина. Создатели концепта говорят, что идею сотворения трактора без кабины дали им работники во время посадки и сбора урожая. Трактор-робот разрабатывался в сотрудничестве с CNH Industrial, на основе сельхозтехники Магнум Case IH. Внешний вид и возможности беспилотной машины кардинально отличаются от предшественников:

– Система автопилота принимает во внимание габариты трактора и присоединенного прицепа.

– Обязательно предусматривает рельеф территории, текущие погодные условия и метеопрогнозы.

– Благодаря видеокамерам и детекторам умный трактор распознает стационарные и передвигающиеся препятствия.

– Управлять техникой можно при помощи компьютера или же мобильного девайса.

В настоящее время беспилотные тракторы проходят проверки на полях американских фермеров, а серийное создание техники намечается уже к 2020 году.

Рисунок 4. Самоходный трактор от NewHolland

Беспилотные трактора американской фирмы New Holland на первый взгляд ничем не отличаются от классических моделей. «Умная» система управления освобождает тракториста от необходимости работать на полях – всю работу за него выполняет машина. Все, что остается оператору – отдых в кабине, так как она ещё присутствует в данных моделях, в отличие от тракторов Case IH.

Возможности «умного» трактора:

– Может предопределять ширину колеи дороги и границы поля.

– Точно планирует количество удобрения или семян при посеве.

– Самостоятельно выбирает направление перемещения.

– Автоматически направляется в гараж после выполнения задачи.

– Распознает препятствия, оповещает о них оператора или самостоятельно находит дорогу, чтобы объехать препятствия.

Пока же образец проходит тесты на полигонах и в условиях реального фермерского поля; в ближнем будущем фирма New Holland планирует начать серийное производство «умных» тракторов.

За последние 20 лет на землях Страны восходящего солнца увеличилась численность необработанных территорий, около 420 000 гектаров. Как результат, более 60% продовольствия государство вынуждено импортировать. Негативным фактором является то, что средний возраст фермеров – 67 лет, а численность трудоспособного населения, занятого земельным трудом, с каждым годом уменьшается.

Правительство инвестировало 36 млн $ в развитие беспилотных автоматических систем для земельной сферы. В рамках данной программы стартовали разработки 20 прототипов ботов, которые должны значительно упростить работу японских фермеров. Среди самых перспективных образцов выделяется система, которая распознает перезрелые персики, а также механизированный ранец с экзоскелетом для фермеров в возрасте. Лидерами считаются беспилотные тракторы и комбайны, способные выполнять наиболее трудозатратные задачи.

Прототип автономного трактора уже создан компанией Kubota. «Умная» машина может:

– Анализировать состояние земли и на основании полученных данных заносить необходимые удобрения.

– Вспахивать землю и сеять семена в любое время дня и ночи.

– Самостоятельно осуществлять сбор всевозможных сельскохозяйственных культур.

– Ориентироваться в пространстве, определять препятствия и осуществлять автоматическую парковку.

Список использованных источников.

Беспилотная сельскохозяйственная техника. – Режим доступа: свободный. - URL: http://robotunion.ru/ru/novosti/95-bespilotnaya-selskokhozyajstvennaya-tekhnika / (дата обращения 02.12.2019) .- Текст: электронный.

Беспилотные трактора. – Режим доступа: свободный. - URL: https://bespilot.com/tip/bespilotnye-traktora / (дата обращения 02.12.2019) .-Текст: электронный.

Шаповалова, Н. Беспилотные технологии в отечественном сельском хозяйстве / Н. Шаповалова.- Режим доступа: свободный.- URL: https://www.agroxxi.ru/selhoztehnika/novosti/bespilotnye-tehnologii-v-otechestvennom-selskom-hozjaistvo.html (дата обращения: 02.12.2019).-Текст: электронный.