Využití systémů GPS u techniky pro pěstování rostlin Bakalářská práce

Transkript

1 Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav zemědělské, potravinářské a environmentální techniky Využití systémů GPS u techniky pro pěstování rostlin Bakalářská práce Vedoucí práce: Ing. Jiří Pospíšil, CSc. Vypracoval: Kamil Sedlák Brno 2010

2

3 PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma Využití systémů GPS u techniky pro pěstování rostlin vypracoval samostatně a použil jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Bakalářská práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího bakalářské práce a děkana Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brně. dne podpis studenta....

4 PODĚKOVÁNÍ Děkuji panu Ing. Jiřímu Pospíšilovi, CSc. za cenné rady a připomínky při tvorbě bakalářské práce. Dále bych chtěl poděkovat panu Ing. Ladislavu Matuškovi ze zemědělského podniku KOJÁL Krásensko, družstvo a všem jeho zaměstnancům za spolupráci při získávání technických dat a měřených hodnot, které byly v bakalářské práci použity.

5 ABSTRAKT Bakalářská práce popisuje možnosti využití systémů GPS v zemědělství u techniky pro pěstování rostlin. Je rozdělena do šesti hlavních částí. Teoretická část je tvořena třemi částmi. Tyto sekce obsahují základní úvod do dané problematiky. Jednoduše popisují pokrok v oblasti zemědělství, které se stále více zaměřuje na využívání družicové navigace. Dále obsahují přehled nejznámějších družicových systémů, popis jednotlivých korekčních signálů a možnosti jejich využívání v zemědělské praxi. Praktickou část tvoří dvě sekce, které uvádějí všechny informace o měření přesnosti systému GPS včetně výsledných grafů a tabulek naměřených hodnot. V závěrečné části jsou shrnuty výsledky provedených měření a zamyšlení nad možnostmi budoucího uplatnění družicových systémů v zemědělství. Klíčová slova: družicové systémy, precizní zemědělství, korekční signály, variabilní aplikace, přesnost systému GPS ABSTRACT The Bachelor s thesis describes the possibilities of the GPS system exploitation in agriculture for growing plants. It is divided into six major parts. The theoretic part consists of three sections. These sections represent an essential introduction to the existing problems. They simply describe progress in agriculture, with intensified focusing on exploitation of the satellite navigation. Moreover, they include a survey of the best-known satellite systems, description of single correcting signals, and possibilities of their exploitation in agricultural practice. The practical part is divided into two sections, which provide all information on the GPS system accuracy measurement including the resulting graph and tables of measured values. In the final part includes summarized results of the performed measurements and consideration of the possibilities of the future application of the satellite systems in agriculture. Keywords: satellite systems, precision farming, correcting signals, variable application, GPS system accuracy

6 OBSAH 1 ÚVOD CÍL PRÁCE SOUČASNÝ STAV POZNATKŮ Družicové systémy využívané pro určení polohy Družicový systém NAVSTAR-GPS Korekce chyb systému GPS Korekční signál RTK (Real Time Kinematic) Real Time Kinematic Virtual Reference Station (RTK VRS) Systém GPS v precizním zemědělství Variabilní aplikace hnojiv Variabilní aplikace ochranných látek Přesnost navazování pracovních záběrů Systém kolejových řádků Pěnové značkovací zařízení Zařízení využívající družicovou navigaci GPS Stupně automatizace systému řízení Manuální řízení strojů Asistované řízení strojů Automatizované řízení strojů EKONOMIKA PROVOZU STROJŮ METODIKA MĚŘENÍ Metody měření Použité měřicí přístroje Postup a vyhodnocení měření Způsoby pohybu stroje po pozemku VLASTNÍ MĚŘENÍ Měřený stroj Charakteristika podniku a míst měření Naměřené a vypočtené hodnoty Vyhodnocení měření VÝSLEDKY A DISKUSE ZÁVĚR SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY SEZNAM OBRÁZKŮ... 39

7 1 ÚVOD Dnešní doba nám přináší řadu technicky dokonalých vynálezů a zařízení, která se snažíme využít v praxi, aby člověku přinesla užitek a ulehčila mu od fyzicky namáhavé práce. V současné době se tento technický pokrok projevuje téměř ve všech vědních oborech, mezi které patří i obor zemědělství. Výrobci a odborníci na zemědělskou techniku se snaží zvyšovat výkony motorů a snižovat jejich měrnou spotřebu paliva, což se příznivě projevuje na zvyšování výkonnosti zemědělských strojů a na snižování zátěže životního prostředí. Do těchto strojů se však zavádí i řada jiných moderních prvků. Používá se mnoho elektroniky, mikroprocesorů, počítačů a kontrolních prvků kvality. Dnešní zemědělství se snaží dbát na co nejvíce šetrné zacházení s půdou, pěstovanou plodinou a přírodou. Zemědělské podniky k takovému postupu nutí státní i mezinárodní ekologické normy a další agrotechnické požadavky. Další snahou je ochrana půdy a životního prostředí před škodlivými vlivy práce zemědělských strojů na pozemku. Snižuje se proto měrný tlak stroje na půdu a zavádí se chemická ochrana pozemků. Díky této skutečnosti se v dnešních zemědělských podnicích snaží o to, aby se chemické přípravky ničící různé druhy živočišných a rostlinných škůdců aplikovaly jen v přesně daném množství a na přesně určené místo na pozemku. Pro dosažení tohoto cíle se v zemědělství používá dnes již rozšířený moderní systém družicové navigace, který dokáže s vysokou přesností určit aktuální polohu stroje na pozemku. Palubní počítač pak tyto data uloží do svojí paměti a následně je může opakovaně používat pro další operace na stejném pozemku. Mezi nejvíce používaný družicový systém patří NAVSTAR-GPS (Navigation Signal Timing and Ranging Global Positioning System), který umožňuje určit přesnou polohu a rychlost zařízení nebo stroje v reálném čase. Tento navigační systém byl poprvé spuštěn do provozu v USA pro potřeby americké armády. Později byl uvolněn pro civilní používání, a proto se v současnosti používá i v oboru zemědělství. Díky satelitní navigaci v zemědělských strojích se také zlepšuje přesnost vedení stroje po pozemku, což snižuje počet jízd nutných k opracování pole. Další nespornou výhodou přesného vedení stroje je maximální dodržení nastavené hodnoty přesnosti zvolené jízdní stopy, kterou není schopna i zkušená obsluha nikdy dlouhodobě udržet. 7

8 2 CÍL PRÁCE Cílem bakalářské práce je popsat možnosti využití systémů GPS u techniky pro pěstování rostlin a vysvětlit také možné způsoby pohybu a řízení této techniky po pozemku při její pracovní činnosti. Dále porovnání přesnosti systému GPS bez použití a s použitím pomocné světelné lišty a naváděcích vodících stop vytvořených v softwaru samojízdného postřikovače pracujícího na dvou různých pozemcích pokaždé s jinou obsluhou. 3 SOUČASNÝ STAV POZNATKŮ Využívání navigačních družicových systémů s sebou přináší možnost jiného pohledu a přístupu k danému pozemku. V současné době se v zahraničí a již i v České republice stále více prosazuje moderní trend hospodaření systémem precision farming, což se překládá jako precizní zemědělství či lokálně cílené hospodaření (Obr. 1). Nedílnou součástí precizního hospodaření je právě využívání navigačních družicových systémů. Základní rozdíl mezi pojmy standardní (klasické) a precizní zemědělství je v tom, že precizní zemědělství považuje různé části pole za heterogenní místa, kdežto standardní zemědělství považuje pole za jeden stejnorodý celek. Precizní hospodaření se proto snaží aplikovat na různá místa pozemku různé dávky hnojiva a pesticidů tak, aby bylo dosaženo maximálních možných výnosů při sklizni a pole mělo všude dostatek živin pro kvalitní růst zasetých plodin. Předpokladem pro využívání systému precizního zemědělství je podrobná a přesná informace o všech různých místech na poli, která následně zajistí jejich optimální ošetření. Tyto informace se získávají mnoha způsoby. Vytváří se mapy rozborů půd, výnosové mapy nebo se používá kombinace obou způsobů. Navíc se pro jejich tvorbu musí zajistit informace o aktuální poloze stroje v daném okamžiku na pozemku. Ke stanovení polohy soupravy slouží systém GPS (Global positioning system) globální polohový systém, často také nazývaný globální navigační systém. Při správném hospodaření systémem precizního zemědělství dochází ke zvýšení výnosu při snížených měrných dávkách hnojiv a pesticidů a tím ke snížení zátěže životního prostředí. Rybka, Šťastný (1998) 8

9 Obr. 1 Systém precizního zemědělství; Rybka, Šťastný (1998) 3.1 Družicové systémy využívané pro určení polohy V současnosti jsou na světě nejznámější tři družicové systémy, které mohou být využívány širokou veřejností např. i v oboru zemědělství. Mezi tyto systémy patří americký NAVSTAR-GPS, ruský GLONASS a evropský GALILEO. V praxi z nich jedině používaný je americký NAVSTAR-GPS. U zemědělských strojů plní globální polohový systém dvě funkce. Buď zajišťuje přesné vedení stroje nastavenou jízdní stopou, aniž by obsluha musela zasáhnout do řízení stroje nebo se používá při aplikaci hnojiv, pesticidů, předseťové přípravě půdy a následném setí plodiny. Každý výrobce naváděcího systému uvádí jeho přesnost: 1. statickou GPS přijímač se umístí po dobu 24 hodin na místo se známými přesnými souřadnicemi; v přesných intervalech se ukládají souřadnice zjištěné GPS přijímačem; čím jsou menší odchylky od přesných souřadnic, tím je přijímač kvalitnější. 9

10 2. dynamickou v podstatě se jedná o odchylku vedení stroje od správné paralelní stopy; pro přezkoušení se používá jen 15minutový test s následným vyhodnocením 95 % naměřených hodnot ležících co nejblíže správné paralelní linii; z tohoto souboru dat se graficky vynesou největší odchylky; tato přesnost je nejvýznamnější pro hodnocení naváděcích systémů. 3. absolutní udává, s jakou přesností je systém schopen navádět po známých souřadnicích, např. při opakovaném zpracování půdy, kdy je již zaznamenána dráha, po které se stroj pohyboval. Bauer et al. (2006) Družicový systém NAVSTAR-GPS Družicový systém je určen pro stanovení polohy a času na zemském povrchu. Celosvětově je možné tento systém využívat zdarma i k civilním účelům např. třeba pro navádění strojů. Pro měření souřadnic polohy stroje na pozemku je potřeba zachytit a udržet signál minimálně ze čtyř družic, aby byl zajištěn dostatečně přesný signál. Čím více družic je v dohledu, tím je činnost GPS přesnější. Družice jsou používány jako referenční body k určení přesné polohy. Přesnost navigačních zařízení závisí na druhu přijímaných korekcí GPS a na stupni automatizace systému. Jelikož dříve sloužily družice pouze k vojenským účelům, byly vybaveny rušícím zařízením, které vytvářelo umělou chybu a odchylku v desítkách metrů. Díky tomu se přesnost přijímaného signálu snižuje, a proto se začaly budovat tzv. referenční stanice, které tuto umělou chybu odstraňují. V zemědělství je potřebné vyšší přesnosti v určování polohy stroje, proto není dostatečné používání autonomního signálu GPS Korekce chyb systému GPS Pro zvýšení přesnosti v řádech centimetrů se dnes používají korekční úpravy signálu GPS, které se označují zkráceně DGPS nebo RTK. DGPS používá pro svoji správnou činnost tzv. referenční stanice, což jsou družice nebo pozemní vysílače, které jsou umístěny na známém přesně určeném místě a vysílají korekční (diferenční) signál k přijímačům DGPS. Cena přijímačů DGPS je však vyšší než cena přijímačů GPS, které bohužel neumí korekční signály přijímat. Referenční stanice poté předávají informaci geostacionárním satelitům, které jsou umístěny nad rovníkem. Opravený korekční 10

11 signál následně vysílají ke stroji, který ho použije k výpočtu svojí pozice. Podle typu zdroje DGPS signálu a jeho přesnosti může být jeho příjem zdarma nebo zpoplatněný. Mezi korekční signály DGPS v České republice patří např. bezplatná korekce EGNOS s přesností mezi jednotlivými záběry ±15 20 cm. Mezi přesnější placené korekční signály patří OmniSTAR XP s přesností mezi jednotlivými záběry ±7,5 12,5 cm a meziroční přesností ±20 cm a OmniSTAR HP s přesností mezi jednotlivými záběry ±5 10 cm a meziroční přesností ±10 cm. Uvedené hodnoty přesností korekčních signálů udává společnost Leading Farmers CZ, a.s. u svých nabízených přijímačů Korekční signál RTK (Real Time Kinematic) Pro nejpřesnější určení polohy nebo navádění stroje se dnes používá vlastní referenční RTK stanice (Obr. 2). Zkratku RTK lze přeložit jako kinematické měření v reálném čase. Jde o druh DGPS korekčního signálu, ale jeho šiřitelem nejsou geostacionární družice či pevné pozemní stanice, ale přenosná referenční stanice. Při použití RTK referenční stanice je udávaná maximální odchylka paralelních jízd u korekčního signálu LFC RTK a RTK VRS s udávanou relativní i absolutní (meziroční) přesností ±2 5 cm, což je např. pro setí řádkových kultur veliká výhoda (nepotřebuji znamenáky na secím stroji). Nevýhodou je však vyšší počáteční investice. (Hodnota přesnosti je převzata opět od společnosti Leading Farmers CZ, a.s. uvedená u jejich poskytovaných korekčních signálů). Pro použití RTK korekce s centimetrovou přesností je nutné, aby byla základnová (referenční) stanice umístěna na vhodném místě. Dosah korekce závisí na jejím výkonu. Obecně se uvádí, že maximální poloměr pokrytí je za ideálních podmínek pět kilometrů. Na základnovou stanici musí mít stroj využívající korekci RTK přímou viditelnost. Ze základnové stanice, která je umístěna v bodě o známých souřadnicích, se pomocí rádiového spojení vysílají data neboli korekce do pohyblivé pracovní soupravy, kde se následně vyhodnocují. (Pospíšil, 2009) 11

12 Obr. 2 Princip činnosti RTK ( Real Time Kinematic Virtual Reference Station (RTK VRS) Poslední novinkou mezi poskytovanými placenými korekčními signály je tzv. RTK VRS signál (Obr. 3). Dnes je RTK VRS síť plně funkční na celém území České republiky. Tento systém funguje tak, že jednotlivé fixní základnové GPS RTK stanice na daném území tvoří síť. Každá stanice posílá nonstop údaje o své naměřené poloze do velmi výkonného centrálního serveru. Každý stroj (s GPS RTK přijímačem) posílá zprávu o své poloze rovněž serveru. RTK VRS software na serveru vypočítává nepřetržitě na základě interpolace údajů z jednotlivých základnových stanic sítě a dalších vstupů korekční údaje pro místa, kde se právě nacházejí jednotlivé stroje, a tyto korekce jim posílá zpět. Na místě, kde stroj právě pracuje, se vytvoří tzv. virtuální referenční stanice (VRS), a pro tuto polohu se korekce vypočítávají do doby, než se poloha stroje výrazně změní. Komunikace mezi základnovými stanicemi a serverem a strojem a serverem probíhá přes mobilní internet. (Propagační materiály) Přenos korekčního signálu je tedy zajišťován prostřednictvím GPRS telefonního modemu nebo krátkovlnné vysílačky. Výhodou vyjmenovaných přenosů korekcí je minimalizace výpadků spojení v porovnání s příjmem družicových korekcí a zlevnění celé technologie. Velkou výhodou je menší investice do jeho pořízení oproti samotnému RTK, protože se nemusí kupovat vlastní RTK základnová stanice. 12

13 Obr. 3 Princip činnosti RTK VRS (Propagační materiály) 3.2 Systém GPS v precizním zemědělství Základem precizního zemědělství je včasná registrace a vhodná reakce na variabilitu půdních vlastností. Variabilita může být prostorová nebo časová. Prostorová variabilita se projevuje v různorodosti vlastností jednotlivých částí pozemku, způsobené variabilitou v produktivitě rostlin a jejich výnosů, časová se projevuje ročníkovými diferencemi půdních charakteristik i výnosů. Ždímal et al. (2002) Družicová navigace zabezpečí propojení mezi informatikou a technikou. Na jedné straně bude sloužit jako nástroj pro sběr geograficky orientovaných údajů všemožného druhu, na druhé straně bude zabezpečovat prostorově orientovanou realizaci na základě těchto informací navržených agrotechnických zásahů. Pomocí systému GPS a příslušných monitorů výnosů můžeme zcela automaticky získávat data o okamžitém výnosu nejrůznějších plodin na daném pozemku, nebo na základě stále ještě převážně ručního vzorkování údaje o stavu zásoby živin a jeho plošném rozdělení. Podle aplikační mapy (Obr. 5) zpracované předem na základě zjištěného výnosu a zásoby živin v půdě můžeme na tomtéž pozemku prostorově variabilně aplikovat současně až čtyři různá hnojiva nezávisle na sobě, případně společně s ještě dalšími několika jinými přípravky. Signál systému GPS umožňuje aplikačnímu stroji s požadovanou přesností prostorovou orientaci na pozemku a palubní počítač upraví dávku tak, aby se v daném 13

14 místě dosáhlo požadovaného množství hnojiv. Družicová navigace však proniká i do vlastního řízení mobilní strojové techniky po zadané trajektorii. Pastorek et al. (2002) Obr. 4 Výnosová mapa pozemku ( Obr. 5 Aplikační mapa jako podklad pro práci v systému precizního zemědělství (Mašek, 2006) Variabilní aplikace hnojiv K určení různé variability, tedy rozlišnosti, na pozemcích dochází v podstatě dvěma způsoby. Prvním způsobem je tvorba výnosových map, které se pořizují výnosovými senzory sklízecích mlátiček nebo díky snímkování porostu. Druhým způsobem je vzorkování půdy v určité virtuální pozemkové síti. Odebrané vzorky následně slouží ke stanovení nejrůznějších parametrů půdy (ph, obsah organické hmoty, struktura půdy a obsah přístupných živin). Tyto parametry vykazují různou úroveň na jednotlivých částech pozemku. Výnosové mapy jsou důležité ke stanovení částí pozemků se shodným výnosovým potenciálem. Jsou kontrolním prvkem účinnosti systému 14

15 precizního hospodaření a podávají informace o stavu živin v půdě. Pro důkaz závislosti výnosu na stavu živin v určité části pozemku je důležité sledovat a mapovat výnosy několik let za sebou. Významnějším faktorem způsobujícím variabilitu výnosů můžou být fyzikální vlastnosti půdy místo obsahu živin v půdě. Nejčastěji používaná metoda pro vznik výnosových map je zrnový průtokoměr nebo nárazová deska u sklízecích mlátiček. Výnos je reálně měřen v závislosti na pozici sklízecí mlátičky pomocí GPS. ( Variabilní aplikace ochranných látek V průběhu vegetace rostliny může docházet k častému napadání této rostliny různými chorobami nebo škůdci. Tento jev je značně nežádoucí, protože dochází k poškozování porostu a snížení jeho kvality případně kvantity. Ke snížení účinku tohoto nežádoucího jevu se v praxi používají ochranné látky (pesticidy). Jejich aplikace na pozemek se provádí ve dvou časových obdobích. Prvním obdobím je aplikace ochranných látek v době, kdy ještě na pozemku není vzrostlý žádný porost. Druhým obdobím je aplikace ochranných látek na již vzešlý porost. V zemědělství se nejvíce používají přípravky na: hubení rostlinných škůdců (herbicidy) hubení hmyzu (insekticidy) hubení houbových chorob (fungicidy) Nejčastěji se aplikují ochranné látky ve skupenské formě tuhé a kapalné. Pro aplikaci tuhých ochranných látek se používají rozmetadla a pro aplikaci kapalných ochranných látek se používají postřikovače. Jsou to tedy stejné stroje, které se používají i pro aplikaci hnojiv, ale musí se na nich provést menší konstrukční změny. U rozmetadel se upraví jeho rozmetací ústrojí a u postřikovače se vymění trysky. Nejvíce jsou používány kapalné ochranné látky, protože díky jejich tekutosti lépe ulpívají na listech rostliny, a proto mají vyšší účinnost při aplikaci na pozemek. Pesticidy a hnojiva jsou nejvíce nákladnou položkou, a proto je musíme co nejlépe využít v požadovaném množství a aplikovat na přesně určená místa, což vede kromě snížení finančních nákladů také ke snížení zátěže životního prostředí. V souvislosti s využitím navigačního polohového 15

16 systému se při aplikaci hnojiv nebo ochranných látek můžeme setkat s pojmem automatické vypínání sekcí ramen postřikovače. Jedná se o systém, který při překrývání nebo křížení pracovních záběrů postřikovače dokáže automaticky zapínat nebo vypínat jednotlivé sekce ramen (Obr. 6). Díky tomu dochází ke snížení nepříznivých dopadů chemických látek na životní prostředí, menší spotřebě pesticidů a k možnému zvýšení výnosů. Zapojení automatického systému se provádí pomocí kabelů, které se propojí mezi řídícím boxem a průtokoměrem postřikové jíchy. Dále se propojí řídící box s jednotlivými ventily sekcí ramen postřikovače, s průtokovým ventilem nebo také s měřičem tlaku postřikové jíchy. Tento systém je možné použít i pro samotné řízení dávkování postřikovače. Obr. 6 Automatické vypínání sekcí ramen postřikovače 3.3 Přesnost navazování pracovních záběrů U postřikovačů a rozmetadel hnojiv má velký vliv na rovnoměrnost plošné dávky dodržení požadované vzdálenosti mezi navazujícími pracovními jízdami. Zvětšení pracovního záběru znamená snížení dávky v pruzích mezi záběry. Naopak zmenšení pracovního záběru způsobuje místní předávkování, zvýšení nákladů a zbytečné zatížení životního prostředí. Kvalita hnojení je závislá na využití vhodně zvolené pomůcky, která následně usnadní řidiči dodržet nastavený pracovní záběr. V zemědělství v oboru ochrany rostlin a hnojení se v současné době uplatňují pro přesnější navazování pracovních jízd tyto varianty: systém kolejových řádků 16

17 pěnové značkovací zařízení zařízení využívající družicovou navigaci GPS Rozmetadla minerálních hnojiv s pneumatickým rozmetacím ústrojím mají problémy s dodržením pracovního záběru shodného charakteru jako u postřikovačů. U strojů s odstředivým rozmetacím ústrojím při záběrech nad 12 m jsou podmínky pro odhad vzdálenosti obsluhou ztížené, zde dochází nejčastěji k hrubým nedostatkům, průměrná chyba činí 15 % předepsané rozteče. Kovaříček et al. (2005) Systém kolejových řádků Kolejový řádek je neosetý pruh ve vzešlém porostu. Může být případně mechanicky nebo chemicky vyslepen. Šířka kolejového řádku musí být dostatečně velká, aby umožnila průjezd pneumatiky ošetřujícího stroje a nedošlo tak k poškození okolního porostu (Obr. 7). Je uspořádán ve dvojici s roztečí, která odpovídá rozchodu kol ošetřujícího stroje. Dvojice kolejových řádků jsou od sebe umístěny ve vzdálenosti pracovního záběru použitého stroje pro ošetření během vegetace. Nejběžnějším způsobem tvoření kolejových řádků je přímo při setí zvolené plodiny a jejich zavedením se dosáhne při práci v obilninách řádového snížení variability pracovního záběru postřikovačů a rozmetadel z 15 na 1,5 % (Tab. 1). Kovaříček et al. (2005) Tab. 1 Naměřená přesnost roztečí kolejových řádků vytvořených při setí secím strojem o záběru 6 m; Kovaříček et al. (2005) 17

18 Obr. 7 Kolejové řádky na pozemku ( Pěnové značkovací zařízení Toto zařízení je u strojů s aplikačním rámem zcela běžným vybavením. Vytváří přilnavou a hustou pěnu s životností asi 15 minut (ve větru i na slunci), která je v pravidelných časových intervalech vypouštěna v chuchvalcích z hubice na konci aplikačního rámu na vzešlý porost nebo půdu (Obr. 8). Cílem je označení okraje ošetřovaného pásu. Pracovní záběr a šířka aplikačního rámu se od sebe liší o rozteč trysek. Tento fakt je jedním ze zdrojů chyb. Dalším problémem je nedodržení požadovaného pracovního záběru díky úletu pěny větrem. Pokud je při aplikaci hnojiv bezvětří, zařízení umožňuje pracovat s průměrnou chybou menší, než je rozteč trysek. Průměrná odchylka od daného pracovního záběru je u tohoto zařízení ±0,3 0,5 m. Jestliže pracujeme na velkých pozemcích s viditelnými přímými řádky plodiny, tak se zařízení většinou používá jen při otáčení na souvratích. Mezi otáčkami je obsluha vedena řádky. Takového zjednodušení, které spoří pěnotvorný roztok, se využívá i u širokořádkových plodin. Kovaříček et al. (2005) Obr. 8 Hubice na konci aplikačního rámu samojízdného postřikovače (Dörflinger, 2009) 18

19 3.3.3 Zařízení využívající družicovou navigaci GPS Toto zařízení využívá pro svoji činnost technologii družicového určování polohy Global Positioning System (GPS) a jde o funkci navigace. Řadíme jej mezi nejmodernější a nejvhodnější zařízení pro řízení paralelních pracovních jízd stroje, ale je nejnáročnější na rychlost a spolehlivost určení prostorové polohy při požadované přesnosti. Na trhu se uplatňují v nabídce zařízení pro paralelní jízdy jednofrekvenční a dvoufrekvenční přijímače Differential Global Positioning System (DGPS). Podle typu korekčního signálu dosahují submetrové nebo subcentimetrové přesnosti. Použít obě verze lze jak pro manuální navádění stroje obsluhou, tak i pro automatické řízení stroje. Obsluha však musí řídit stroj při otáčení na souvratích. Princip činnosti těchto zařízení pro paralelní jízdy spočívá ve vytváření digitálního záznamu první jízdy stroje po pozemku (Obr. 9). Počítač následně od této první jízdy vytvoří na mapě požadované linie dalších jízd s roztečí odpovídající pracovnímu záběru stroje. Při práci pak porovnává okamžitou pozici stroje s požadovanou linií (Obr. 10). Odchylku signalizuje ovladači automatického řízení nebo obsluze při manuálním navádění stroje. Obr. 9 Možnosti využívaných způsobů vedení pracovních jízd u zařízení EZ-GUIDE 250 firmy Trimble ( Obr. 10 Zařízení pro řízení paralelních pracovních jízd EZ-GUIDE 500 firmy Trimble ( 19

20 Při manuálním navádění se k signalizaci odchylky od požadované linie používá přijímač DGPS s anténou a palubní počítač, který zapíná světelnou lištu s textovým displejem. Na světelné liště je několik barevných diod, které se začínají rozsvěcovat od středu ke kraji v pořadí zelená, žlutá a červená. Každá pozice diody dle výrobce a nastavení odpovídá odchylce od 0,1 0,9 m. Citlivost na odchýlení rozsvícení diody se dá nastavit. Řidič se snaží během pracovní jízdy jet tak, aby svítila pouze střední zelená dioda. Některá zařízení mohou mít mimo antény DGPS v jednom celku integrovány všechny části. Jsou vybavena i monitorem, který zobrazuje mapu pozemku, pozici stroje, ošetřenou plochu, překážky na pozemku i plánované osy jízd. Pro automatické navádění stroje je zařízení ještě navíc doplněno o snímač polohy řízení volantu i kol a servopohonem řízení. Přijímač DGPS udává přesnou polohu stroje na pozemku a počítač ji porovnává s plánovanou stopou na digitální mapě. Automatické navádění stroje zapíná i vypíná řidič spínačem nebo může jen pootočit volantem a navádění se také ihned vypne. Pokud nastane odchylka stroje od požadovaného směru, počítač vydá příkaz servořízení k opravě směru. K ovládání řízení se používají elektrohydraulické ovladače nebo elektropohon s krokovým motorem pro přímé otáčení volantem. Při práci stroje na svahu dochází k naklonění antény DGPS, která je umístěná na střeše kabiny stroje. Při výšce antény 4 m nad rovinou terénu a sklonem svahu 5 dosahuje tato odchylka 0,34 m. Navigátory se subcentimetrovou přesností určení polohy musí být vybaveny zařízením pro kompenzaci svahu TCM (Terezin Compensation Module). Gyroskopy nebo elektronické vodováhy jsou schopny dávat digitální zprávu palubnímu počítači o náklonu stroje. Ten poté opraví okamžitou polohu stroje na hodnotu, která odpovídá výšce antény DGPS na povrchu pole. Na kvalitě práce se při hnojení podílí přesnost navazování pracovních jízd (dvojí aplikace nebo vynechání). Náhrada odhadu obsluhy nebo pěnového znamenáku systémy s využitím DGPS prokázala zvýšení kvality práce strojů (Tab. 2). U pracovních záběrů cca 20 m se odchylka při použití světelné lišty snížila na třetinu. U automatického řízení stroje se snížila na desetinu ve srovnání s odchylkou dosahovanou zkušenou obsluhou při odhadu vzdálenosti nebo při práci s pěnovým značkovacím zařízením. Kovaříček et al. (2005) 20

21 Tab. 2 Porovnání technik navazování paralelních jízd; Kovaříček et al. (2005) 3.4 Stupně automatizace systému řízení Při řízení pracovní soupravy je stupeň automatizace určen v úloze obsluhy stroje. Družicová navigace může obsluze ukazovat pouze směr. Tím je myšleno manuální GPS řízení. Světelná lišta kreslí křivku pomocí diod, podle kterých obsluha řídí stroj po pozemku. Automatizace v řízení strojů spočívá v náhradě obsluhy při pracovních jízdách. V dnešní době je možností zvolit buď asistované řízení (krokový elektromotorek připevněný k věnci volantu) nebo přesnější variantu plně automatizovaný systém, který vozidlo po pozemku řídí pomocí přímého ovládání hydraulického rozvaděče řízení. Tento rozvaděč je následně zodpovědný za automatické řízení díky signálu o změně polohy přicházejícího z kontroleru, který komunikuje s přijímačem signálu GPS, DGPS nebo RTK. Každý satelitní navigátor tvoří anténa, integrovaný GPS/DGPS nebo RTK přijímač (podle přesnosti) a zobrazovací zařízení, světelná lišta či grafický LCD monitor, který slouží k ovládání celého systému. V současnosti je snahou postupně nahradit signál DGPS ještě přesnějším signálem RTK Manuální řízení strojů Rozumí se tím řízení pracovní soupravy obsluhou (člověkem). Navádí pracovní soupravu ve zvolené stopě pomocí světelné lišty nebo monitoru, který je umístěn v zorném poli řidiče (na předním skle nebo v jeho blízkosti). Další možností je umístění světelné lišty na předním krytu motoru, kde je dobrý výhled zároveň na pozemek i světelnou lištu. Umísťovat monitor či světelnou lištu na jiná místa (pravá strana řidiče) se nedoporučuje, protože řidič se neustále pohybuje, čímž dochází hlavně ke zvýšení 21

22 jeho únavy a snížení jeho pohodlí. Modernější typy světelných lišt používají grafickou LCD obrazovku, která ulehčuje navigaci řízení při otáčení na souvratích, při vedení jízd po křivkách nebo při najíždění do další paralelní jízdy. Na monitoru se zobrazuje stopa, po které se má stroj navádět. Tento způsob vyobrazení je přehlednější a je snazší pro včasnou reakci obsluhy na možnou odchylku od správného směru jízdy. Při manuálním navádění pracovních souprav je v dosažené přesnosti limitujícím prvkem obsluha soupravy Asistované řízení strojů Vychází ze systémů manuálních navigátorů rozšířených o řídící jednotku (kontroler), elektromotorek nebo o celý výměnný volant. V případě použití elektromotorku musí mít pracovní stroj ve výbavě posilovač řízení pro snadné otáčení volantu (Obr. 11). Elektromotorek řídí po zapnutí systému pracovní soupravu dle GPS navádění. Tento systém odstraňuje vzniklou odchylku způsobenou obsluhou stroje při nepřesném navádění pracovní soupravy podle světelných diod. Součástí navigačního systému je akcelerometr a dva gyroskopy pro kompenzaci jízdy po vrstevnici či spádnici. Akcelerometr je senzor, který využívá setrvačnosti hmoty pro měření rozdílu mezi kinematickým zrychlením (vzhledem k určitému inerciálnímu prostoru) a gravitačním zrychlení. Tyto prvky jsou též součástí automatizovaných systémů řízení pracovních souprav (autopilotů). Autopiloty jsou systémy, které rozšiřují navigátory řízení manuálně a až na způsob řízení mají stejné funkce. Nahrazují totiž samotnou obsluhu stroje během polních prací. Obr. 11 Řídící jednotka a elektromotorek upevněný k volantu stroje ( 22

23 3.4.3 Automatizované řízení strojů Spočívá v nahrazení obsluhy stroje jednotkou řízení, která s pomocí snímačů natočení kol, polohových snímačů volantu, hydraulických ventilů řízení a spínače aktivace automatického navádění řídí pracovní soupravu po pozemku (Obr. 12). Při zjištěné odchylce od správného směru posílá řídící jednotka signál hydraulickým ventilům řízení, které následně vrací pracovní soupravu do správné polohy. Obsluha pouze aktivuje tento systém a jen částečně navádí pracovní soupravu do následující jízdy. Navigátor se vypíná každým pohybem volantu, který vykoná obsluha stroje. Na konci každé jízdy, když chce obsluha otočit pracovní soupravu na souvrati a přejet do následující stopy, stačí jen otočit volantem, čímž se navigátor deaktivuje. Pak stroj navede k další jízdě minimálně pod úhlem 45 stupňů od určené stopy a navigátor jednoduše pomocí spínače aktivuje. Poté se pracovní souprava sama navede automaticky do určené stopy a dále jede přesně v určeném směru. ( Obr. 12 Automatizované řízení traktoru (Propagační materiály) 23

24 4 EKONOMIKA PROVOZU STROJŮ Využití systémů GPS v technologii rostlinné výroby má za úkol zlepšit a zefektivnit práci strojů na pozemku. Dále je snahou postupně snižovat náklady na provoz strojů nebo snížit náklady na přímý materiál (např. osivo) nebo pomocný materiál (např. vak). Mezi hlavní výhody používání systémů GPS patří zlepšení přesnosti pohybu stroje po pozemku, zrychlení výkonu vybrané operace na daném pozemku, usnadnění práce řidiče a snížení jeho únavy či celkové finanční úspory zemědělského podniku. Nevýhodou je však velká počáteční investice a zvýšení nároků na obsluhy jednotlivých strojů, které budou těmito systémy vybaveny. Finanční úspory přináší hlavně snížení spotřeby pohonných hmot jednotlivých strojů díky lepšímu využití maximálního pracovního záběru daného stroje, což snižuje počet pracovních jízd nutných k celkovému opracování pozemku. Další výhodou využívání družicového systému je možnost použití způsobu variabilní aplikace hnojiv nebo ochranných látek, které jsou aplikovány na přesně určené místo na pozemku a v přesně určeném množství, což také vede ke snížení peněz potřebných na jejich koupi. Neméně důležitý je fakt, že družicový systém GPS funguje dvacet čtyři hodin denně, sedm dní v týdnu po celý rok a téměř za každého počasí. Tento systém pracuje i za tmy, což lze využít zejména při operacích včasné přípravy půdy a rychlé sklizně plodiny. Tento fakt opět vede k úspoře peněz a hlavně času, který hraje zejména při sklizni velkou roli. Systém GPS společně s vnitřní pamětí daného stroje umožňuje také uložit aktuální pozici stroje na pozemku, což lze využít k předčasnému odjezdu stroje z pozemku a následně k jeho opětovnému návratu na místo, ze kterého předtím odjížděl. Je tedy zřejmé, že používáním těchto nejmodernějších systémů lze dosáhnout snížení značných finančních prostředků a času potřebného na obdělávání a ošetřování pozemku, ale jejich pořízení s sebou nese i řadu nevýhod, které každý zemědělský podnik musí před jejich koupí zvážit. 24

25 5 METODIKA MĚŘENÍ 5.1 Metody měření V souladu s cílem práce je posoudit přesnost návaznosti pracovních jízd při různém způsobu navádění samojízdného postřikovače, který bude vybaven družicovým naváděním GPS. Měření lze provést několika způsoby. Prvním možným způsobem měření je metoda year-to-year. Tato metoda představuje opakovatelnost pracovních jízd (po jednom roce), kdy se měří přesnost současné pracovní jízdy a jízdy vytvořené v minulém roce, přičemž křivka vytvořená již dříve se uloží v paměti navigačního systému a v následujícím roce se tato křivka použije k opakovanému navádění strojní soupravy na stejném pozemku. Z popisu dané metody je zřejmé, že se jedná o dlouhodobější časovou záležitost, a proto není pro použití v dnešní uspěchané době moc vhodná. Druhým možným způsobem měření přesnosti navazování dvou sousedních pracovních jízd je využití metody pass-to-pass, která slouží k měření přesnosti roztečí sousedních pracovních jízd vytvořených pohybem pracovní soupravy po pozemku. Lze ji použít ihned po pracovní aplikaci dané látky, jestliže jsou zřetelné stopy po projetí aplikačního stroje nebo jsou vytvořeny jiné identifikační prvky jako například kolejové řádky při setí. Tato metoda se jeví jako vhodnější pro navrhované měření přesnosti, a proto bude zvolena pro získání požadovaných údajů. 5.2 Použité měřicí přístroje Pro měření bude použit laserový dálkoměr Leica Disto A5. Udávaná přesnost měření u vzdálenosti do 30 m v rozmezí ±2 mm a u vzdálenosti nad 30 m bez použití cílového terče se může maximální odchylka zvětšit na hodnotu ±10 mm. Zjišťované hodnoty vzdálenosti dvou sousedních jízd budou tedy naměřeny s odchylkou ±2 mm, což pro dané měření vyhovuje. Pro měření budou dále použity vytyčovací kolíky, které budou sloužit ke stanovení měřené vzdálenosti dvou sousedních pracovních jízd samojízdného postřikovače. 25

26 5.3 Postup a vyhodnocení měření Pro posouzení přesnosti navazování pracovních jízd samojízdného postřikovače bude naměřeno celkem 25 hodnot pro každé samostatné měření. Vyhodnocení naměřených hodnot bude spočívat v jejich statickém zpracování. Měření se provede na pozemcích, kde nebude vzešlý porost. Po skončení aplikace ochranných látek vzniknou na pozemku pracovní stopy samojízdného stroje. Vytyčovací kolík bude vždy umístěn do stopy vytvořené levými koly samojízdného postřikovače. Měřit se bude pět pracovních záběrů mezi šesti jízdami ve směru kolmém na pracovní jízdy a v souběžném směru dalších pět měření vzdálených od sebe šesti metry. Hodnoty budou naměřeny pomocí laserového dálkoměru, kterým se změří vždy vzdálenost dvou sousedních vytyčovacích kolíků umístěných ve směru kolmém na pracovní jízdy. Měření se provede pouze jednou na každém pozemku. Pro vyhodnocení měření se použijí následující statistické veličiny: aritmetický průměr součet všech hodnot (z celkového počtu n) dělený jejich počtem 1 x = n n x i i= 1 (m)...(1) rozptyl postihuje přesně odlišnosti všech hodnot zkoumaného znaku s 2 x n x i= 1 = n 2 i x 2 (m 2 ).....(2) směrodatná odchylka určuje, nakolik jsou jednotlivé hodnoty znaku v průměru odchýleny od střední hodnoty 2 s x = s x (m) (3) variační koeficient - poměr směrodatné odchylky k aritmetickému průměru sx vx = 100 (%) (4) x 26

27 5.4 Způsoby pohybu stroje po pozemku Samojízdný postřikovač se bude pohybovat na obou pozemcích různým způsobem. V prvním případě bude obsluha navádět stroj bez pomoci naváděcí světelné lišty a vodících stop. Pro navigaci řízení bude obsluze sloužit pouze displej umístěný v kabině stroje, na kterém je graficky vyobrazen aplikační rám postřikovače a obsluha se bude snažit řídit volantem tak, aby jeden konec aplikačního rámu byl zároveň s okrajem postříkané části pozemku. Ve druhém případě bude obsluha navádět stroj s pomocí světelné lišty a vodících stop, které se vykreslí na displeji navigace (Obr. 13). Obsluha se bude snažit držet v ose vodících stop, k čemuž jí bude pomáhat světelná lišta umístěná na předním skle stroje. V obou případech se jedná o manuální navádění stroje a na druhém pozemku bude řídit samojízdný postřikovač jiná obsluha. Obr. 13 Vedení stroje bez pomoci a s pomocí vodících stop 27

28 6 VLASTNÍ MĚŘENÍ 6.1 Měřený stroj Měření přesnosti návaznosti pracovních jízd bylo provedeno na samojízdném postřikovači TECNOMA LASER 4000 s pracovním záběrem 27 metrů. Samojízdný postřikovač je v provozu od roku 2007 a je ve velmi dobrém technickém stavu a bez jakéhokoliv zjevného poškození. Je vybaven nádrží na 4000 litrů postřikové kapaliny a má světlost podvozku 1,1 metru. Rozchod kol je stavitelný od 1,8 do 2,25 metru a v době měření byl nastaven na 2,25 m. Maximální pojezdová rychlost stroje je 40 km/hod a při práci na pozemku se pohybovala kolem 10 km/hod. Všechny uvedené konstrukční parametry samojízdného postřikovače udává jeho výrobce. Ramena postřikovače však nejsou vybavena funkcí svahového vyrovnávání. Tento stroj je vybaven zařízením využívající družicovou navigaci GPS, přijímačem DGPS pro příjem diferenčního signálu a také funkcí automatického vypínání sekcí ramen postřikovače. Při měření byl přijímán neplacený diferenční signál. Navádění stroje se provádí pomocí světelné lišty umístěné na předním skle samojízdného postřikovače, který je řízen pouze obsluhou. Stroj tedy není vybaven asistovaným či automatizovaným systémem navádění. 6.2 Charakteristika podniku a míst měření Uvedený samojízdný postřikovač je majetkem zemědělského družstva KOJÁL Krásensko, družstvo. Hlavní sídlo družstva je v obci Krásensko a tento zemědělský podnik hospodaří na ploše téměř 1340 ha orné půdy. Družstvo je zaměřeno na rostlinnou i živočišnou výrobu. Živočišná výroba je zastoupena chovem ovcí a skotu, rostlinná výroba je zaměřena na produkci krmných i potravinářských obilovin. Družstvo se nachází v obilnářské výrobní oblasti, kde jsou půdy méně úrodné a kamenité, proto se snaží maximálně pečovat o zdraví porostu a dosáhnout tak nejvyšších možných výnosů plodin. Samojízdný postřikovač se ročně použije pro aplikaci pesticidů a kapalných hnojiv na celkové výměře okolo 4500 ha a je nasazován s přestávkami v období od dubna do října. Měření přesnosti návaznosti pracovních jízd samojízdného postřikovače se bude konat na dvou různých pozemcích v okolí Moravského krasu. První měření se uskuteční na pozemku U Vodárny (pozemek 1) u obce Krásensko a druhé měření proběhne na pozemku Cuštek (pozemek 2) u obce Ruprechtov. 28

29 Na žádném z uvedených pozemků nebude vzešlý porost a oba pozemky se nacházejí ve volném terénu bez okolní zástavby či stojícího lesa, což snižuje možnost ovlivnění kvality přijímaného signálu. První měření probíhalo dne odpoledne při polojasném počasí u obce Krásensko. Na pozemek 1 byl aplikován v kapalné formě postřikový selektivní herbicidní přípravek, který je určený k hubení kompletního spektra jednoletých plevelů při použití preemergentní a časně postemergentní aplikace v kukuřici. V době aplikace přípravku byla již kukuřice na daném pozemku zasetá. Obsluha samojízdného postřikovače řídila stroj tak, že se neustále snažila držet konec ramene postřikovače na okraji již postříkané části pozemku, který sledovala na obrazovce displeje postřikovače (Obr. 14). Druhé měření probíhalo dne odpoledne také při polojasném počasí u obce Ruprechtov. Na pozemek byl aplikován postřikový neselektivní herbicid, který je určen na hubení širokého spektra jednoletých a víceletých plevelů. Obsluha na pozemku 2 naváděla stroj manuálně pomocí počítačem vytvořených vodících stop a světelné lišty umístěné na předním skle samojízdného postřikovače (Obr. 15). Obr. 14 Řídící terminál umístěný v kabině samojízdného postřikovače ( 29

30 Obr. 15 Pomocná světelná lišta s barevnými diodami 6.3 Naměřené a vypočtené hodnoty Naměřené a vypočtené hodnoty jsou zaznamenány v následujících tabulkách. Tab. 3 Naměřené hodnoty vzdáleností dvou sousedních pracovních jízd na pozemku 1 Soubor hodnot Naměřené hodnoty (m) Soubor hodnot Naměřené hodnoty (m) Soubor hodnot Naměřené hodnoty (m) ,70 23,77 23,78 23,84 23,92 23,98 24,27 24,30 24,33 24, ,43 24,57 24,77 28,70 28,94 29,06 29,19 29,28 29,32 29, ,43 29,50 29,67 29,74 29, Tab. 4 Naměřené hodnoty vzdáleností dvou sousedních pracovních jízd na pozemku 2 Soubor hodnot Naměřené hodnoty (m) Soubor hodnot Naměřené hodnoty (m) Soubor hodnot Naměřené hodnoty (m) ,98 26,12 26,16 26,38 26,42 26,53 26,57 26,62 26,79 26, ,92 27,04 27,15 29,61 29,70 29,76 29,81 29,84 29,92 30, ,19 30,27 30,49 30,58 30,

31 Tab. 5 Vypočítané hodnoty z obou provedených měření Pozemek 1 Soubor 1 13 Pozemek 1 Soubor Pozemek 2 Soubor 1 13 Pozemek 2 Soubor Aritmetický Směrodatná Variační Rozptyl průměr odchylka koeficient (m) (m 2 ) (m) (%) 24,16 0,11 0,33 1,37 29,34 0,10 0,32 1,08 26,58 0,12 0,35 1,31 30,07 0,12 0,34 1,13 Obr. 16 Naměřené hodnoty souboru 1 13 na pozemku 1 Obr. 17 Naměřené hodnoty souboru na pozemku 1 31

32 Obr. 18 Naměřené hodnoty souboru 1 13 na pozemku 2 Obr. 19 Naměřené hodnoty souboru na pozemku Vyhodnocení měření Podle sestavené metodiky měření jsem provedl měření přesnosti návaznosti pracovních jízd samojízdného postřikovače TECNOMA LASER 4000 u obcí Krásensko a Ruprechtov. Získané naměřené hodnoty jsem zpracoval a následně vyhodnotil. Z naměřených hodnot a vypočtených statistických znaků je zřejmé, že obě měření byla provedena s vysokou statistickou průkazností. Jestliže stroj pracoval na pozemku tak, že vytvářel postupně paralelní pracovní stopy vedle sebe, naměřené hodnoty se musí od sebe lišit o hodnotu nastaveného rozchodu kol vždy při otočení stroje na souvrati, protože je měřena jen levá stopa samojízdného postřikovače. Na pozemku tak vznikají 32

33 dvě možné vzdálenosti dvou sousedních levých stop stroje. Tyto vzdálenosti by se pro daná měření měly pohybovat podle technických parametrů stroje a pracovních podmínek v hodnotách 24,75 m viz Obr. 16 a Obr. 18 (vzdálenost 1) a 29,25 m viz Obr. 17 a Obr. 19 (vzdálenost 2), proto je v uvedených tabulkách každý pozemek rozdělen na dva soubory hodnot (soubor hodnot 1 13 a soubor hodnot 14 25). Samojízdný postřikovač se pohyboval při měření celkem na dvou různých pozemcích. Na pozemku 1 se stroj pohyboval bez pomoci naváděcí světelné lišty a vodících stop (Obr. 13). Po provedeném měření jsem určil pro soubor hodnot 1 13: aritmetický průměr x = 24,16 m, minimální odchylku od aritmetického průměru s min = 23,70 m, maximální odchylku od aritmetického průměru s max = 24,77 m a variační koeficient v x = 1,37 %. Pro soubor hodnot byly změřeny a vypočtený hodnoty aritmetického průměru x = 29,34 m, minimální odchylky od aritmetického průměru s min = 28,70 m, maximální odchylky od aritmetického průměru s max = 29,82 m a variační koeficient v x = 1,08 %. Uvedené hodnoty jsou zaznamenány v tabulkách (viz Tab. 3 a Tab. 5). Na pozemku 2 se stroj pohyboval s pomocí obsluhou vytvořených vodících stop a naváděcí světelné lišty (Obr. 15). Po provedeném druhém měření jsem určil pro soubor hodnot 1 13: aritmetický průměr x = 26,58 m, minimální odchylku od aritmetického průměru s min = 25,98 m, maximální odchylku od aritmetického průměru s max = 27,15 m a variační koeficient v x = 1,31 %. Pro soubor hodnot byly změřeny a vypočtený hodnoty aritmetického průměru x = 30,07 m, minimální odchylky od aritmetického průměru s min = 29,61 m, maximální odchylky od aritmetického průměru s max = 30,63 m a variační koeficient v x = 1,13 %. Uvedené hodnoty jsou zaznamenány v tabulkách (viz Tab. 4 a Tab. 5). 33

34 7 VÝSLEDKY A DISKUSE Polní měření bylo zaměřeno na určení přesnosti návaznosti pracovních jízd samojízdného postřikovače TECNOMA LASER 4000, který byl řízen pouze manuálně a byl vybaven přijímačem diferenčního signálu a funkcí automatického vypínání sekcí ramen postřikovače. Obsluha samojízdného postřikovače řídila stroj po pozemku dvěma způsoby. Prvním způsobem bylo vedení stroje podle obrazovky displeje umístěného po pravé straně řidiče a druhým způsobem bylo řízení stroje pomocí světelné lišty umístěné na předním skle samojízdného postřikovače a počítačem vytvořených vodících stop. Obsluha (řidič) samojízdného postřikovače byla při druhém měření jiná než v případě prvního měření. Obě měření byla provedena pouze jednou a v obou případech bylo naměřeno celkem 25 hodnot vzdáleností pracovních stop samojízdného postřikovače. Cílem měření bylo určit velikost rozsahu možných nepřesností v navazování pracovních jízd samojízdného postřikovače. Naměřené hodnoty byly zpracovány a následně statisticky vyhodnoceny. Výsledky obou mých měření jsou zaznamenány v tabulkách (Tab. 3 Tab. 5). Výsledky realizovaného měření jsou podobné s výsledky měření přesnosti navazování paralelních pracovních jízd, které provedl Ing. Pavel Kovaříček, CSc. (viz Tab. 2, str. 21). Z výsledků měření je zřejmé, že při navádění stroje bez pomoci naváděcích stop byly naměřeny přesnější hodnoty vzdáleností sousedních pracovních stop než při navádění stroje pomocí vytvořených vodících stop. Tento fakt je s největší pravděpodobností způsoben méně zkušenou obsluhou pracující na pozemku 2, která nedokázala tak dobře udržet požadovaný směr stroje, jako to dokázala obsluha pracující na pozemku 1. Pokud chce zemědělské družstvo více zpřesnit přesnost navazování pracovních jízd samojízdného postřikovače, musí si zakoupit tzv. GPS autopilot, který umožní automatizované řízení stroje a tím do jisté míry eliminuje chybu méně zkušené obsluhy stroje. Aby GPS autopilot dobře pracoval, musí si podnik dokoupit lepší přijímač GPS signálu, který bude schopen přijímat přesnější korekční signál. Pokud však chce zemědělské družstvo dosahovat vysoké přesnosti navazování pracovních jízd, bude lepší koupit ještě přesnější placený korekční signál např. OmniSTAR HP. Toto řešení je však značně finančně náročné, proto je nutné další investice pečlivě uvážit. Je třeba říci, 34

35 že nebylo provedeno měření přesnosti GPS systému v závislosti na denní době, ročním období a konfiguraci terénu. Všechny tyto vlivy mohly ovlivnit provedená měření a pro podrobnější určování přesnosti navazování pracovních jízd by bylo vhodné je zjišťovat. 8 ZÁVĚR Cílem bakalářské práce bylo popsat možnosti využití systémů GPS u techniky pro pěstování rostlin. Dále jsem chtěl vysvětlit možné způsoby pohybu a řízení zemědělské techniky po pozemku a provést měření přesnosti návaznosti pracovních jízd samojízdného postřikovače při jeho manuálním navádění na konkrétních pozemcích. V úvodu práce jsou popisovány důvody, proč se v současnosti tolik hovoří o systémech GPS v zemědělství a co dnes zemědělce nutí k jejich používání. V dalších kapitolách se postupně zabývám danou problematikou, vysvětluji různé principy činnosti družicových systémů s jejich korekčními signály. Dále popisuji možnosti dosažené přesnosti navazování pracovních záběrů a různé stupně automatizace systému řízení stroje. V dalších částech práce je popsán pohled na danou problematiku z ekonomického hlediska a v závěru je zpracována část vlastního měření, jehož výsledky jsou zaznamenány v tabulkách (Tab. 3 Tab. 5). Po zpracování bakalářské práce mohu napsat, že využívání systémů GPS v oboru zemědělství má veliký přínos jak z pohledu úspory finančních nákladů na dlouhodobý provoz zemědělské techniky až po snížení ekologické zátěže životního prostředí. Jako velkou výhodu používání těchto systémů v praxi vidím především urychlení rychlosti práce jednotlivých strojů na pozemku, spolehlivost systémů GPS za snížených povětrnostních podmínek (tma, mlha, déšť) a samozřejmě možnost zaznamenání a uložení aktuální pozice stroje do paměti systému. Nevýhodou používání navigačních systémů u zemědělské techniky je především ve značných finančních nákladech, které musí zemědělské družstvo do jejich pořízení investovat. Další nevýhodou je požadavek na kvalitní a zkušenou obsluhu stroje, která dokáže s vybraným navigačním zařízením správně pracovat. Systém GPS nedokáže bohužel fungovat v místě, kde je nějaká hustě zastavěná oblast (domy, stromy apod.), protože přijímač signálu nepřijímá žádný signál a celý navigační systém přestává pracovat, což je nežádoucí. Každý zemědělský podnik 35