Дипломная работа: Модернизация сельскохозяйственных машин для их работы в системе ГЛОНАСС

Рисунок 3.2 - Модуль «АгроКонтроль» для СПК «Нива»

ГИС «Агроаналитика» позволяет вести журнал полевых работ и учет технологических операций, а также строить отчеты по полевым работам. Отчеты по полевым работам строятся в любых разрезах за любые интервалы времени. Их можно сгруппировать по культуре, филиалу, водителю, технологической операции и т.д. Чтобы контролировать расход топлива, ГИС «Агроаналитика» позволяет вести учет движения топлива с формированием отчета по заправкам техники с сопоставлением источника заправки. В отчете выводится информация о дате и времени заправки, водителе, количестве топлива, заправленного в бак техники, а также количестве топлива, выданного со склада ГСМ.

На сегодняшний день ГИС «Агроаналитика» предлагается компанией Mielta ? производителем телематического оборудования и интегратором систем спутникового мониторинга автотранспорта.

3.2.

3.3. Схема управления процессом посадки зерновых по GPS-трекеру в машине

В настоящее время в России и за рубежом при выполнении сельскохозяйственных работ все более широко используются устройства позиционирования и навигации, использующие космические системы ГЛОНАСС/GPS.

Навигационные системы, устройства параллельного вождения (УПВ)и автопилоты, позволяют существенно повысить эффективность проведения полевых работ, так как обеспечивают высокоточное движение сельскохозяйственного агрегата (трактор, опрыскиватель и др.) по полю независимо от времени суток и наличия внешних ориентиров.

Применение систем параллельного вождения позволит минимизировать объём вносимых удобрений в оптимальные агротехнические сроки за счёт возможности работы агрегата в ночное время, а также исключить на данной операции работу двух сигнальщиков.

Для сравнительной оценки УПВ для СПК «Нива» исследования проводились в два этапа:

1. На первом этапе исследовались технические возможности различных УПВ. Для этого все испытуемые приборы были установлены одновременно на трактор МТЗ-82 в агрегате с разбрасывателем Bogballe M2 base (рис. 3.3).

Результаты опыта фиксировались путём записи пути движения техники (треков) одновременно на всех приборах с последующим снятием данной информации на флеш-накопитель для дальнейшего анализа. Анализ проводился путём сравнения треков со всех приборов с треком, принятым за эталонный.

Рисунок 3.3 - Общий вид установленных приборов в кабине трактора

2. На втором этапе была проведена эксплуатационно-технологическая оценка агрегата МТЗ-82+Bogballe M2 base при работе с системами параллельного вождения и без систем УПВ с привлечением сигнальщиков.

Все системы параллельного вождения, участвовавшие в эксперименте, можно разделить на два типа:

- системы, дающие водителю советы по корректировке его движения в соответствии с установленным заданием («ГЕОМИР-ПИЛОТ», RAVENCruizerII, EZguide 250, TopconX14, S-LiteOutbackGuidance);

- системы, самостоятельно корректирующие движение трактора с помощью исполнительного механизма, подключённого к гидросистеме рулевого управления (TrimbleEZpilotCFX 750 CenterPointRTX). Для анализа результатов работы на четырёх системах (RAVENCruizerII; TrimbleEZguide 250; TopconX14; TrimbleEZpilotCFX750) велась запись треков движения техники (рис. 3.4).

Для одной из систем параллельного вождения (TrimbleEZpilotCFX750 CenterPointRTX) была подключена платная спутниковая поправка CenterPointRtx, обеспечивающая точность позиционирования 3,8 см. и выше. Поэтому в условиях данного эксперимента данная система была принята за эталонную в части позиционирования техники на поле и при обработке результатов движения техники по полю, все остальные системы параллельного вождения сравнивались с ней.

Результаты анализа треков движения техники, полученных сразличных УПВ, в сравнении с треком с эталонной системы, приведены в табл. 3.1.

Рисунок 3.4 - Треки движения техники, полученные с различных УПВ

Таблица 3.1 Сравнение значений отклонений треков УПВ от эталонного трека

Как видно из табл. 3.1, средние отклонения всех систем примерно равны, однако характер этих отклонений различный.

На рис. 3.4 видно, что знак отклонения трека «Topcon X14» от эталонного трека постоянно меняется. При работе с данной системой это будет сильно сказываться на результатах, так как будет появляться большое количество пропусков и перекрытий. Примерно такая же ситуация была выявлена при анализе трека RavenCruizer II. В то же время на рисунке можно заметить, что трек Trimble EZ guide 250 располагается практически параллельно эталонному треку (TrimbleEZpilotCFX 750). Таким образом, при работе с Trimble EZguide 250 ошибка при позиционировании техники будет, однако она не окажет практически никакого влияния на качество работ ввиду своей постоянности

Рисунок 3.5 - Треки движения техники, полученные с различных УПВ

Для достоверного анализа качества работы механизатора необходимо знать площади перекрытий и пропусков при его работе.

Поэтому также был проведен расчёт и последующее сравнение с эталоном общих площадей перекрытий и пропусков, полученных по данным различных УПВ.

Как видно на рис. 3.5, полученный с УПВ трек движения техники представляет собой набор контуров, построенных на основе данных о траектории движения техники и ширины прицепного орудия. Для расчёта общей площади перекрытий необходимо подсчитать суммарную площадь пересечения всех контуров друг с другом.

Рисунок 3.6 - Трек движения техники, с учётом ширины прицепного орудия

Вычисления площади перекрытий проводились по следующему алгоритму:

1. В каждом ряду контуры номеруются по порядку от 1 до m: knt, где n -номер ряда, t = {1..m} - номер контура.

2. Отбрасываются первый и последний контур из каждого ряда - kn1 и knm, так как в них происходит разворот техники, при котором перекрытия недолжны учитываться.

3. Для каждого контура ряда n (knt), t = {2…m-1} последовательно проверяются пересечения с контурами следующего ряда n+1 (kn+1k), k={2..m-1}.

4. После нахождения всех пересечений для контура knt , индекс k устанавливается равным наименьшему номеру из пересекающихся с knt контуров ряда n+1 и затем пересечения ищутся для контура knt+1.

5. Когда t становится равным m-1, индексы обнуляются, n увеличивается на 1 и пересечения ищутся для следующих рядов.

6. После проверки всех рядов подсчитывается суммарная площадь пересечений. Это и будет площадью перекрытий

Для расчёта площади недоработок необходимо подсчитать разницу между общей обрабатываемой площадью и площадью трека с учётом ширины прицепного орудия.

Вычисления недоработок производились по следующему алгоритму:

1. Строится контур общей обрабатываемой техникой территории.

2. Рассчитывается площадь построенного контура.

3. Рассчитывается площадь трека движения техники с учётом ширины прицепного орудия.

4. Рассчитанная площадь трека вычитается из площади построенного контура, обрабатываемой техникой территории. В результате получаем общую площадь недоработок.

Результаты расчёта площади перекрытий и недоработок представлены в табл. 3.2.

Таблица 3.2 Площади перекрытий и недоработок УПВ

Как видно из табл. 17, площади перекрытий и недоработок составляют более 10% от общей обрабатываемой площади. Это связано прежде всего с тем, что механизатор впервые, в рамках эксперимента, работал с УПВ. С увеличением опыта работы механизатора с УПВ данные показатели должны снижаться.

Результаты анализа эксплуатационных характеристик приборов приведены в табл. 3.3. Как видно из табл. 3.3, наивысший средний бал получила система TrimbleEZpilotCFX 750, что и неудивительно, так как данная система является самой дорогой из рассматриваемых систем.

Таблица 3.3 Результаты анализа характеристик приборов

В среднем ценовом диапазоне лучшие показатели у RAVENCruizerIIи TrimbleEZguide 250. Однако если вернуться к анализу треков, полученных с данных систем, то из них все же стоит выделитьTrimbleEZguide 250, которая показала лучшие результаты в позиционирование техники на поле.

3.4. Обоснование эффективности механизма модернизации сельскохозяйственных машин для СПК «Нива»

Для более подробного рассмотрения эффекта проекта используем метод оценки экономической эффективности с помощью ЧДД. Будет использоваться расчет показателей общественной эффективности. Основными показателями являются:

- чистый дисконтированный доход (ЧДД);

- индекс доходности (ИД);

- внутренняя норма доходности (ВНД);

- срок окупаемости.

Внедрение аппаратно-программного комплекса по системе ГЛОНАСС для СПК «Нива» является весьма затратным процессом, т.к. необходимо приобрести программный продукт ГИС «Агроаналитика». Но при этом это вложение окажется единовременным и в ближайшие сроки окупится в связи со снижением трудовых и временных затрат (табл.3.4).

Таким образом, в процессе разработки возникают следующие затраты:

Таблица 3.4 Затраты на разработку аналитического приложения

Чистый дисконтированный доход (ЧДД) определяется как сумма текущих эффектов за весь расчетный период, приведенная к начальному шагу, или как превышение интегральных результатов над интегральными затратами. Величина ЧДД для постоянной нормы дисконта вычисляется по формуле 1 [7]:

(3.1)

· где Rt - результаты, достигаемые на t-ом шаге;

· Зt - затраты, осуществляемые на том же шаге;

· Т - горизонт расчета, равный номеру шага расчета, на котором производится ликвидация объекта, равный месяцу;

· - коэффициент дисконтирования;

· Е - норма дисконта (в относительных единицах).

Для расчетов возьмем норму дисконта равную 21,5%, которая складывается из ставки рефинансирования 8,25%, инфляции 3,25% и рисков 10%.

На основании полученного результата ЧДД = 382 326 руб., можно сделать вывод, что внедрение проекта является эффективным т.к. ЧДД положителен (рис. 3.7).

Рисунок 3.7 - Расчеты ЧДД

Индекс доходности строится из тех же элементов, что и ЧДД (1) и представляет собой отношение суммы приведенных эффектов к величине капиталовложений (3.2):

(3.2)

· где Rt - результаты, достигаемые на t-ом шаге;

· Зt - затраты, осуществляемые на том же шаге;

· Т - горизонт расчета, равный номеру шага расчета, на котором производится ликвидация объекта, равный месяцу;

· - коэффициент дисконтирования;

· Е - норма дисконта (в относительных единицах);

· К-капиталовложения.

На основе проведенных расчетов (рис. 3.7) получен ИД=1,09. Так как индекс доходности является больше 1, то подсчет ЧДД можно считать верным, а проект эффективным.