До питання створення моделей точної діагностики ущільнення ґрунту для використання у виробничих масштабах

Abstract

У статті задля масштабування найкращих підходів на виробничому рівні проаналізовані типові підходи до вимірювання ущільнення ґрунту разом із оглядом поширених технічних можливостей виробників. Студіюються сучасні технології, пов'язані з обробкою ґрунту, такі як аспірації щодо точності сигналу GPS, який використовується у точному сільському господарстві. Двома найпопулярнішими технологіями в Україні для тестування ущільнення ґрунту є «Top Soil Mapper» и «CTS-1000». Принцип роботи приладів різний, найчастіше виробники використовують їх незалежно один від одного. Прості математичні розрахунки з урахуванням часу, необхідного для збору достовірних даних для формування технічних завдань з обробки ґрунту зі змінною глибиною і масштабування цього процесу до рівня вітчизняного виробництва, демонструють недоцільність використання поширеного механічного методу. При цьому сенсорна технологія має свої обмеження. Вперше в статті розглядаються переваги сумісного використання «Top Soil Mapper» і «CTS-1000». Моделі ущільнення ґрунту, представлені в статті, включають: 1. Підхід з використанням дуже дрібної сітки для подальшої візуалізації, представлення та інтерполяції даних з ущільнення ґрунту із подальшим використанням задля створення автоматичних завдань з обробки ґрунту із змінною глибиною, як показує практика, забезпечує хороший набір даних, які можуть бути використані як стандарт. Водночас такий підхід займає багато часу, і тому його масштабування у виробничих обсягах не є можливим. Прикладом є те, що виробнику з земельним банком у 1000 полів знадобиться близько 3 років для тестування всього земельного банку, а виробничі потреби вимагають провести обмір на всіх полях протягом двох-трьох місяців (у залежності від погоди і сівозміни); 2. Підхід з використанням секторів з невеликими, середніми та великими секторними розбивками для подальшої візуалізації, представлення та інтерполяції даних з ущільнення ґрунту із подальшим використанням задля створенні автоматичних завдань обробки ґрунту із змінною глибиною, ранжується від повної виробничої неефективності у контексті необхідного часу до прогалин у зборі достатніх даних, оскільки найбільш поширений підхід до обробки даних (для подальшої інтерполяції) базується на недоведеному припущенні, що місце вимірювання й є центром зони. Якщо при найменшій можливій розбивці на сектори ця похибка мінімальна, то в інших випадках збільшення сектору автоматично знижує цінність отриманої інформації; 3. Підхід, в якому зони вимірювання ущільнення ґрунту базуються на інших параметрах, не є доказовим та не має наукового обґрунтування.

Typical approaches to test soil compaction, along with technical possibilities are assessed with a purpose of scaling best approaches in production. Modern soil works related technologies, GPS accuracy aspirations for precision agriculture are addressed. Two most popular technologies in Ukraine to measure soil compaction are «The Top Soil Mapper» and «CTS-1000», although they function differently, most commonly are used independently. Simple mathematical calculations bringing together timing needed to gather reliable data to form variable depth soil ripping machinery and scale of Ukrainian production demonstrate irrelevance of applying typical mechanical methods. At the same time, sensor technologies have their own limitations. Thus, this article introduces the benefits of the mutual use of «The Top Soil Mapper» and «CTS-1000». Soil compaction models presented in the article include: 1. Smallest possible grid approach of soil compaction data presentation and interpolation for further use to create variable depth soil works assignment proves to provide a very good set of results and can be used as a standard, but at the same time it consumes so much time that production scaling is not achievable. As an example we can state that a grower with 1000 fields would need about 3 years to test all the fields, when production needs are to test all the fields within two or three months (depending on weather and crop rotation). 2. Small, midsize and large grid approach of soil compaction data presentation and interpolation for further use to create variable depth soil works assignment proves to vary from being still time inefficient to having gaps to gather enough data as main approach of any data processing for further interpolation makes an unproven assumption that the sample location is a center of a zone. In case with a smallest possible grid, that difference would be minimal, with a larger distance difference can be significant. 3. Depending on detecting zones to test compaction based other parameters does not prove to work and lacks scientific background. Thus it has been suggested to combine use of «Top Soil Mapper» and «CTS-1000»