Интеллектуальная технология определения оптимального давления воздуха в шинах колёс сельскохозяйственных тракторов

Использование мощных тракторов и широкозахватных сельскохозяйственных машин, оказывающих сильное уплотняющее воздействие на почву, обусловлено рентабельностью агропромышленного производства. Отсутствие целостного системного подхода к снижению антропогенного уплотняющего воздействия колёсных движителей и рабочих органов современной энергонасыщенной тяжёлой техники на почву агроландшафтов требует совершенствования технологии в определении оптимального давления воздуха в шинах колёс сельскохозяйственных тракторов. С этой целью разработана интеллектуальная технология определения оптимального давления воздуха в шинах различных типов сельскохозяйственных тракторов. Задача решалась путём обработки «больших» массивов данных об эксплуатируемых машинно-тракторных агрегатах и агроландшафте с целью повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Сбор и анализ первичных данных, необходимых при обучении нейронной сети, проведены на полях Республики Адыгея при возделывании озимого ячменя и озимой пшеницы с применением техники, использующей шины низкого давления Michelin AXIOBIB2. Применялась нейронная сеть прямого распространения Feed forward neural network. В качестве факторов, поступающих на вход нейронной сети, использовались 14 параметров: типы почвы, техники и покрышек; координаты поля; наличие и вид навесного оборудования; время года; вид обработки почвы; гранулометрический состав, влажность и плотность почвы; диаметры колес; скорость движения техники; уклон поля; агрофон. В условиях поставленной задачи основной целевой функцией являлась урожайность. Предобученная на значительном количестве исходных данных нейронная сеть при вводе необходимых данных рассчитывает оптимальное давление воздуха в шинах. На основании созданного программного обеспечения в дальнейшем планируется создание системы автоматической регулировки подкачки шин в зависимости от входящих факторов, вносимых в режимах оффлайн и онлайн.

1. Vermeulen G.D., Verwijs B.R., Van den Akker J.J.H. Comparison of Loads on Soils During Agricultural Field Work in 1980 and 2010 (In Dutch With English Summary). Plant Research International. Wageningen. 2013. Rapport 501, 38 рр.

2. Hamza M.A., Anderson W.K. Soil compaction in cropping systems: А review of the nature, causes and possible solutions. Soil and Tillage Research. 2005;82(2):121-145. https://doi.org/10.1016/j.still.2004.08.009

3. Zink A., Fleige H., Horn R. Verification of harmful subsoil compaction in loess soils. Soil and Tillage Research. 2011;114(2):127-134. https://doi.org/10.1016/j.still.2011.04.004

4. Rivero D., Botta G.F., Antille D.L., Ezquerra-Canalejo A., Bienvenido F., Ucgul M. Tyre configuration and axle load of front-wheel assist and four-wheel drive tractors effects on soil compaction and rolling resistance under no-tillage. Agriculture. 2022;12(11):1961. https://doi.org/10.3390/agriculture12111961

5. Söhne W. Fundamentals of pressure distribution and soil compaction under tractor tyres. Engineering, Environmental Science. 1958;39:276-281, 290

6. Smith E.K. et al. Effects of traffic and tillage on crop yield (winter wheat Triticum aestivum) and the physical properties of a sandy loam soil. American Society of Agricultural and Biological Engineers. 2014. https://doi.org/10.13031/aim.20141912652

7. Smith E.K., Misiewicz P., Chaney K., White D., Godwin R. Effect of tracks and tyres on soil physical properties in a sandy loam soil. American Society of Agricultural and Biological Engineers Annual International Meeting. 2014;6:4471-4477. https://doi.org/10.13031/AIM.20141912659

8. Godwin R.J., Misiewicz P.А., Millington W.A.J., White D.R., Dickin E.T., Chaney K. Summary of the effects of three tillage and three traffic systems on cereal yields over a four-year rotation. American Society of Agricultural and Biological Engineers. 2017. 1701652. https://doi.org/10.13031/AIM.201701652

9. Lipiec J., Hatano R. Quantification of compaction effects on soil physical properties and crop growth. Geoderma. 2003;116(1-2):107-136. https://doi.org/10.1016/S0016-7061(03)00097-1

10. Horn R., Way T., Rostek J. Effect of repeated tractor wheeling on stress/strain properties and consequences on physical properties in structured arable soils. Soil Tillage Research. 2003;73:101-106. https://doi.org/10.1016/S0167-1987(03)00103-X

11. Кравченко В.А., Яровой В.Г., Меликов И.М. Характер деформирования крупногабаритных шин низкого давления движителей тракторов класса 5 // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2017. № 132. С. 1230-1241. EDN: ZTTADN

12. Васильев С.А. Интеллектуальная технология контроля качества обработки почвы в системе точного земледелия // Земледелие. 2022. № 3. С. 36-41. https://doi.org/10.24412/0044-3913-2022-3-36-41

13. Philippov V.P., Alekseev V.V., Vasiliev S.A. Taking into account terrain slopes when constructing optimized trajectories of agricultural machinery: IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2022;981:032006. https://doi.org/10.1088/1755-1315/981/3/032006

14. Труфляк Е.В., Бухарцев М.С., Сотников Д.А. Эффективность применения шин низкого давления при возделывании озимого ячменя // Инженерные технологии и системы. 2022. Т. 32, № 4. С. 567-587. https://doi.org/10.15507/2658-4123.032.202204.567-587

15. Бухарцев М.С., Труфляк Е.В. Повышение эффективности механизации возделывания и уборки озимого ячменя использованием шин низкого давления // Вектор современной науки: Сборник тезисов по материалам Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых. Краснодар, 2022. С. 766-768. EDN: CIEWVH