Usability of tractor's draft data in precision agriculture
| Title: | Usability of tractor's draft data in precision agriculture |
| Author(s): | Siljander, Tomi |
| Contributor: | University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry |
| Degree program: | Master's Programme in Agricultural Sciences |
| Specialisation: | Agrotechnology |
| Language: | English |
| Acceptance year: | 2021 |
| Abstract: |
Maan rakenteen rooli kasvien kasvussa ja sadon muodostumisessa on merkittävä. Viimeisten vuosikymmenten aikana maatalouskoneiden koko on kasvanut huomattavasti, mikä on lisännyt maaperään kohdistuvia voimia, eli stressiä. Kun stressi muodostuu tarpeeksi suureksi, maaperän sisäiset voimat kasvavat samalla kun huokoisuus sekä permeabiliteetti vähenevät, jolloin maa tiivistyy. On olemassa joitain maaperäskannereita, joilla maan sisäisiä voimia voidaan kartoittaa, kun taas tämän tutkimuksen tavoitteena oli käyttää traktorin vetovastustietoa kyseiseen tarkoitukseen. Tätä pintamaan lujuustietoa voisi sittemmin käyttää osana täsmäviljelyä esimerkiksi ongelman ratkaisussa heikkosatoisten alueiden kohdalla sekä vaihtelevan työsyvyyden maanmuokkauksessa.
Tutkimuksen tavoitteena oli rakentaa mittauslaitteisto, jolla pystyttäisiin tallentamaan traktorin vetovastustietoa, sekä selvittää tämän tiedon käyttökelpoisuus osana täsmäviljelyä. Myös referenssitiedon (maan sähkönjohtavuus sekä multavuus) mittaukset ovat osa tätä tutkimusta, kattaen
Veris iScan+ maaperäskannerin käyttöönoton sekä apurungon suunnittelun ja rakentamisen. Mittauslaitteistona käytettiin Raspberry Pi minitietokonetta, joka varustettiin CAN väylä sekä GNSS mittakorteilla. Mittauslaitteiston ohjelmointi toteutettiin Python ohjelmointikielellä. Itse mittauksissa Valtra N141 traktorilla sekä Kverneland Turbo 2 kultivaattorilla muokattiin kahden hehtaarin koeala. Mittaustiedon käsittelyssä käytettiin MATLAB:ia sekä ArcGis paikkatieto-ohjelmaa raakatiedon prosessointiin, ominaisuuksien kartoittamiseen sekä tiedon
analysointiin.
Tutkimuksessa vetovastuksen havaittiin olevan merkittävästi suurempi päistealueilla, joissa peltoliikennettä esiintyy eniten. Koealueesta havaittiin myös kolme yksittäistä korkean vetovastuksen aluetta, jotka johtuivat erinäisistä syistä. Samat alueet havaittiin myös sähkönjohtavuus- sekä multavuuskartoissa, tosin kaikkia vetovastuksen muutoksia ei pystytty selittämään referenssitiedolla.
Tämän tutkimuksen mukaan CAN väylän vetovastustietoa voidaan käyttää pintamaan lujuudenindikaattorina, eli oikealla referenssitiedolla vetovastustietoa voidaan käyttää pintamaan tiivistymien kartoittamiseen.
Soil structure is one of the key elements when it comes to plant growth and yield production. For the last 30 years, the agricultural machines have grown in size, which has increased the stress to soil caused by the machinery. When the stress is high enough to increase the strengths in soil, and the porosity and permeability are decreased, the soil is compacted. There are some soil scanners, which
are capable of mapping the soil strengths. The aim of this study was to use the draft data from the CAN bus in this purpose. The topsoil strength data could be then used as part of precision agriculture,for example in problem solving with low-yield areas, and as part of variable depth tillage purposes.
The goal for this study was to build a measurement system, which could record the draft data of a tractor and also to find out the usability of this data in precision agriculture. Measurements of the reference data (electric conductivity, organic matter) are also part of this study, which included initialization of the Veris iScan+ and also the development and building the subframe for the scanner. As the measurement system Raspberry Pi minicomputer equipped with CAN bus and GNSS boards was used. The measurement system was programmed with Python programming language. In the measurements, a Valtra N141 tractor and a Kverneland Turbo 2 cultivator were used to tillage the two-hectare test plot. After the measurements, MATLAB and ArcGis were used for processing the raw data, mapping the features, and analysing the data.
In this study, the implement draft was found to be significantly higher in the headlands of the field, which face the most field traffic. In the test plot, there were three individual zones with high draft force values, each resulting from different reasons. These zones were visible in the EC and OM maps, but all of the draft force variation could not be explained by the reference data. According to this study, the CAN bus draft data could be used as topsoil strength indicator, and with the right reference data the draft data can be used to map the topsoil compacted areas.
|
| Keyword(s): | Älykäs maatalous Täsmäviljely Paikkatieto Vetovastus CAN väylä Maanmuokkaus |
Files in this item
| Files | Size | Format | View |
|---|---|---|---|
| Tomi_Siljander_Maisterintutkielma_2021.pdf | 1.849Mb |