Januar, 2010 Fremtidens markteknologi Michael Nørremark, Forsker Aarhus Universitet Det Jordbrugsvidenskabelige Fakultet Institut for Biossytemteknik Blichers Allé 20, 8830 Tjele Herning Kongrescenter, 12.-14. Januar 2010
Økologikongres 2009 November, 2009 Indledning og disposition Nye dyrkningssystemer Kommercielle ubemandede og terrængående køretøjer Nyheder indenfor automation ved såning og mekanisk ukrudtsbekæmpelse Sensorer Konklusioner 2
Skala for afgrødedyrkning Konventionel eller traditionel dyrkning Mark Samme dosering Optimeret dyrkning Delmark Variabel dosering Enkeltplantedyrkning Plante Plantespecifik dosering Håndtering af dele af enkeltplanter Blad Bladspecifik dosering 3
Hvorfor! gns. 4-5 arbejdstimer/ha gns. 120 liter diesel/ha ca. 34% af den udsprøjtede pesticidmængde rammer sprøjtemålet Procedure Areal (markstørrelse) Reduktion i totale omkostninger i (afskrivning over 10 år, 5% rente) Automatisk ukrudtsbekæmpelse i 80 ha (8 ha) sukkerroer -Realtidsmonitoring af ukrudt -4 rk. Præcisionslugning i afgrøderækker (667 timer/år) -4 rk. Præcisionssprøjtning (10% af normal herbicidforbrug) -(Radrensning ii ) 12 i -24 ii % i Omkostningsniveau: Automatisk 260.4 Euro/ha Konventionel, 296.6 Euro/ha (Pedersen et al., 2005)
Hvorfor! Merudbytte ved kontrolleret trafik i marken! - Vinterhvede, 4 års forsøg, England: 125 % (Chamen & Longstaff 1995) - Korn, Tyskland, Skotland, Holland, England: 91 121 % (Chamen et.al. 1992) - Korn, Australien: 116 % (Tullberg et.al 2001) - Negativ udbytte pga. mangan mangel (Chamen et.al. 1990)
Hvorfor! Bedre afgrødefremspiring og biodiversitet ved kontrolleret trafik i marken! Mindre N-tab (Wolkowski, 1990), bedre vandkapacitet Tilfældig trafik Kontrolleret trafik (kilde: Tim Chamen, CTF)
Hvorfor! Lavere energiforbrug ved kontrolleret trafik i marken! - 17 % reduktion af trækkraftbehovet (Dickson & Campbell 1990) - 37 70 % energi besparelse på jordbearbejdning (Chamen et.al. 1992) - 50% mindre trækkraftbehov på ploven (Chamen et.al. 1994) - 57 % reduktion af trækkraftbehovet til jordbearbejdning (Dickson & Ritchie 1996)
Hvordan! Mikro-jordbearbejdning + såning DOD-/enkeltplante sprøjtning Ukrudtslugning Monitering Suppleret såning...
Hvordan! Mange ideer til automation af planteproduktion!!!!!!
Kommercielle ubemandede og terrængående køretøjer Plantekongres 2010 Januar, 2010
PC og web server baseret landbrugsmaskiner Plantekongres 2010 Januar, 2010 A GPS Control handle Terminal terminal for third Web party server application(s) CAN-BUS Ethernet Control handle terminal web services, shared GPS access, remote access, GPS data third party applications: (e.g. VRA, boom section control, auto-steering,...) ISOBUS terminal task controller Control handle Task controller, panel (optional) settings (tractor & implement), PC Terminal VRA CAN-BUS Firewall VRA, boom section control, task Job controller, Job (Data transfer from Job Job auto-steering,... computer 2 computer 3, 4, 5,... web services, computer 2 computer 3, 4, 5,... e.g. ISO 11783 XML) Data transfer Data transfer via ISO 11783 XML B Internet BB Local/Farm LAN Ethernet Users/farm Users/farm management management Users/service providers, expert systems,... Job Job computer 1 sensors, electro-hydraulic valves, actuators,... Job computer 1 VPN tunnel sensors, electro-hydraulic valves, actuators,... Field databases, etc. Nørremark et al. (2009)
PC og web server baseret landbrugsmaskiner Plantekongres 2010 Januar, 2010
Semi-automatisk ukrudtsbekæmpelse GeoSeed (Kverneland/Accord), sølvmedalje Agritechninca 2009: Synkroniseret såning i mønstre, forøger bl.a.: udbytte, konkurrenceevne overfor ukrudt, og optagelse af nærringstoffer Mulighed for anlæggelse af kørespor for kryds- og diagonal radrensning via georefererede såkort. 13
Semi-automatisk ukrudtsbekæmpelse Præcision: GPS Y r GPS X (kilde: Nørremark et al., 2007) max(r) = 37.3 mm (P 0.95)
Semi-automatisk ukrudtsbekæmpelse Præcision ved vision-styret radrensning: (kilde: Tillett and Hague Technology Ltd) Y a (kilde: CLAAS Agrosystems) X max(a) = 30-40 mm (P 0.95)
Semi-automatisk ukrudtsbekæmpelse Præcision og effekt ved vision-styret radrensning i rækker af udplantede afgrøder: - 62-87% ukrudtsbekæmpelse inde i rækken, - intet udbyttetab i udplantet salat ved lavt ukrudtstryk, - 1,8 km/t. (kilde: Tillett and Hague Technology Ltd) Y r (kilde: FP Engineering X
- Smart kamera teknologi Plantekongres 2010 Januar, 2010 Automatisk ukrudtsbekæmpelse Præcision ved vision-styret mekanisk/fysisk/kemisk ukrudtsbkæmpelse skal forøges! - Identifikation og positionering af planter baseret på morfologiske kendetegn og andre karakteristika - Optical flow (retning og hastighed)
Automatisk ukrudtsbekæmpelse Effekt og kapacitet ved vision-styret mekanisk/fysisk ukrudtsbkæmpelse skal forøges! - Kapacitet: Opnås ved 24 timers drift med førerløse køretøjer - Effektivitet: Opnås ved lugeredskabets bevægelsesmønster og udformning Kombination af sensorer (f.eks. chl. flourescence imaging) (kilde: Tyystärvi og Nørremark
Detektion af sygdomme og skadedyr Tidlig registrering af sygdomme og skadedyr, f.eks kombineret med andre arbejdsgange i marken, kan anvendes som grundlag for beslutningsstøtte og dokumentation Eksempel på sensorer undersøgt: - Chl. flourescence imaging - Termisk imaging - Hyperspectral imaging
wavelength (nm) Plantekongres 2010 Januar, 2010 Detektion af sygdomme og skadedyr - Hyperspectral imaging Reflectance (kilde: Bonn Universitet) Pixel nummer (kilde: Bravo et al., 2002, Leuven)
wavelength (nm) Plantekongres 2010 Januar, 2010 Detektion af sygdomme og skadedyr - Chl. flourescence imaging - Termisk imaging (kilde: Chaerle et al., Ghent University)
Konklusioner - Automatiske redskabsbærere og redskaber er essentiel for at opretholde konkurrenceevne og bæredygtighed. - To typer af markrobotter, 1) mindre maskiner med redskab/monitering integreret for specifik opgave 2) store traktorer med sikkerhedsudstyr og -kredse, som anvendes hvor redskab ikke kræver overvågning - En periode på 5-10 år hvor elementer af kommercielle markrobotter afprøves på standard traktorer og redskaber og andre terrængående køretøjer. - Sikkerhed, robusthed og pålidelighed er de væsentligste parametre for kommercialisering dermed også krav om direktiver.
Økologikongres 2009 November, 2009 Tak for jeres opmærksomhed! Velkommen til udstillingen af markrobotter på Plantekongres 2010 - få en uddybende forklaring eller diskussion af mulighederne. 25