Xu hướng thú vị của máy gặt đập liên hợp năm 2024

Nông dân dựa vào máy gặt đập liên hợp để thu hoạch mùa màng vào thời điểm thu hoạch, đặc biệt là đối với các trang trại nông nghiệp công nghiệp lớn trồng các loại cây ngũ cốc như lúa mì, ngô, đậu nành và lúa. Theo truyền thống, đây là một nhiệm vụ khá thủ công và cơ học. Tuy nhiên, khi công nghệ phát triển và với sự bùng nổ gần đây trong việc ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI), đã có động lực ngày càng tăng đối với canh tác thông minh và thu hoạch thông minh.

Các ứng dụng công nghệ mới, nếu được áp dụng đúng cách, có khả năng cải thiện tốc độ thu hoạch, tối đa hóa năng suất, giảm thiểu lãng phí và giảm công sức thủ công cũng như số lượng nhân sự. Bài viết này xem xét một số phát triển và xu hướng đổi mới chính hiện đang được áp dụng cho máy thu hoạch và máy gặt đập liên hợp.

Mục lục
Sự phát triển của nông nghiệp thông minh
Ứng dụng công nghệ thú vị trong máy gặt đập liên hợp
Tổng quan về xu hướng và diễn biến hiện tại
Lời cuối

Sự phát triển của nông nghiệp thông minh

Nông nghiệp thông minh hay nông nghiệp thông minh là thuật ngữ mô tả việc sử dụng các công nghệ mới nhất để làm cho việc canh tác trở nên dễ dàng hơn, thông minh hơn, hiệu quả hơn và tiết kiệm chi phí hơn.

Năm 2022, thị trường nông nghiệp thông minh toàn cầu được định giá ở mức 18.5 tỷ đô la Mỹ. Dự kiến ​​sẽ tăng trưởng với tốc độ tăng trưởng kép hàng năm (CAGR) khoảng 12% trong giai đoạn từ năm 2023 đến năm 2032.

Ứng dụng công nghệ thú vị trong máy gặt đập liên hợp

Máy gặt đập liên hợp thực hiện nhiều nhiệm vụ thu hoạch, bằng cách tích hợp nhiều công việc vào một lần chạy máy. Tên 'máy gặt đập liên hợp' xuất phát từ sự kết hợp của các nhiệm vụ này. Thu hoạch bao gồm gặt (cắt cỏ), đập (tách rơm ra khỏi hạt), làm sạch (loại bỏ bùn và đá), và sau đó sàng (tách trấu thô ra khỏi hạt bên trong).

Chi phí và hiệu quả luôn là mối quan tâm hàng đầu của người nông dân. Người nông dân muốn giảm thiểu chi phí lao động, đồng thời tăng giờ làm việc hiệu quả. Hiệu quả thu hoạch mùa màng ngày càng quan trọng, để tối đa hóa năng suất và giảm thiểu lãng phí.

Các quy trình thu hoạch cơ học đơn giản có thể gây ra nhiều nguy cơ thất thoát hạt và năng suất kém, do đó, khi công nghệ đang thâm nhập vào mọi khía cạnh của quá trình thu hoạch, mọi thứ đang trở nên tốt đẹp hơn đối với người nông dân.

Có một số xu hướng công nghệ thú vị và sáng tạo có thể cải thiện đáng kể cuộc sống của người nông dân và nhiều trong số đó hiện đang được áp dụng vào việc thu hoạch. Bao gồm Internet vạn vật (IoT), cảm biến, xử lý hình ảnh thời gian thực, robot, canh tác tự động và giờ là AI.

Một số cách thức ứng dụng công nghệ bao gồm:

• Bản đồ ruộng và năng suất, lập biểu đồ mùa màng để thu hoạch
• Sử dụng GNSS và GPS để cung cấp khả năng di chuyển thực địa tối ưu
• Lái xe tự động và robot giúp giảm nhu cầu vận hành của con người và cho phép kéo dài thời gian làm việc
• Kết nối IoT để cung cấp dữ liệu thời gian thực về việc thu hoạch cho nhiều hệ thống
• Cảm biến và camera, cùng với xử lý hình ảnh AI, để giám sát và giảm thiểu lãng phí và tối đa hóa năng suất
• Chuyển động đầu cắt thông minh và điều chỉnh góc để cắt sát ngay cả trên mặt đất dốc và không bằng phẳng
• Bảo trì dự đoán để tối ưu hóa việc sử dụng máy móc và giảm thời gian chết và

Tổng quan về xu hướng và diễn biến hiện tại

Bản đồ thực địa, GNSS và GPS, và thu hoạch tự động

Phần mềm canh tác mới nhất có thể lập bản đồ cánh đồng cây trồng cần thu hoạch và có thể lập bản đồ theo nhiều cách khác nhau. Một cách để tạo bản đồ cánh đồng là thủ công, bằng cách sử dụng phần mềm lập bản đồ có hình ảnh vệ tinh để phóng to và đánh dấu ranh giới. Hầu hết các nhà sản xuất lớn đều cung cấp phần mềm lập bản đồ cánh đồng.

Sau khi hoàn thành bản đồ cánh đồng, ranh giới có thể được đánh dấu chính xác và diện tích được tính toán. Sau đó, bản đồ có thể được sử dụng để lập bản đồ năng suất, đánh giá năng suất cây trồng để dự đoán năng suất. Có thể thêm kế hoạch làm việc và dễ dàng xem xét dữ liệu lịch sử cánh đồng. Sau khi cánh đồng đã được lập bản đồ, các hệ thống theo dõi tiên tiến có thể lập kế hoạch và hỗ trợ thu hoạch cây trồng tối ưu.

Một cách khác để lập bản đồ một cánh đồng là sử dụng Hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu (GNSS) cùng với GPS và khả năng không dây và internet tích hợp, để cung cấp vị trí rất chính xác. Dữ liệu thu thập được từ các hoạt động canh tác trước đó có thể được sử dụng, có thể được ghi lại từ quá trình cày xới, trồng trọt hoặc thu hoạch trước đó. Dữ liệu được ghi lại có thể được truyền đến các thiết bị cục bộ và từ xa một cách nhanh chóng và chính xác. 

Khi kết hợp với các cảm biến và camera mới nhất cùng các tính năng thu thập dữ liệu thông minh khác, người vận hành và quản lý trang trại có thể thu thập số liệu phân tích chi tiết về hiệu suất, hiệu quả và độ an toàn.

Các hệ thống định vị chính xác này cũng cho phép vận hành máy móc tự động, bằng robot hoặc từ xa, cải thiện độ chính xác và tăng cường độ an toàn, tránh va chạm và theo dõi từ xa. 

Ví dụ, John Deere cung cấp một Trung tâm điều hành vi tính hóa với các công cụ lập bản đồ đồng ruộng và phần mềm AutoTrac™ của họ tích hợp với Trung tâm điều hành để vạch ra và kiểm soát các đường thu hoạch giúp giảm khoảng cách và chồng chéo để tối ưu hóa việc thu hoạch mùa màng. Hệ thống của họ cũng có thể được vận hành như các hoạt động hoàn toàn tự động và không cần người lái.

Kubota cung cấp các tính năng tương tự với FMIS (Hệ thống thông tin quản lý trang trại) có thể cung cấp bản đồ cánh đồng nhiều lớp có thể tích hợp với các giải pháp cảm biến và phân tích cũng như lái xe tự động.

Kết hợp cảm biến và camera để tối đa hóa năng suất thu hoạch

Các nhà sản xuất máy gặt đã vật lộn với thách thức cân bằng tốc độ máy gặt với lượng ngũ cốc bị mất trong quá trình đập trong nhiều năm. Việc tăng tốc độ máy gặt với kỳ vọng về hiệu quả tốt hơn đã được phát hiện là gây ra tắc nghẽn và tăng lượng ngũ cốc bị mất, do rơi hoặc khi thải ra cùng với bụi, trấu và rơm.

Yanmar đã sử dụng các cảm biến cùng với bản đồ đồng ruộng trong hơn 10 năm để tìm ra giải pháp xác định lượng ngũ cốc bị thất thoát theo thời gian thực và nhanh chóng phân tích xem lượng thất thoát đó là do đập hay lắc, để có thể điều chỉnh bộ nạp liệu, sàng và van xả khi cần thiết.

Sự tiến hóa của các hệ thống trí tuệ nhân tạo đã làm cho quá trình xử lý hình ảnh camera theo thời gian thực trở nên nhanh chóng và chính xác. Điều này cho phép tích hợp với các hệ thống cảm biến khác để xác định các điểm có năng suất khác nhau trên khắp cánh đồng và các khu vực có mật độ cây trồng lớn hơn hoặc nhỏ hơn. Việc áp dụng các công nghệ kết hợp này sau đó cho phép điều chỉnh tốc độ thu hoạch cho phù hợp, để duy trì sản lượng cây trồng ổn định. Việc điều chỉnh nhanh theo thời gian thực này giúp tối đa hóa năng suất và giảm thiểu lãng phí, cũng như tối đa hóa hiệu suất của động cơ.

Ví dụ, công nghệ IntelliSense của New Holland có thể tính toán lượng vật liệu trên rôto và sàng, và đo lượng hạt bị mất, bằng cách sử dụng các cảm biến tại giày làm sạch cùng với camera giám sát hạt. Sau đó, hệ thống có thể chọn hành động và cài đặt thích hợp cho đập, quạt và sàng.

Các mẫu máy của New Holland như TC5.30 và Yanmar được trang bị SMARTASSIST, tích hợp một số hệ thống thông minh để tối ưu hóa năng suất, cải thiện năng suất, đo độ ẩm của ngũ cốc và cải thiện chất lượng ngũ cốc nói chung.

Cảm biến mặt đất và camera để thích ứng với chiều cao cây trồng và địa hình

Với những máy gặt kém thông minh hơn, chiều cao cắt cây trồng thường được thiết lập trước khi bắt đầu thu hoạch, cũng như hầu hết các thiết lập khác. Việc điều chỉnh thanh cắt sẽ được thực hiện thủ công trên máy gặt khi máy đứng yên và được thiết lập cho loại cây trồng cần thu hoạch.

Đầu cắt lúa thường được cố định ở góc ngang. Tuy nhiên, đầu cắt cố định theo chiều ngang không lý tưởng cho những cánh đồng không hoàn toàn bằng phẳng, có chỗ trũng, gờ hoặc dốc. Một khoảng hở dưới thanh cắt sẽ khiến vết cắt không đều, để lại gốc rạ không đều và có khả năng mất hạt. Nhiều máy gặt cũ có đầu cắt có thể điều chỉnh góc thủ công để vừa với độ dốc.

Xu hướng hiện nay là hướng tới các máy móc tiên tiến sử dụng công nghệ cảm biến mặt đất để xác định mặt đất không bằng phẳng, sau đó tự động điều chỉnh chiều cao thanh cắt. Một số nhà sản xuất cung cấp 'cánh' đầu cắt có thể điều chỉnh để phù hợp với địa hình. Những cánh này mở rộng ra từ cụm lắp ráp chính sang cả hai bên và có thể điều chỉnh lên hoặc xuống độc lập, để thích ứng với các độ dốc khác nhau.

John Deere cung cấp một loạt máy gặt công nghệ mới tiên tiến với các đầu cắt vải linh hoạt hoạt động như các thanh cắt độc lập. Các cánh đầu cắt có thể điều chỉnh này xòe ra từ tâm và có thể điều chỉnh lên hoặc xuống độc lập để phù hợp với độ dốc hoặc cánh đồng cong. Phía sau các thanh cắt, các dây đai vải cũng điều chỉnh với đầu cắt để duy trì lượng ngũ cốc nạp với tổn thất tối thiểu. Nhà sản xuất cho biết các cánh có thể uốn cong tới 10°, nghĩa là các đầu cánh có thể chuyển động theo chiều dọc lên tới 8.5 ft (2.6m).

Các kết hợp tương tự của cảm biến và camera có thể xác định địa hình không bằng phẳng và điều chỉnh tốc độ thu hoạch cho phù hợp, để tăng tốc độ thu hoạch trên dốc lên và giảm tốc độ trên dốc xuống. Điều này giúp duy trì việc đập lúa đều đặn và tránh tình trạng dòng chảy hạt không đủ và không hiệu quả, hoặc dòng chảy quá mức, lãng phí và tắc nghẽn do hậu quả.

John Deere thực hiện điều này bằng cách kết hợp các camera gắn phía trước với bản đồ thực địa. Việc tích hợp các công nghệ này cho phép máy gặt có khả năng dự đoán thay vì chỉ phản ứng với địa hình thay đổi.

Dự đoán bảo trì

Mặc dù nhiều ứng dụng của công nghệ cảm biến hỗ trợ người nông dân tối đa hóa năng suất và hiệu quả thu hoạch, một bước tiến quan trọng khác trong việc thu thập dữ liệu là việc sử dụng giám sát từ xa để cung cấp cảnh báo bảo trì dự đoán, giúp giảm thời gian chết máy và chi phí bảo trì.

Việc ứng dụng theo dõi GPS, cùng với IoT được phân tích bằng công nghệ AI, cho phép máy tính hóa hệ thống quản lý bảo trì (CMMS) để theo dõi số dặm (kilômét) đã đi và giờ hoạt động. Các hệ thống này có thể cung cấp cảnh báo về thời gian bảo dưỡng và có thể phân tích dữ liệu để cung cấp thông tin về tỷ lệ hoạt động và hiệu quả của thiết bị.

Lời cuối

Nông nghiệp có thể là một công việc khó khăn và kém hiệu quả, vì vậy bất kỳ ứng dụng công nghệ nào giúp công việc trở nên dễ dàng hơn và quan trọng nhất là hiệu quả và tiết kiệm chi phí đều được hoan nghênh.

Việc giới thiệu các công nghệ cảm biến, bao gồm việc sử dụng camera có khả năng xử lý hình ảnh nhanh, kết hợp với AI, mang lại rất nhiều lợi ích cho người nông dân và các ứng dụng công nghệ này sẽ ngày càng tăng trong tương lai.

Máy gặt đập liên hợp đang trở nên thông minh hơn, và nhiều thông tin hơn hiện nằm trong tay người vận hành. Một số thông tin đó có thể được xử lý độc lập bởi các hệ thống nhúng, và một số thông tin khác thông báo cho người vận hành theo cách nhanh chóng theo thời gian thực.

Nông dân hiện có thể theo dõi toàn bộ cánh đồng và năng suất đến khi thu hoạch theo cách thông minh hơn, giảm sự chồng chéo của đường thu hoạch và tối ưu hóa công suất và tốc độ trên các vùng cây trồng năng suất thấp. Người nông dân có thể thu hoạch nhiều hơn, với chất lượng tốt hơn và ít mất mát hơn, nghĩa là năng suất tổng thể tốt hơn. Điều đó có nghĩa là hiệu quả tốt hơn cho người nông dân, ít chi phí hơn và nhiều doanh thu hơn cho khoản đầu tư.

Đây là thời điểm thú vị cho nghề nông. Để biết thêm thông tin về máy gặt đập liên hợp có sẵn, hãy xem phòng trưng bày trực tuyến tại AliExpress.