ИИ показывает лесозаготовителям оптимальные маршруты в лесу и предупреждает о слишком мягкой почве для харвестеров

Машина может предсказать соответствующие характеристики местности еще до начала работы. Фото: Вилма Иссакайнен / Финская лесная ассоциация

Исследователи разрабатывают методы машинного обучения, которые помогут механическим харвестерам передвигаться с меньшей нагрузкой, расходовать меньше топлива и оставлять в лесу менее заметные полосы дорог.

Исследователи из Университета Хельсинки разрабатывают методы машинного обучения, позволяющие харвестеру помогать оператору выбирать маршруты, оптимальные как для уборки урожая, так и для природы. Машина может предсказать соответствующие характеристики местности еще до начала работы.

Эта информация поможет оптимизировать маршрут и подскажет оператору, например, где земля слишком мягкая”, – говорит профессор Юкка Хейкконен, ответственный за проект, финансируемый Исследовательским советом Финляндии.

Операции по уборке урожая должны планироваться таким образом, чтобы не оставлять слишком глубоких полосных дорог. Чем мягче земля, тем сложнее передвигаться харвестеру и тем больше вероятность повреждения почвы”, – отмечает профессор.

Лесные дороги и волоки или следы, оставляемые харвестером, вредят росту леса, повышают риск заболеваний и не являются привлекательным зрелищем. Движение по мягкому грунту увеличивает сопротивление качению, а значит, расход топлива и затраты.

Чем мягче грунт, тем больше вероятность его повреждения”. Физическая величина, используемая в исследовании, – это коэффициент сопротивления качению харвестера, который описывает легкость передвижения по определенному участку почвы”, – говорит Хейкконен.

Согласно финскому закону о лесе, только одна пятая часть длины дороги, созданной для подъезда к месту заготовки, может иметь глубину более десяти сантиметров. Для торфяников соответствующая глубина составляет двадцать сантиметров.

Карта, показывающая удобство передвижения

Используя показатель удобства передвижения и сопротивление качению харвестера, можно составить карту, показывающую условия, наиболее подходящие для дорог для подвоза древесины. Карта может быть использована для определения маршрута форвардеров и составления графика работ.

Измерения ущерба, наносимого дорогами для заготовительной техники, можно объединить с данными о лесах и харвестерах из открытых источников. Это позволит прогнозировать будущий ущерб от дорог в ходе лесозаготовительной операции.

Для прогнозирования и моделирования используется машинное обучение, которое способно объединить массивы данных из открытых источников, данные измерений с датчиков харвестеров и физические модели местности.

Влажная почва увеличивает сопротивление

Результаты исследований показывают, что сопротивление качению комбайна больше всего в понижениях и на суглинистых почвах. Влажные почвы увеличивают сопротивление. На влажность, в свою очередь, влияют погодные условия, а также дождь, испарение и наличие талых вод.

Данные для исследования были получены в ходе реальных лесохозяйственных работ на юге Финляндии. Идентификаторы, привязанные к геопространственным данным, описывающим влажность и тип почвы, указывают на удобство передвижения по конкретному участку.

Используя данные о влажности почвы и сопротивлении качению харвестера, можно создать модель лесной гидрологии для любой точки Финляндии. Данные о рельефе местности, собранные харвестером, обобщаются, чтобы охватить другие типы рельефов. При этом используются, в частности, данные о лесных ресурсах”, – говорит Хейкконен.

Цель состоит в том, чтобы планировать лесозаготовки, зная “куда и когда”. Знание этого поможет не только тем, кто планирует рубку, но и практической работе оператора харвестера. Цель – добиться автоматического планирования маршрутов, которое послужит основой для автономных харвестеров.

К факторам, влияющим на удобство передвижения, относятся несущая способность почвы, крутизна склонов и участки, куда харвестер не может заехать. К другим важным факторам относятся тип местности, растительность, климат, погода, влажность на уровне земли и используемая при уборке техника.

Хейкконен отмечает, что если операция запланирована, она должна быть выполнена, несмотря на холод, дождь, туман или скалистую местность.

Для харвестера лес – это сложная среда”, – заключает Хейкконен.