MÉTODO DE AVALIAÇÃO DE ACURÁCIA DE PILOTO AUTOMÁTICO RTK

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1 MÉTODO DE AVALIAÇÃO DE ACURÁCIA DE PILOTO AUTOMÁTICO RTK Raphael F. Silva¹, José V. Salvi²; 1Discente, FATEC Shunji Nishimura, Pompeia. 2Eng. Agrônomo, Professor Docente, FATEC Shunji Nishimura, Pompeia SP. RESUMO: Com o crescimento de aquisição de equipamentos de auto direcionamento das máquinas, denominados pilotos automáticos RTK no setor canavieiro, houve se a necessidade da validação da acurácia desses equipamentos na operação de forma simples, sem a necessidade da compra de softwares específicos. O presente trabalho foi desenvolvido para verificar a possibilidade de estimar a acurácia entre as passadas do piloto automático elétrico RTK na operação de cultivo na cultura de cana-de-açúcar (Saccharum spp.), por meio da comparação dos dados planejados no escritório e dados coletados do trabalho realizado no campo através de um software de SIG gratuito. O estudo foi realizado em condições de campo no Grupo Agroterenas Cana S/A, unidade de Paraguaçu Paulista SP. De acordo com os resultados obtidos, conclui-se que existe á possibilidade de estimar a acurácia através do programa de SIG gratuito Quantum GIS Lisboa 1.8, conferindo ao uso do piloto com acurácia estimada de 0,048 metros das linhas programadas e as realizadas, mas, ainda se faz necessários estudos comparando-o com outros métodos. PALAVRAS CHAVES: Método, acurácia, paralelismo, SIG. METHOD EVALUATION ACCURACY AUTOPILOT RTK ABSTRACT : With the growth of purchasing auto equipment targeting the machines called autopilots RTK in the sugarcane sector, there is a need for validation of the accuracy of the equipment operation simply, without the need of buying specific software. The present study was designed to verify the possibility of estimating the accuracy between the past electric autopilot RTK operation in the culture of sugarcane (Saccharum spp. ), using comparing the data in the office and planned data collected from the work done in the field using a GIS software free. The study was conducted under field conditions in Group Agroterenas Cana S/A on the unit Paraguaçu Paulista - SP. According to the results, we conclude that to the possibility there of estimating the accuracy of the program through GIS Quantum GIS Lisbon Free 1.8, giving the use of pilot estimated accuracy of meters lines scheduled and performed, but is still necessary study, comparing it with other methods. KEYWORDS : Method, accuracy, parallelism, GIS. 1

2 1. INTRODUÇÃO Devido ao alto crescimento do cultivo das áreas de canaviais no estado de São Paulo, atualmente as empresas do setor buscam maneiras de aumentar a produtividade em toneladas por hectare. Entre essas maneiras, ganha destaque o uso de uma das principais ferramentas que se enquadram dentro do conceito de agricultura de precisão, o direcionamento automático das maquinas no campo através do uso de sinais de satélites. SILVA et al. (2011) através de uma pesquisa constataram que o uso dessa tecnologia vem sendo adotada em mais de 39% das empresas produtoras de cana de açúcar instaladas do Brasil. Dentre os direcionamentos automáticos disponíveis no mercado, o direcionamento de piloto automático RTK (Real Time Kinematic) encontra em grande uso dentro das empresas do setor, tendo como sua principal vantagem fornecer a maior acurácia no posicionamento (TRIMBLE, 2013). A acurácia do sistema RTK é de 0,025 m em 95% do tempo, mensurada em condições estáticas (JOHN DEERE, 2013). No Brasil existe uma gama de empresas que fornecem esse tipo de equipamento, entre elas, destacam-se empresas do setor de produção de máquinas e implementos agrícolas que nas vendas de suas máquinas fornecem a possibilidade da tecnologia de auto direcionamento com um custo inferior em relação á aquisição da tecnologia de forma individual, onde esse custo pode variar cerca de até 40% do preço da aquisição do equipamento. Atualmente as empresas consumidoras dessa tecnologia vêm comprando um volume elevado desses equipamentos e esquecendo a necessidade da avaliação de acurácia em operação de forma periódica dentro de suas unidades de negócio, pois pode ser afetado devido alguns componentes da maquina em uso estarem danificados ou em mau estado de conservação. Estudos já foram realizados, e segundo BAIO et. al. (2011) em uma avaliação de acurácia no direcionamento de campo com piloto automático realizado na operação de plantio mecanizado na cana de açúcar, o uso do RTK ofereceu uma acurácia de 0,033 m entre as passadas, dados obtido através de uma planilha eletrônica desenvolvida por POVH et al (2007) para determinar o cálculo do erro de paralelismo em trajetos retilíneos. Outro estudo realizado por BAIO (2012), utilizando novamente uma planilha eletrônica, demostrou que com a utilização do piloto automático na colheita noturna de cana, foi possível aumentar a qualidade das passadas nas linhas, mas não ocorreram ganhos significativos em perdas e rendimento operacional. Tendo em vista estes parâmetros, o objetivo deste trabalho é estimar a acurácia entre as passadas do piloto automático elétrico RTK, na operação de cultivo na cultura de cana-deaçúcar (Saccharum spp.), por meio da comparação dos dados planejados no escritório e dados coletados do trabalho realizado no campo por meio de um software de SIG (sistema de informações geográficas) gratuito, ao invés do uso de planilhas eletrônicas. 2. MATERIAL E MÉTODOS A área onde foi realizada a coleta dos dados para estudo da acurácia das passadas com a utilização do piloto elétrico RTK, ocorreu na fazenda Tição, zona 1060, talhão 4 e 5 de propriedade do Grupo Agroterenas Cana S/A, unidade Paraguaçu Paulista, localizada no município de Paraguaçu Paulista, estado de São Paulo, com coordenadas latitude , longitude , altitude de 615 metros, com 4,5 % de declividade, com área total de 3,7 ha. Foi utilizado um trator da empresa fabricante John Deere S/A, modelo 6180 J com potencia de 180 CV, acoplado ao implemento de três pontos denominado cultivador de cana 2

3 soca, da empresa Sollus S/A. O piloto elétrico utilizado é fabricado pela mesma empresa do trator, modelo piloto elétrico ATU200 (AutoTrac Universal) que é instalado diretamente na barra de direção do trator. Para funcionamento do Piloto Automático elétrico ATU foi necessário os seguintes equipamentos instalados no trator: Monitor GS John Deere; Receptor GNSS Starfire 3000 John Deere e Rádio; Receptor John Deere; Sistema comando elétrico ATU200 John Deere. Devido Grupo Agroterenas Cana S/A unidade Paraguaçu Paulista possuir área produtiva de mais de 40 mil hectares, houve a necessidade de instalar duas bases fixas de RTK com raio de 20 km para cobrir com precisão todas as fazendas. As bases fixas foram instaladas em pontos estratégicos para que não haja degradação do sinal emitido pelas mesmas (Figura I) Figura I - Localização e raio de 20 km das bases fixas e em destaque o local do experimento. Fonte: Agroterenas Cana S/A, As linhas planejadas no escritório são linhas levantadas há um ano com utilização de GPS RTK do mesmo modelo em estudo, demarcadas na operação de quebra lombo em trajetos retos e curvos, onde trator passa com o equipamento cultivador de cana planta, e nivelar as entre linhas da cana de açúcar, rebaixando as bordaduras do sulco abertos no plantio. Os dados das linhas de trabalho são descarregados por meio de um pen drive e 3

4 levados para o escritório para processamento no software APEX (JOHN DEERE, 2013), e processados no software AutoCad 2013 Civil 3D, (AUTO DESK, 2013) com ajuda da interface do software AGROCAD (TEC GRAFI, 2013). No processamento são retirados os erros de fim de rua, curvas improváveis, e erros relacionados aos operadores por não desligamento do equipamento no final da rua. As linhas de trabalho planejadas foram inseridas no monitor GS por meio de um pen drive. Essas linhas planejadas foram utilizadas no piloto automático na operação do cultivo e simultaneamente coletadas as linhas da operação realizada para comparativo de ambas. Após o trabalho realizado os dados foram novamente descarregados da maneira anterior mencionado e salvos em arquivos SHP (Shape File) para abertura no software Quantum GIS 1.8 Lisboa (QUANTUM GIS, 2013), software de SIG disponível de uso gratuito. FIGURA II - Demonstração das linhas planejadas e realizadas Com as duas linhas traçadas (projetadas e realizadas Figura II) por meio da ferramenta de Poliygonizer disponível no plug-ins do software Quantum GIS foi possível a criação de polígonos (Figura III). Além da criação dos polígonos, automaticamente o software também criou os perímetros dos mesmos. 4

5 FIGURA III- Demonstração dos polígonos criados Após a criação dos polígonos foi possível calcular a área dos mesmos com a ferramenta Calculadora de Campo disponível nos atributos do software Quantum GIS. Logo em seguida após os cálculos das áreas, e utilizando o perímetro de cada polígono, foi possível calcular a acurácia entre as passadas projetadas e realizadas utilizando o seguinte calculo na própria Calculadora de Campo do software: Erro médio estimado = Área /(perímetro/2) Em que, Erro médio estimado= Acurácia entre as passadas em metros. Área= Área em m² de cada polígono; Perímetro= Perímetro em metros de cada polígono. 2 = Utilizado para divisão do perímetro em uma linha media em metros. Exemplo de resolução: Polígono de área = 0,12 m² e perímetro de 6,25 m. Cálculo: Erro médio estimado = Área /(perímetro/2) Erro médio estimado =(0,12/(6,25/2)) Erro médio estimado =(0,12/3,125) Erro médio estimado = 0,038 m. 5

6 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO Com a realização do cálculo na Calculadora de Campo do software para todos os polígonos criados, foi elaborada uma analise estatística dos dados da acurácia estimada, obtendo a análise descrita na Tabela I. TABELA I- Estatística descritiva dos dados da acurácia estimada Parâmetros Resultados Media (m) 0,048 Desvio padrão (m) 0,059 Coeficiente de Variação (%) 12,400 Soma (m) 16,021 Mínimo (m) 0,002 Máximo (m) 0,475 Contagem 332 Número de valores únicos 332 Intervalo (m) 0,475 Mediana (m) 0,033 Por meio da análise da estatística descrita da Tabela I foi possível verificar que o desvio padrão é relativamente baixo, aproximadamente 0,06 m, demonstrando que existe homogeneidade entre os erros das passadas, ou seja, a correção do desvio do equipamento da linha projetada é realizada de forma regular, evitando que os erros entre as passadas criassem pisoteio nas fileiras de plantio. Este comportamento também pode ser observado pelo coeficiente de variação de 12,4%, considerado baixo para condições de campo(pimentel Gomes, 1990). O maior erro apresentado foi de 0,47 m, obtido pelo valor Máximo, ocasionado pelo possível desligamento do piloto automático quando em operação na coleta dos dados, trabalhando com o direcionamento manual da máquina. Na verificação da mediana, verifica-se que 50 % dos valores encontram-se abaixo de 0,033 m, acurácia próxima do estudo realizado por BAIO et. al (2011), na operação de plantio mecanizado de cana de açúcar. Em relação à acurácia média, observa-se que os valores se encontram superior ao estudo de BAIO et. al (2011), cerca de 0,015 m. Esse erro superior pode estar relacionado devido a diferença de velocidade entre as duas operações, sendo que no plantio mecanizado de cana de açúcar a velocidade média é de 1,6 m s -1 (5,6 km h -1 ), enquanto que na operação realizada neste estudo a média é de 2,6 m s -1 (9,5 km h -1 ), caracterizando condições de trabalho distintas, tanto na frequência de coleta de coordenadas que foram geradas as linhas (1 ponto por segundo), quanto na frequência de correção de sinal. 6

7 4. CONCLUSÕES Com o estudo realizado na operação de cultivo com utilização de piloto automático elétrico, foi possível estimar o erro médio através do programa de SIG gratuito Quantum GIS Lisboa 1.8, conferindo ao uso do piloto a acurácia estimada de 0,048 m das linhas programadas e as realizadas, mas ainda são necessários estudos comparando-o com outros métodos, principalmente com o uso de planilhas eletrônicas que calculem trajetos retos e curvos de forma simultânea. Esta análise auxilia a empresa ter como base um método para avaliação dos demais pilotos automáticos em operação, onde por meio de uma média das acurácias será possível identificar erros de paralelismo fora de um padrão e descobrir as causas do mau funcionamento dos equipamentos. 5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS AUTO DESK. - AutoCad Civil 3D. Disponível em: <:// Acesso em: 30 fev BAIO, F. H. R. e MORATELLI, R. F.- Avaliação da acurácia no direcionamento com piloto automático e contraste da capacidade de campo operacional no plantio mecanizado da cana-de-açúcar. Eng. Agríc. 2011, vol.31, n.2, pp ISSN Disponível em: < Acesso em: 12 Agos BAIO, F. R. H Evaluation of an auto-guidance system operating on a sugar cane. Disponível em: < Acesso em: 22 Mar JOHN DEERE. AMS Soluções em Gerenciamento Agrícola. Disponível em: < Acesso em: 30 fev PIMENTEL GOMES, F. Curso de estatística experimental. 13. ed. Piracicaba: Nobel/USP- ESALQ, p. POVH, F.P.; SPEKKEN, M.; SALVI, J.V.; MACHADO, T.M.; MOLIN, J.P. Metodologia para análise de paralelismo em sistemas de orientação utilizando planilha eletrônica. In: simpósio internacional de agricultura de precisão, 4., 2007, Viçosa. Anais... Viçosa: UFV, CD-ROM. QUANTUM GIS. Quantum GIS 1.8 Versão Lisboa Disponível em: < Acesso em: 06 mar SILVA, C.B.; MORAES, M.A.F.D.; MOLIN, J.P. Adoption and use of precision agriculture technologies in the sugarcane industry of São Paulo state, Brazil. Precision Agriculture, v.12, n.1., p.67-81,

8 TRIMBLE, G Tecnologia de GNSS. Disponível em: < guidance.aspx/> Acesso em: 22 fev TEC GRAFI. Agrocad Cana de Açúcar Disponível em: < Acesso em: 30 fev