Pályi Béla2 - Borzák Ferenc1- László Alfréd2 - Gaál András1 Helyspecifikus vasúti gyomszabályozás real-time közvetlen adagolású rendszerrel Site specific railway weed control with real-time direct injection system
[email protected] 1G&G 2PE
Kft. Szeged
Georgikon Kar, Agrárműszaki Tanszék
1. Bevezetés
A kettős cél - környezetünk védelme, ill. a növényvédelmi munkák hatékonyságának, minőségének biztosítása – megköveteli a hatóanyag felhasználás csökkentése mellett a kijuttatás pontosságának javítását. Ehhez elengedhetetlen az alkalmazástechnikai eljárások továbbfejlesztése, az új, korszerű műszaki megoldások bevezetése, a veszteségek csökkentése, a célzott kijuttatás biztosítása.
A peszticidek mezőgazdasági alkalmazása mellett egy speciális, de szintén fontos terület a vasúti pályák gyommentesítésének megoldása. A G &G Kft. Szeged 1997-től végzi a magyar vasúton saját fejlesztésű berendezéseivel a gyomirtási szolgáltatást. A folyamatos fejlesztő munka eredményeként – egyetemi kutatóhelyekkel (Keszthely, Szeged) együttműködve – a hagyományos, nagy vegyszerfelhasználású berendezésből egy real-time rendszerű, környezetkímélő, precíziós, célzott permetezést biztosító permetező vonatot alakítottak ki. Hasonló elven működő vasúti permetező rendszert az EU-n belül nem találunk. Ezt a rendszert egy sikeres szakmai rendezvény keretében 2008. június 12-én, Brüsszelben az EU szakbizottság támogatásával be is mutatták az európai vasúttársaságok képviselői részére. A technológia európai elismerését jelzi, hogy 2008 óta több EU tagállam (Ausztria, Belgium, Dánia) rendelte meg vasúthálózatának gyommentesítését az általuk megépített, felszerelt vasúti permetező berendezéssel.
Az EURÓPAI PARLAMENT és az EU TANÁCSA a peszticidek fenntartható használatának elérését célzó közösségi fellépés kereteinek meghatározásáról szóló 2009/128/EK IRÁNYELVE 8. cikkének értelmében a tagállamok 2016. november 26-ig biztosítják, hogy a peszticidek kijuttatásához használt, vonatra szerelt permetező berendezések vizsgálata legalább egyszer megtörténik. A tagállamok biztosítják továbbá, hogy az említett berendezéseket rendszeres időközönként megvizsgálják. Az Irányelvek alapján Magyarországon is előkészítés, végrehajtás alatt van a vasúti járművekre szerelt permetező berendezések időszakos felülvizsgálata vonatkozásában a követelmények és a vizsgálati módszerek kidolgozása, elfogadása, majd a növényvédelmi tevékenységről szóló 43/2010. szakminisztériumi rendelet módosítása.
Még a végleges hazai követelmények rendeletként történő megjelenése előtt a G&G Kft. egy közel féléves szakmai, módszertani előkészítő munka után hazánkban először végeztette el a 2009/128 EK Irányelvvel összhangban a teljes vasúti permetező berendezés időszakos műszaki felülvizsgálatát (2014. június 24-július 9.),
658
majd vasúti pályán a kijuttatás és a gyomfelismerés, detektálás pontosságának, megismételhetőségének tesztelését (2014. augusztus 26-29.). A szükséges laboratóriumi és üzemi vizsgálatokat magyar-német kutatói együttműködés keretében, az akkreditált laboratóriummal rendelkező PE Georgikon Kar Műszaki Tanszéke (Keszthely), a JKI Institut für Anwendungstechnik im Pflanzenschutz (Braunschweig), továbbá szakértőként a PE ny. tanszékvezetője (dr. László Alfréd) végezte el. Az időszakos felülvizsgálati mérések adatai feldolgozásra, kiértékelésre kerültek, a zárójelentések elkészültek. A kijuttatás, gyomfelismerés pontosságának újszerű vizsgálati módszeréről az európai SPISE 5. Workshop (2014. október 15-17, Montpellier) keretében beszámoltak.
A permetező vonat műszaki jellemzői
A permetező rendszer egy optikai alapú kamerás gyomfelismerő egységből, a permetező hidraulikus berendezésből és a vezérlő, ill. adatfeldolgozó, dokumentáló számítógépes alrendszerből áll. Működési alapelve: a tiszta vízáramba közvetlenül a kiadagoló szórófejek előtt, a kívánt arányban adagolják be a szükséges vegyszert, a gyomfelismerő rendszerrel permetezési sávonként detektált gyomfoltra, real-time üzemmódban (1. ábra).
1. ábra: G&G permetező vonat
Tehát a folyadékrendszer a közvetlen hatóanyag-adagolás elvének megfelelően lett kialakítva. A vonat 60 m3-es tartálykocsija csak tiszta vizet szállít, a permetlé összetétele a helyi gyomborítottságnak megfelelően menet közben változtatható úgy, hogy négy különböző hatóanyag kombináltan, vagy külön-külön kijuttatható.
A szórószerkezettel a kezelendő célfelületen (B=6,4-8,1m között), közel azonos keresztirányú felbontás mellett 9 permetezési sávot alakítottak ki (bal padka, bal rézsű, bal váll, bal sín, sínköz, jobb sín, jobb váll, jobb rézsű, jobb padka). A vasúti pályán a permetezés 15 – 60 km/h sebességtartományban végezhető, ennél nagyobb sebesség esetén fokozott elsodródással kellene számolni. A nagy sebességtartomány áthidalása érdekében a szórószerkezet 4-4 szórófejet működtető 9 sorból áll, amelyeken belül a sebességtől függően a szükséges szórófej méretlépcsőt („15” – „30” – „50” – „70”-es fúvókák)működtetik. Egy második padka és rézsű szórófej kombinációs sor is kiépítésre került, vízszintes pályaszakaszok kezelésére (2. ábra).
659 659
2. ábra: 9 szakaszos permetezőkeret rézsű és sík permetezésre
A javasolt átlagos szórásnorma 300-400 l/ha, a permetezési nyomás 1-3,5 bar. A négy vegyszer folyadékköre azonos felépítésű: tartályokból membránszivattyúk biztosítják a hatóanyagok betáplálását egy közös nyomócsőbe, majd szektoronként a szükséges vegyszermennyiséget tömlős szivattyúk megtett fordulatszámával állítják be.
A vonatszerelvény éjszakai munka végzésére is alkalmas, mivel vezérlése automatikus, az esetleges meghibásodások kijelzésre kerülnek. A gyomnövények állomány kezelésénél az éjszakai munkavégzés előnyös, mert a gyomok felismerésében a napfény visszatükröződés nem okoz problémát.
A vonatokon állandó meteorológiai mérés és adatrögzítés történik. A szél sebességét és irányát, a levegő hőmérsékletét és páratartalmát folyamatosan mérik, ha elér egy kritikus értéket, a munkát beszüntetik.
A vonatokkal végzett posztemergens kezeléseknél saját fejlesztésű gyomfelismerő rendszert szereltek fel. A rendszer menet közben automatikusan ellenőrzi a pályatestet, és permetezést csak ott hajt végre, ahol gyomnövény található. Ez a valós idejű gyomfelismerés és sávos gyomfolt kezelés környezetvédelmi szempontból a legigényesebb feltételeket is kielégíti, mivel egy vegyszertakarékos, helyspecifikus eljárástechnológiát valósít meg. A munkák megkezdése előtt a permetező egységek szóráskép ellenőrzését elvégzik, és a szükséges korrekciókat végrehajtják.
Az alacsony permetlé nyomás, továbbá az alkalmazott réses fúvókák nagy kilépőnyílása miatt durva cseppek képződnek, ezért az elsodródás veszélye csökken. A keletkező 700-1050 µm-es térfogati közepes cseppátmérő mellett a megengedettnél nagyobb permetlé elsodródás nem lép fel. A környezetvédelmi szempontból veszélyes időszakban még elsodródás gátló szert is használnak.
660
2. Vizsgálati módszerek
Műszaki felülvizsgálat
A vizsgálatokat a Pannon Egyetem Georgikon Kar Agrárműszaki Tanszéke (PE GK AMT) végezte az akkreditált diagnosztikai laboratóriumában rendszeresített mérőberendezésekkel, a megbízó G&G Kft. szőregi és makói telephelyén, 2014.06.24.-07.09. közötti időszakban, az EN 13790 ill. annak folytatásaként kiadott EN/ISO 16122 szabvány alapján. A G&G Kft. permetező vonatának vizsgálatánál/ellenőrzésénél a növényvédőgépek időszakos ellenőrzésére Németországban érvényes követelményeket (JKI-Irányvonalak 3-1.0 „A gyakorlatban üzemelő növényvédőgépek időszakos ellenőrzésének jellemzői”, közzétéve a Szövetségi Értesítőben 2013. január 24.-én) is figyelembe vettük.
Vizsgálati feladatok: - Funkcionális működési vizsgálatok (tömítettség, kapcsolhatóság, szabályozhatóság, mérőberendezések leolvashatósága). - Szivattyúk adagolási teljesítmény mérése három sebesség értéknél (15-30-60 km/h). - Manométerek mérete, osztása, pontossága szekciónként. - Nyomásesés és nyomásingadozás ellenőrző mérése keretszakaszonként, 3 sebességfokozatban. - Szórókeretszakaszok munkaszélességének, elhelyezésének ellenőrző mérése. - Fúvókák folyadékadagolásának mérése, értékelése. - Keresztirányú eloszlás vízszintes középső pályaszakasz teljes szélességénél. - Vegyszeradagolás pontossága 3 sebességnél, keretszakaszonként, ill. átlagosan.
Gyomfelismerés, foltpermetezés pontossága
A vizsgálati módszerre elfogadott szabvány nem állt rendelkezésünkre, így első lépésben egy szakértői tervjavaslat készült, amelyet a közreműködő kutatóhelyek (PE Georgikon Kar, ill. JKI, Braunschweig) egyeztetése alapján pontosítottunk, véglegesítettünk. Tesztpályaként 3 db, egyenként 150 m hosszú, előzetesen gyommentesített mintaterületet alakítottunk ki (helyszín: Deszk, Csongrád megye). A mintaterületekre szekciónként (permetezési szakaszonként) 1-1 manuális mintatérkép alapján pontosan pozícionálva helyeztük el a műfüves mintalapokat, amelyeknek igen-nem lepermetezését ellenőriztük, értékeltük. A mintalapok változó méretűek voltak (3x3 cm, 5x5 cm, 10x10 cm, 20x30 cm, 40x30 cm). A műfüves mintalapok mellett, egy-egy vizsgált paraméter esetében vízérzékeny papírt, ill. filterpapírt (0,25% Nigrosin jelzőanyaggal) alkalmaztunk (3. ábra). A permetezési sebesség 40 km/h (minimális érzékenység meghatározásánál 40 és 60 km/h), a szórásnorma 350 dm3/ha volt, mintaterülettől függően pedig mérésenként 95–37-37 mintalapot használtunk. A vizsgálatokat négy napszakban (hajnalban, délben, szürkületkor, éjszaka) megismételtük, így a különböző fényviszonyok hatása is tesztelhetővé vált.
661 661
3. ábra: Mintaterület térkép, műfüves mintalap vízérzékeny papírral
Vizsgálati feladatok, paraméterek: -
-
-
662
Minimális érzékenység (szenzitivitás) mérése. A gyomfolt méretekre a %-os találati arány, ill. a 100% biztonsággal felismert méret megadása szükséges. Mintaterület: műfű, mellette azonos hosszmérettel vízérzékeny papír. Gyomfelismerés pontossága, detektálási hiba vizsgálata, különböző fényviszonyok (napszakok) melletti reprodukálhatósága. A szakaszonkénti igen-nem permetezés találati pontosságának kiértékelése. A manuális (valóságos) gyomtérkép összevethető a tényleges permetezési térképpel, ill. a kamera által felvett gyomtérképpel (4. ábra). Mintaterület: műfű, mellette filterpapír. A permetezés hosszirányú eloszlásának vizsgálata, az elé- ill. utópermetezés mérése. Mintaterület: műfű, előtte és utána is 4-4 m filterpapírral. A permetezés keresztirányú eloszlásának vizsgálata. Mintaterület: műfű filterpapírral (a pályára merőlegesen kihelyezve teljes munkaszélességben). A GPS vezérelt ki/be kapcsolási pontosság vizsgálata (műtárgyaknál, vasúti átjáróknál). Jelzővonal: a kapcsolási pontoknál 8-8 m filterpapír haladási irányban.
4. ábra: Detektálási hiba vizsgálata
3. Eredmények
A műszaki felülvizsgálat alapján megállapítható, hogy a vasúti gyomirtó berendezés – figyelembe véve a speciális szakmai feltételeket – kielégíti az ISO, EN szabványok (MSZ EN 12761–2:2001, MSZ EN 13790-1:2003, 2009/128 EK irányelv) általános és a feladatra adaptálható szakmai követelményeit. Automatikus dózisszabályzással igény szerint teljes felületkezelést, vagy gyomfelismeréssel szelektív, helyspecifikus, szakaszos foltkezelést végez. Így biztosítható a vegyszertakarékos, precíziós, környezetkímélő üzemmód. A berendezés megfelelő töltőberendezés, adalékolt bekeverő, öblítővizes tisztítási, szivattyú, ill. manométer pontosság, szórófej adagolás eltérés, keresztirányú szórásegyenetlenség jellemzőkkel, ill. funkciókkal rendelkezik. Például: -
a szórófejek tényleges teljesítménye a műszaki táblázatban megadott névleges értéktől nem tér el jobban, mint az előirt 5%, a keresztirányú szóráskép a középső, vízszintes szakasznál CV 10% határérték alatti eltérést mutatott, az összes vizsgált manométer a skálaosztás pontossági osztály, átmérő és kijelzési pontosság követelményeit kielégíti, a névleges vegyszerdózistól (5 dm3/ha) való mért eltérés átlagosan 2,1%, ami az 5%-os határérték alatti.
A gyomfelismerési, foltpermetezési vizsgálatsor eredményeinek összegzése: -
A gyomfelismerési érzékenység vizsgálatánál a 100%-os biztonsággal felismert mintalap méret 5x5cm volt. Az ilyen, és e fölötti gyomfolt méretekre – délben és délután, 40, ill. 60hm/h-nál, két ismétlés mellett – 96,2%-os találati pontosságot kaptunk.
663 663
-
-
-
A real-time rendszerű, szakaszonkénti igen-nem permetezés találati pontossága a permetezési sávok és napszakok össz eredményének átlagaként számítva 92,7% volt (az 5x5cm-es, és e fölötti mintaterületek vonatkozásában). A gyomfelismerés pontossága, ill. a detektálási hiba szempontjából nem az egyes permetezési sávok, hanem a különböző napszakok (fényviszonyok) mérési adatai között tapasztaltunk nagyobb eltéréseket. A kihelyezett gyomfoltok lepermetezésének találati pontossága szürkületkor volt a legjobb (98,5%), viszont hajnalban, szembe fényben (3. mintaterületen) mértük a rosszabb értékeket. A keresztirányú permetezési sávok tényleges terítési szélességének, pozíciójának beállítása megfelelő pontosságú volt, a névleges értékektől hibahatáron belül tért el.
Irodalomjegyzék •
J.K.Wegener, D. Rautmann, B. Pályi, A. László: Testing of weed seeking systems for spray trains development of a test procedure . Fifth European Workshop on Standardised Procedure for the Inspection of Sprayers in Europe – SPISE 5. 2014. október 15-17, Montpellier
•
Pályi: Requirements and development challenges of railway weed control Remedies. Herbicides on Railway Tracks-Dangers and Remedies-. Conference, European Parliament, ASP 5E 2. Brussels, 12 june 2008. p. 6-19.
•
Gaál – László – Szatmári – Pályi – Dajka: Precíziós, helyspecifikus növényvédelmi kijuttatástechnika. MTA Agrárműszaki Bizottság Kutatási és Fejlesztési Tanácskozás. Külön Kiadvány p.364-369., Gödöllő, 2004.
•
JKI-Irányvonalak 3-1.0 „A gyakorlatban üzemelő növényvédőgépek időszakos ellenőrzésének jellemzői”, közzétéve a Szövetségi Értesítőben 2013. január 24.-én
•
MSZ EN 13790-1:2003: Mezőgazdasági gépek. Permetezőgépek. Használatban lévő permetezőgépek ellenőrzése. 1. rész: Szántóföldi permetezőgépek.
664
