Преимущества применения IoT-решений в растениеводстве

13 мая в 17:30

436

Преимущества применения IoT-решений в растениеводстве

С активным внедрением IoT-решений, технологий машинного обучения и искусственного интеллекта эксперты связывают следующий эволюционный скачок отрасли к интеллектуальному сельскому хозяйству Agriculture 5.0. Технологии "интернета вещей" выводят растениеводство на новый уровень автоматизации, позволяя управлять сложными производственными процессами (без вмешательства оператора) на основе больших данных и координировать действия разных устройств.


Технология Internet of Things (или интернет вещей) позволяет собирать в едином облаке со всех сенсоров и датчиков информацию об условиях роста, состоянии растений и производственных процессах. Благодаря IoT исключается наличие изолированной информации. Концепция совместной рабочей среды для умных технологий, позволяет автоматизировать принятие решений основанных на множестве показателей.

К примерам рабочих решений использующих IoT в растениеводстве можно отнести:

  • автоматизацию полива культур на основе показателей водообеспеченности растений;
  • питание растений в контролируемых средах (теплицах, вертикальных фермах);
  • логистику и контроль работы полевой техники;
  • складской учёт топлива и ресурсов;
  • точный посев и дифференцированное внесение СЗР.

IoT-технологии позволяют получать радиосигналы с тысяч устройств (например, GPS-трекеров, датчиков влажности почвы) характеризующихся низким энергопотреблением и большим сроком службы. Вся информация аккумулируется в облачном хранилище данных для удалённого доступа. Данные о погоде, стрессовом состоянии культур, засорённости полей больше не хранятся в устройствах их получивших, в ожидании анализа. Умные технологии обрабатывают собранную информацию в режиме реального времени, принимая решения о питании или защите культур. Аграрию остаётся лишь настроить систему, вмешиваясь в её работу в случае возникновения форс-мажорных обстоятельств (о возникновении которых система оповестит с помощью сообщения).

Технология передачи данных

До появления IoT-технологий информация собиралась и хранилась внутри устройств (например, полевых метеостанций) в ожидании человека, который её извлечёт и найдёт способ использовать. Сегодня есть несколько способов беспроводной передачи данных, которые не требуют больших затрат энергии и не перегружают трафик. 

Для передачи данных в облако может использоваться спутниковый или сотовый сигнал. Сами же датчики передают измерения с помощью радиосигналов. Более новый способ передачи данных с помощью технологии модуляции LoRa (Long Range). Для обмена данными используются безлицензионные субгигагерцевые радиодиапазоны со скоростью передачи не более 27 Кбит /c.

Сколько измерений нужно для интеллектуального земледелия?

Проще говоря, IoT — это сеть для "общения" устройств, которая позволяет оставаться на связи тысячам всевозможных датчиков, выступающих органами чувств агрария. Один только опрыскиватель John Deere новой модели имеет 400 различных датчиков для обеспечения работы по дифференцированному внесению СЗР. Информация с этих датчиков не только используется в работе, но и передаётся на облако для анализа. Для передачи такого объёма данных техника компании оборудуется модемами 4G, а сам трактор становится коммуникационным центром. Количество показаний датчиков, передаваемое за одну секунду с одного модема, может достигать 2 тыс., а со всех машин компании передаётся 10-15 млн. измерений в секунду. Для сравнения, количество сообщений в Twitter "всего" 6 тыс/сек.

Учёные напоминают, что между количеством нейронов и умственными способностями живых организмов нет прямой взаимосвязи. Так и сельское хозяйство не станет интеллектуальным только от увеличения количества измерений. Интеллектуальным его сделают программные продукты, которые будут руководствоваться большими данными в принятии решений. Уже сегодня на рынке много успешных кейсов применения технологий сбора и передачи данных с помощью IoT для последующей работы с ними.

Анализ данных для точного посева

На примере одной лишь операции точного высева можно увидеть, как технологии обмена данными делают её максимально автоматизированным процессом, который практически не требует вмешательства оператора. Автоматически, в зависимости от показателей тензометрических датчиков, изменяется прижимное усилие высевающих секций на почву; скорость движения трактора, определяемая с помощью GPS-трекера, влияет на работу автономного электропривода высевающего аппарата; зафиксированный повторный проход сеялки по одному ряду проводит к автоматическому отключению секции. Помимо этого контролируется количество зерна в бункере, прохождение семян через камеру высевающего аппарата и все данные обрабатываются в реальном времени и непосредственно влияют на работу сеялки.

Оптимизация полива

Согласно исследованиям 70% всего объёма использования водных ресурсов приходится на сельскохозяйственные нужды. С увеличением производства продуктов питания для растущего населения, у нас просто может не оказаться воды для пропорционального увеличения водопотребления. Сегодня рациональное использование воды во многом возможно благодаря работе с данными: датчиков влажности почвы, полевых метеостанций (измерение количества осадков), спутникового мониторинга (показатель эвапотранспирации), аэрофотосъёмки (стрессовое состояние растений). Разные ПО, работая с этими данными, рассчитывают поливную норму для создания оптимальных условий роста растений, уменьшая общее потребление воды хозяйством. 

В соответствии с картой-заданием загруженной на бортовое устройство дождевальной машины, будет меняться скорость движения, а с ней и норма вылива. В нашей стране автоматизация полива и питания растений применяется для малообъёмных производств — на вертикальных фермах, в теплицах и реже ягодных фермах. Высокий инвестиционный порог вхождения не позволяет масштабировать применение технологий на больших площадях выращивания, но в странах США и Европы имеется положительный опыт такой работы.

Сбор данных для картирования

Оптимальный способ работы с большим количеством данных в сельском хозяйстве — это картирование. Человеку проще всего воспринимать информацию о состоянии посевов, влажности почв, засорённости полей в виде цветных карт. Способность датчиков и сенсоров обмениваться информацией об измеренных параметрах с обязательной геопространственной привязкой позволяет создавать карты урожайности, удобрения, внесения СЗР, полива, посева на основании измерений датчиков установленных на полевой технике.

История выполнения любой операции сохраняется в облаке для создания соответствующей карты и её последующего анализа, как самим аграрием, так и ПО, которое работает со слоями данных. Для комфортной работы с этой информацией механизаторы в качестве дополнительных мониторов устанавливают iPad в кабинах тракторов и комбайнов. Всё что нужно, наличие покрытия и модема. Наличие принимающего сигнала также подтверждается датчиками.

IoT-технологии уменьшают время реакции на симптомы

Создание единого информационного пространства для всех устройств означает, что ни один тревожный "симптом" не останется без внимания. В случае прогнозирования ночных заморозков или аномально высоких температур система может самостоятельно принять решение о необходимости полива, а аграрий получит соответствующие оповещения с возможностью дистанционно внести изменения в график полива.

В режиме реального времени можно выполнять мониторинг популяций насекомых-вредителей. Для этого по полю устанавливаются феромонные ловушки с фотокамерами, отправляющие снимки на облако для анализа ПО, которое фиксирует динамику распространения насекомых и мгновенно предупредит в случае превышения допустимого количества особей с указанием проблемных зон поля.

Капитализация рынка

Согласно отчёту об исследовании рынка, опубликованному MarketsandMarkets,  ключевыми отраслевыми игроками в сельскохозяйственном  IoT являются Deere & Company (США), Trimble (США), Raven Industries (США), AGCO Corporation (США), AgJunction Inc. (США), DeLaval (Швеция), GEA Farm Technology (Германия), Lely (Нидерланды), Antelliq (Франция).

Согласно исследованию Meticulous Research, ожидается, что рынок IoT в сельском хозяйстве за 2019-2027 гг. будет расти в среднем на 15,2%, составив $32,75 млрд. к концу прогнозного периода (включая область животноводства). С возрастающей автоматизацией производства и внедрением автономных, беспилотных технологий и робототехники продолжит расти и капитализация рынка IoT-устройств обеспечивающих коммуникацию и обмен данными. Различные компании работают над программными продуктами для объединения и обеспечения совместной работы всех решений в хозяйстве. 

Новые IoT-решения уже сегодня позволяют отрасли повышать операционную эффективность, уменьшить расход ресурсов, сократить затраты и за счёт более качественного выполнения операций получать лучшую итоговую урожайность.

Заметили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter, чтобы сообщить нам.


AgriGeek

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

bn

Вверх