Фермеры, живущие в сети

В то время как население Земли стремительно увеличивается, фермеры и агропромышленные предприятия стремятся сократить использование ресурсов. В этом им помогает применение технологий точного земледелия. Такие решения позволяют более оптимально расходовать воду, средства химической защиты, минеральные вещества, при этом получать гораздо больший урожай чем при традиционном земледелии.

Как прокормить десять миллиардов

В августе 2016 года Вашингтонское Бюро по численности населения (PRB) опубликовало прогноз, согласно которому население Земли достигнет 10 млрд человек к 2050 году. ООН к тому же времени прогнозирует рост мирового производства продовольствия на 70%, так как численность жителей планеты достигнет 9,6 млрд.

Такой рост численности населения приведет к усугублению проблем, связанных с доступностью продовольствия и питьевой воды в отдельных регионах мира. Ранее ООН подсчитало, что около 70% всей расходуемой пресной воды идет на производство сельскохозяйственной продукции. Выращивать агрокультуры к 2050 году, из-за нехватки плодородных земель, придется даже в неблагоприятных для сельского хозяйства территориях: пустынях, северных территориях и т.д.

Это заставит фермеров, работающих по старинке, использовать технологии Интернета вещей и точного земледелия. Усовершенствование технологий в сфере сельского хозяйства позволит России добиваться большей, чем сейчас, урожайности, даже в условиях Крайнего Севера. 

Климат России – драйвер роста для точного земледелия

Решения в сфере Интернета вещей для точного земледелия представлены системами автопилотирования сельскохозяйственной техники, самоуправляемыми тракторами, датчиками, передающими информацию по беспроводным сетям, сеялками с ГНСС и т.д.

Чтобы конкурировать с другими странами в плане производства сельскохозяйственной продукции, отечественным фермерам придется перенимать технологии у тех стран, где уже смогли вопреки суровым условиям добиться неплохих показателей в сельском хозяйстве. Например, земли Ближнего Востока отличаются засушливостью и жарой. В Израиле около половины производителей томатов и хлопка используют систему Phytech’s PlantBeat, чтобы в оперативном режиме отслеживать показатели влажности воздуха, почвы, температуру грунта и воздуха, а также некоторых других важных для получения более высокого урожая агрокультур параметров.

Для этого к каждому растению или к небольшой площади земельного участка с посевами устанавливают беспроводные датчики. Устройства отправляют информацию на облачный сервер. Оператор своевременно получает данные по каждому из участков или растению (в зависимости от реализации решения), а также рекомендации по оптимальному внесению удобрений, средств химической защиты, поливу и т.д. 

Эффекты от точного земледелия

Аналитики выделяют несколько основных причин, по которым фермеры заинтересованы во внедрении технологий точного земледелия.

• Оптимизация операционных расходов. Выявление неоднородностей отдельных точек земельного участка позволяют понять, как лучше такой участок использовать. Для этого с помощью датчиков анализируются такие показатели почвы, как влажность, кислотность, наличие минеральных веществ и т.д. С учетом полученной информации для каждого квадрата участка подбирается агрокультура, которая даст большую урожайность с учетом характеристик поля. К тому же фермерам нет необходимости в приобретении большого количества минеральных удобрений.

• Борьба с вредителями. Датчики могут анализировать не только характеристики почвы, но и фиксировать количество вредителей, их виды, в автономном режиме (например, при приближении жучка к датчику) распылять средства химической защиты растений. По принципу наземных датчиков работают дроны, которые ведут самостоятельную охоту на вредителей, подлетая и распыляя небольшие дозы яда прямо на насекомых. Аграрии в этом случае экономят на внесении средств химической защиты: теперь нет надобности обрабатывать весь участок.

• Экономия воды. Системы интеллектуального полива, базирующиеся на применении датчиков, могут в определенное время суток по расписанию или по достижению определенных значений влажности почвы и температуры воздуха поливать сельхозугодия.

• Хранение урожая. С помощью современного оборудования, подключенного к сети проводным или беспроводным способом, можно по расписанию или в режиме реального времени производить замеры влажности и температуры в помещении. Точная настройка автоматики с учетом характеристик хранимых овощей или фруктов приводит к более длительной сохранности урожая. К тому же такие системы позволяют обнаруживать загнивание, если овощи или фрукты хранятся в больших навалах, а не расфасованы по индивидуальным упаковкам или коробкам.

Комплексный подход к точному земледелию

Комплексный подход к точному земледелию всегда начинается с планирования. Агрономам необходимо подсчитать, сколько будет задействовано ресурсов для подготовки почвы, посевной и уборочной кампаний, средств химической защиты растений и т.д. Агрегированная информация используется для того, чтобы максимально точно оценить оптимальную густоту посева, рассчитать нормы внесения удобрений и средств защиты растений, точно спрогнозировать урожайность и т.д.

Системы определения характеристик почвы

Функционирование таких систем основано на применении датчиков. Устройства, установленные в землю в контрольных точках, выявляют неоднородности (рельефа, типа почв, освещенности, погоды, количества сорняков и паразитов).

Исходя из данных анализа, агрономы самостоятельно решают, какие агрокультуры посадить на каждом участке, а устройства помогают вырабатывать рекомендации по уходу за посадками. На одном поле, но в разных участках, могут быть посажены различные агрокультуры.

Мониторинг состояния посевов

Мониторинг текущего состояния посевов и анализ многолетних данных позволяет загружать информацию о текущей ситуации на поле. Агрономам остается лишь следовать рекомендациям, полученным на основе спутниковой съемки, моделирования роста растений и возможного развития их болезней.

Системы интеллектуального полива

Датчики таких систем могут быть установлены в контрольных точках как в открытом, так и закрытом грунтах. Они передают данные с помощью модемов на облачные сервера. Как правило, для организации передачи данных используются сети Интернета вещей или частоты нелицензируемого спектра. Это позволяет передавать информацию на расстоянии до 50 км от базовой станции.

Продвинутые оросительные системы учитывают такие параметры, как характеристики почвенного слоя, типы и фазы роста агрокультур. Только при учете всех факторов включается система полива. Установленные в землю датчики фиксируют, когда почвенный слой достаточно увлажнен. После чего полив прекращается.

При ручном поливе может возникнуть переувлажнение почвы и избыточная циркуляция воды. Последняя приводит к эрозии почвы. Это значительно сокращает расходы на ручной полив, а также приводит к оптимизации использования воды.

Спутники посевной и уборочной кампании

Благодаря технике, оснащенной спутниковыми бортовыми приемниками, фермеры способны контролировать процесс высева агрокультур. Весь процесс засева может быть полностью автоматизирован и отслеживается по эффективности засева. Так же полностью автоматизирован маршрут, обеспечивается прямолинейность прохода посевного аппарата, фиксируются малейшие отклонения машины от заданной траектории движения и в режиме реального времени возможна корректировка движения.

ПО, используя интерактивные карты и ГНСС-данные, позволяет наиболее точно вносить минудобрения и производить обработку агрокультур средствами химической защиты.

При внесении удобрений и химикатов при посевной деятельности системы ГЛОНАСС и ПО осуществляют максимально точную настройку внесения удобрений и опрыскивания сельскохозяйственных культур основываясь на данных поступающих от бортовых датчиков с/х машин, интерактивных карт посевных площадей и спутниковых систем.

С помощью спутниковых карт определяется порядок сбора урожая с самых «зрелых» участков, планируется и отслеживается маршрут сбора и даже скорость движения уборочных комбайнов. Процесс полностью автоматизирован и контролируется диспетчером в режиме реального времени.