Сельское хозяйство «больших данных»

Сельское хозяйство «больших данных»
Александр Клочков, Алексей Жуков
Опубликовано в №12 (140), декабрь

От точного земледелия к умному сельскому хозяйству — в таком направлении движутся ведущие производители сельхозтехники. Практически каждый из них представил на AGRITECHNICA-2013 компьютеризированные новинки, способные менять настройки и регулировки без участия человека. Для выбора оптимальных параметров работы используются как оперативные данные о состояния отдельного поля, так и долгосрочные, описывающие процессы на ферме в целом.

Точное, разумное земледелие в первую очередь основывается на применении информационных технологий. Чтобы выработать правильное обоснованное решение в автоматическом режиме, требуется большой объем данных. Еще буквально пять лет назад построение карт полей с учетом наличия питательных веществ в почве, урожайности, их автоматический мониторинг были весьма дорогим удовольствием. Однако стремительное развитие информационных технологий, электроники приводит не только к совершенствованию устройств, но и к тому, что некогда дорогие решения становятся доступными.

Электронные инспекторы

Пять лет назад аграрии могли рассчитывать только на спутниковые снимки при оперативном мониторинге состояния полей. Сегодня в рамках форума Smart Farming выставки AGRITECHNICA-2013 исследовательская группа в составе нескольких университетов, государственных органов Германии и инженерных фирм представила проект Smart Inspectors. Это система получения оперативных данных, которая включает в себя как воздушные, так и наземные средства сбора информации. Предлагаются различные варианты исполнения. На ультралегкий мультикоптер, традиционный беспилотный летательный аппарат и легкие самолеты устанавливается компактный сенсорный блок с радарами, а также с гипер- и мультиспектральной камерой. На основе спектрального анализа рассчитывается содержание питательных веществ в почве, уровень развития и питания растений, урожайность и т. д. Воздушных «инспекторов» дополняют наземные: закапываемые датчики с беспроводной связью, которые замеряют физические и химические свойства почвы, автономные метеостанции. В итоге должна получиться система, которая предоставит агроному и современным умным машинам полный пакет данных, необходимый для принятия решений и их реализации. При этом авторы проекта особо подчеркивают, что их цель — создать систему не только совершенную, но и недорогую.

Пока Smart Inspectors еще заняты исследованиями, некоторые фирмы уже предлагают готовые решения и даже их интеграцию в действующие умные системы. Так, серебряную медаль выставки получила австрийская компания Pessl Instruments за созданную в рамках европейской программы Optifert лабораторию на чипе. Это компактный полевой анализатор почвенных и растительных проб. Ранее пробы почв или растений отправлялись в лаборатории. Теперь можно приготовить их водный раствор и «скормить» умному прибору. В течение нескольких минут будут получены данные о содержании NPK. Лаборатория на чипе значительно упрощает создание почвенных карт.

Наряду с Optifert, Pessl Instruments предлагает фермерам несколько решений для мониторинга погоды и урожая. Автономные метеостанции iMeteoPro, iMetos и Metos.View позволяют собирать данные о температуре, относительной влажности, солнечной радиации, осадках, влажности почвы, скорости ветра. Вся информация через мобильный Интернет ежечасно передается на сервер компании, где у клиента есть личный кабинет. Система по желанию пользователя может присылать уведомления по Интернету или SMS о потенциально опасных для растений явлениях погоды: начале засухи, заморозках и т. д. При этом в своих прогнозах решения Pessl Instruments опираются на «большие данные» — информацию со всех развернутых метеостанций данной фирмы. На их основе формируются различные агрономические расчеты, в том числе и прогноз урожайности. Metos.View оснащена еще и 8-мегапиксельной камерой, которую можно поднимать на высоту до 3 м, что позволяет вести визуальный мониторинг состояния полей.

John Deere, обладая большими финансовыми ресурсами, предлагает уже не инфосервис, как Pessl Instruments, а полноценную умную систему, решающую конечную задачу. Компания также получила серебряную медаль выставки за Smart Irrigation System. В этом решении метеостанция, собирающая данные о состоянии погоды и влажности почвы, используется для управления капельным поливом. Инфраструктура системы рассчитывается компьютером, исходя из выбранной культуры, состояния почвы, рельефа, и устанавливается с высокой точностью, которую обеспечивают специальные укладчики с GPS-навигацией. Орошение работает автоматически, использует минимум ресурсов и обеспечивает оптимальное увлажнение почвы в соответствии с потребностями растений. В США Smart Irrigation System в основном применяют производители кукурузы, но на выставке компания адресовала ее и фермерам, занимающимся другими культурами, в том числе овощными и ягодными.

Точность в современном сельском хозяйстве требуется во всем. Машины для внесения жидкого навоза оснащаются анализаторами NPK — фермер точно знает, сколько питательных веществ содержится в органике. Кормоуборочные комбайны снабжаются датчиками, замеряющими содержание сухого вещества, спелость зеленой массы. Для ведущих производителей сельскохозяйственных прицепов стало нормой оснащать транспортные средства весовым оборудованием высокой точности. Так, один из новых прицепов Fliegl взвешивает груз с точностью до 0,1 кг.

В итоге фермер обладает всеми данными для точного контроля и управления технологическими и бизнес-процессами на своем предприятии. Конечно, для их анализа требуется современное ПО. Его роль в сельском хозяйстве в ближайшие годы будет расти. Можно рассчитывать на то, что этот сегмент рынка техники и оборудования будет развиваться наиболее высокими темпами, особенно если учесть снижение стоимости сбора исходных данных. Неудивительно, что софтверные компании на AGRITECHNICA-2013 уже занимают половину павильона, выделенного для IT-технологий.

Программисты для аграриев

На выставке было представлено немало аппаратно-программных продуктов, которые поддерживают механизмы принятия решений на ферме и автоматизируют бизнес-процессы. Так, с использованием комплекса Dreyer + Timm можно получить точные данные о местоположении, наработке и производительности всех машин, занятых на зерноуборке. Решение помогает составлять необходимые отчеты, а также наиболее рационально планировать обслуживание техники.

Аvato System фирмы Reichhardt позволяет планировать работу техники с учетом анализа ее наличия и готовности. При этом наряды будут по мобильной связи отправлены на терминалы, установленные на тракторах или комбайнах.

Фирма Hansenhof electronic предлагает автоматическую систему ведения документации с регистрирующими устройствами, для того чтобы осуществлять контроль, составлять отчеты и получать полевые файлы.

Умное решение для борьбы с бюрократизмом предлагает фирма Helm Software AG. Консалтинговое приложение Heraplan позволяет получать квалифицированную помощь через смартфон.

Сложившаяся в сельском хозяйстве Запада система консалтинговой поддержки уже сегодня избавила фермера от нужды быть сильным специалистом в агрономии или животноводстве. Обладая базовыми знаниями, он всегда может обратиться за помощью в решении сложных проблем. Теперь же есть возможность избавить его и от бюрократических процедур. Зная уже в момент уборки урожая спелость продукции, ее точный вес, можно автоматизировать процессы оформления документов, формирования цены и продажи. Кроме того, «большие данные», собираемые на протяжении нескольких сельскохозяйственных сезонов, обещают более высокую точность прогнозов не только урожая в целом, но и его качества, что также может положительно повлиять на фьючерсные продажи.

Умные машины

На уровне машиностроения концепция умного сельского хозяйства реализуется через самонастраивающуюся технику. В отечественной практике данные GPS уже нередко используются для управления опрыскивателем, посекционного отключения распылителей на поворотных полосах и в случае перекрытия. GPS-навигация позволила повысить точность вождения по полю и т. д. Однако такие методы не всегда были эффективны при внесении органических или минеральных удобрений. AGRITECHNICA-2013 продемонстрировала, что высокие технологии добрались и в эти области сельхозмашиностроения.

Золотую медаль выставки получил разбрасыватель Rauch Axmat. Ранее минеральные удобрения в таких машинах экономились за счет корректировки работы разбрасывающих дисков в соответствии с данными GPS. Однако в большинстве случаев корректировка базировалась на расчетных параметрах разбрасывания, которые в реальности меняются под влиянием ветра, влажности воздуха и других условий. В итоге нельзя было с полной уверенностью утверждать, что снижение числа оборотов разбрасывателя обеспечивает отсутствие огрехов и перекрытий. В новой модели Axmat фирма Rauch применила радар, созданный MSO Messtechnik und Ortung GmbH. Теперь компьютер, управляющий машиной, точно «знает», каким получается веер разбрасывания на каждом обороте диска с лопатками. Меняя скорость вращения рабочего органа, точку попадания удобрений на него, можно эффективно управлять внесением питательных веществ.

Fliegl снабдила один из своих полуприцепов тензодатчиками. Когда он используется для разбрасывания твердой органики, скорость движения выгрузной стены регулируется автоматически в зависимости от плотности загрузки в определенных точках машины. Там, где она меньше, стенка движется быстрее. Так достигается равномерная подача удобрения на разбрасывающий механизм.

Сверхзвуковые датчики фирмы Pepperl + Fuchs оптимизируют работу сельскохозяйственных опрыскивателей. С их помощью определяется точное расстояние до обрабатываемой поверхности, что позволяет поддерживать оптимальную высоту распылителя над ней. Подобная система реализована в опрыскивателях Damman. На основании данных ультразвуковых сенсоров с помощью гидравлики регулируется не только высота основания штанги, но и ее наклон. Также в опрыскивателях этой компании наряду с посекционным возможно и поштучное отключение распылителей. Аналогичная возможность представлена в технике Amazone.

Рассматривая стратегии внедрения компьютерных технологий в сельскохозяйственные бизнес-процессы, следует отметить преимущества комплексного подхода к автоматизации технологических процессов и производств по сравнению с точечными, или «лоскутными», мероприятиями. Комплексный подход к умному земледелию начинается с планирования производства и включает сбор и анализ полученной информации, принятие решений, совершенствование операций по обработке почвы, посеву, применению химикатов, уборке и послеуборочной обработке урожая. Умное сельское хозяйство решает шесть основных задач: увеличение эффективности производства; улучшение качества продукции; усиление эффективности использования химикатов; экономию энергоресурсов; экологичность, в том числе защиту почвы и грунтовых вод; эргатичность, или снижение утомляемости и повышение комфортности труда работников.

Учитывая количество и качество инноваций, проникновение современных решений в новые технологические процессы в растениеводстве, можно констатировать, что эпоха неточного земледелия завершена. Конечно, простые некомпьютеризированные решения будут развиваться и в дальнейшем, но основные средства бюджетов, предназначенных для исследований и разработок, западные сельхозмашиностроители направляют на создание умных машин для точного земледелия.

Другие материалы рубрики
Контролируем влажность зерна на ЗСК
Александр Белячиц
Опубликовано в №6 (158), июнь
Теги:

Более 50 % урожая основных зерновых культур имеет повышенную уборочную влажность и нуждается в сушке. Лишь после того, как из свежеубранной зерновой массы будет удалена вся избыточная влага и зерно окажется доведено до сухого...

Как сократить потери зерна при уборке?
Александр Клочков
Опубликовано в №7 (171), июль

В уборочной кампании 2016 года участвует около 10 тыс. зерноуборочных комбайнов, и для эффективного использования каждый должен быть настроен правильно. О некоторых нюансах, позволяющих сократить потери, мы...

Готовим почву к весеннему севу
Н.Лепешкин, А.Точицкий, В.Мижурин, Д.Заяц
Опубликовано в №3 (155), март

Система обработки почвы направлена на обеспечение оптимальных условий для произрастания культурных растений. Частично они уже сформированы в процессе пожнивной и осенней обработок. Весенние работы в поле завершают создание этих...

Термоаммиачный способ компостирования органических отходов
Гринчик Николай, Козловская Ирина
Опубликовано в №10 (162) октябрь

Эффективность орошения в овощеводстве
Анатолий Лихацевич, Галина Латушкина
Опубликовано в №5 (157), май

В последние годы в Беларуси устойчиво растет теплообеспеченность и сокращается количество атмосферных осадков, выпадающих в весенне-летний период. Дефицит влаги становится обыденным явлением. Практически все овощные культуры...

Деньги из сыворотки. Не в утиль, а в оборот
Татьяна Ларченко
Опубликовано в №11 (187), ноябрь

Вместе с тем при наличии определенного оборудования неликвидная творожная сыворотка тоже может превращаться в высокомаржинальный продукт, который Беларусь прежде импортировала.

Комментарии
Войти как