Сельское хозяйство, преодолевая всевозможные препятствия, все активнее движется по пути инноваций. Теперь все шире используются системы, которые помогают агрономам, подсказывая, какой ожидать погоды в следующем сезоне, что лучше посадить, какие удобрения применять. Это «умные поля». Вместо приблизительных предположений и прогнозов с помощью таких систем сельхозтоваропроизводители смогут точно рассчитать количество семян, средств защиты растений, удобрений и др. для каждого конкретного микроучастка поля, экономя ресурсы и повышая производительность на любом малоперспективном участке.
«Умное поле» предполагает автоматизацию сельскохозяйственного производства посредством обмена информацией между разнообразными устройствами, системами, машинами. При этом на некоторых этапах оно может уменьшить участие человека, поскольку ведет непрерывный мониторинг посевов и основательно автоматизирует технологические процессы. За счет внедрения цифровых технологий сбора, обработки и использования данных о состоянии окружающей среды, почв, растений «Умное поле» обеспечивает рост производства сельскохозяйственной продукции. Система может сама составить список рекомендуемых к высадке культур. Но зависеть он будет от целей, которые стоят перед хозяйством, от качества и структуры почвы, состояния климата, температурного режима, популярности продукта на рынке, его рентабельности и пр.
Чтобы собрать обширные данные, в сельском хозяйстве используются специальные датчики для определения состояния почвы и влаги, метеостанции, приборы для отслеживания маршрута, расхода семян, топлива, дроны для составления карты поля, оценки состояния урожая и др. Программы не только фиксируют данные, обрабатывают, анализируют их и либо предоставляют непосредственно потребителю, либо отправляют на облачные серверы, откуда клиент получает готовую аналитику. Нередко для решения конкретных задач используются программы, собирающие данные из государственных открытых баз данных, спутников и пр., не требуя установления дополнительных устройств на поле.
Основой точного и интеллектуального земледелия являются датчики. Их показания обрабатывают специализированные алгоритмы, которые затем используются для принятия решений по управлению посевами, например для анализа состояния почвы, расчета полива полей, расхода пестицидов и удобрений, подходящих для местных условий. Эта интеллектуальная система использует компьютерные и спутниковые технологии, автоматизированные сельхозмашины и роботов.
Участки, которые используются в сельхозпроизводстве, неоднородны по плодородию, содержанию гумуса, влажности, питательных веществ, рельефу, толщине и структуре плодородного слоя, степени эрозии и др. Чтобы сгладить эти отличия, используются также системы глобального позиционирования, аэрофотосъемки, снимки со спутников и пр. И чем больше датчиков и полевых станций соединены в единую сеть, тем точнее и полнее будут прогнозы и рекомендации от интеллектуальной системы. Она характеризуется гибкостью и масштабируемостью, которые достигаются за счет протоколов обмена данными. Таким образом, одна архитектура может быть использована при обработке данных и небольшого участка, и АПК страны в целом.
Не один год на этом направлении работает Кабардино-Балкарский научный центр РАН, занимаясь разработками агромультибота, подвесной транспортной платформой мостового земледелия, робота-почвоотборника, робота по сбору овощей, робота по удалению метелок кукурузы для получения гибридных семян, использованием агродрона для химической защиты растений.
Неутомимые сборщики экономят расходы
Самыми, пожалуй, яркими примерами цифрового сельского хозяйства можно считать роботов, которых называют агроботами или полевыми роботами. Они могут производить рыхление, посев, внесение удобрений, сбор урожая, причем круглосуточно: им не нужен перерыв на обед и сон. С их применением экономятся время и сельхозресурсы, улучшается охрана почвы.
Задействование роботов в качестве рабочей силы в период сбора урожая защищает предприятие от потери дохода. В США в штате Флорида фермерские хозяйства, занимающиеся производством клубники, используют роботов-сборщиков в период массового созревания ягод. Таким образом фермеры не только продают больше продукции, но и экономят затраты на рабочую силу, составляющие около 40 % годовых расходов на сельское хозяйство. Один из роботов перемещается по полю, в нем находятся другие, которые выбирают урожай и знают, куда двигаться дальше.
С помощью электронных приложений для глубокого обучения фермеры могут находить недостатки питательных веществ в почве. Посредством алгоритмов в сочетании с распознаванием изображений система отслеживает изменения в растениях, имеющие место при наличии дефектов в почве, болезней растений, распространяющихся по полю, вредителей, напавших на урожай. Сельхозпроизводителю достаточно с помощью смартфона сделать снимок и загрузить изображение в приложение. Проблема будет оценена, и фермеру будут представлены пути повышения качества и количества урожая. Точность приборов ИИ составляет 95 %.
По мнению директора департамента цифрового развития и управления государственными информационными ресурсами АПК Министерства сельского хозяйства РФ Алексея Павлюченко, отрасль вырывается вперед не только по производству сельхозпродукции, но и по цифровой трансформации. К 2028 году, считает эксперт, она выйдет на мировой уровень. Россия станет законодателем в сфере цифровых решений и даже будет их масштабировать на другие страны. По итогам 2023 года, подсчитано в министерстве, общий объем сегмента ИТ-решений может составить 360 млрд руб.
И это не просто прогнозы, а результат работы многих предприятий. Например, группа компаний «ЭкоНива» с помощью приложения для растениеводства EkoCrop уже получает достоверные данные о своих площадях, затраченных ресурсах, проведенных полевых работах и результатах.
Агрохолдинг «Степь» внедрил облачный сервис «История поля» — таким образом, на основе ИИ определяется маржинальность культур, рыночный спрос на них, формируется структура севооборота.
Инновационная система управления и технологий Big Data позволяет агрохолдингу «АФГ Националь» управлять целой серией бизнес-процессов: ей подчиняются цифровое картирование полей с помощью дронов, датчики на сельхозтехнике, полевые аккумуляторные метеостанции, цифровые системы учета работ, расчет удобрений, системы климат-контроля в овоще- и плодохранилищах, дистанционное управление поливальными установками. Кроме того, цифровые технологии определяют слабые места при сборе и транспортировке продукции. Вовремя, без регулярного осмотра выявлять проблемы на полях, например наличие болезней, вредителей, приближение неблагоприятных погодных условий и т. д. помогает аналитика больших данных. Специальные программы подсказывают аграриям решения по оптимальным срокам посадки, уборки, дозам внесения удобрений, способам полива.
Цифровую платформу управления агробизнесом «Агросигнал» компании «ИнфоБиС» уже применяют более 300 предприятий из 24 регионов России. Эта система использует IoT-технологию, то есть собирает и обрабатывает данные с датчиков на рабочих местах и сельхозтехнике. Платформа предназначена для более точного планирования работ, повышения производительности, снижения объема потерь ТМЦ (товарно-материальных ценностей). Сейчас система обрабатывает данные более чем с 5 млн га и позволяет увеличить урожайность свыше 15 %, сократить затраты до 50 % повысить рентабельность на 25 % и более.
На выставке Agritechnica, которая проходила с 12 по 18 ноября 2023 года в Германии в Ганноверском выставочном центре, были представлены самые последние достижения в области сенсорных технологий. Экспоненты представили свои свежие инновации, охватывающие широкий спектр приложений, а также живые демонстрации и другие продвинутые методы интеллектуальных технологий, которые оптимизируют выращивание, автоматически выполняют требования документации и повышают эффективность использования ресурсов.
В процессе дальнейших шагов внедрение всех умных технологий кроме всего прочего поможет восстановлению плодородия земель, что особенно важно, поскольку в последнее десятилетие оно снизилось вдвое. Кроме того, будет уменьшаться эрозия почв, сокращаться их переуплотнение, из-за которого аграрии теряют 30 млн тонн продукции ежегодно.
Наталья Слюсаренко
Подготовлено с использованием материалов «Агро-Информ», cdto.word, ComNews, DairyNews.today