СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
Интернет вещей в сельском хозяйстве решает несколько главных задач, среди которых:
-
сокращение операционных расходов
-
себестоимости выращивания продукции
-
ресурсосбережение
-
улучшение урожайности
-
выявление проблемных зон земельных участков
-
и т.д.
Для решения этих задач используются сети Интернета вещей, спутниковые технологии, самоуправляемая спецтехника и различные телематические сервисы.
Аналитики выделяют четыре основных причины, которые способствуют переходу предприятий к технологиям Интернета вещей.
-
Оптимизация операционных расходов
Интернет вещей позволяет перейти к точному земледелию. Технологии точного земледелия заключаются в выявлении неоднородностей отдельно взятого земельного участка. Для этого используются различные базы геоданных, которые подскажут, в какой части поля не хватает определенных минеральных веществ, где вредителей больше, а где – меньше и т.д. Фермер, используя эти знания, вносит определенное количество средств химзащиты растений и минеральных удобрений. В процессе наблюдения за земельным участком с помощью баз геоданных можно прогнозировать время созревания и объемы урожая.
-
Борьба с вредителями
Современные системы используют датчики, которые обнаруживают количество вредителей на определенном участке поля и способны автоматически распылять средства химической защиты растений только там, где это необходимо. В последнее время также появились дроны-убийцы, которые способны вести охоту на вредителей даже в ночное время.
-
Экономия воды
Специальные сенсоры, которые установлены на земельном участке, в определенное время в течение суток проводят оценку анализа влажности почвы. Основываясь на этих данных, сенсоры регулируют полив. Это позволяет существенно сократить расход воды особенно в засушливых территориях. Кроме того, фермерам не нужно производить полив в ручном режиме: теперь они могут сосредоточится на других делах.
-
Хранение урожая
Современное оборудование для складов с урожаем позволяет производить замеры влажности и температуры в помещении. Автоматическая регулировка этих параметров приводит к тому, что фрукты, овощи, ягоды и зерновые не портятся длительное время.
Сети Интернета вещей
Благодаря датчикам, подключенным к сети для контроля состояния сельхозугодий в режиме реального времени можно контролировать такие параметры, как влажность, кислотность и температуру почвы. Возможны два сценария использования: сбор статистических данных о влажности почвы и внедрение системы автоматического полива.
Фермеры, которые поливают землю по старинке, могут расходовать значительно больший объем воды. Вполне вероятно, что почва будет переувлажнена, а часть влаги уйдет глубоко под почву, вызвав тем самым избыточную циркуляцию воды. Избыточная циркуляция, в свою очередь, приводит к эрозии почвы, размытию минеральных удобрений и необходимости повторного их внесения. Современные датчики учитывают такие данные, как климатические особенности, характеристики грунта, типы используемых агрокультур и фазы их роста. Оросительная система автоматически включается только при учете всех этих факторов. В итоге фермеры сокращают расходы и получают более высокий урожай.
Специальные датчики устанавливаются в контрольных точках как в закрытом, так и в открытом грунтах и подключаются с помощью модемов с облачными серверами. Для соединения используется узкополосная радиосвязь нелицензируемого спектра. Расстояние от датчика до ближайшей базовой радиостанции может составлять от 50 м. до 10 км. Дальнобойность сигнала зависит от рельефа местности. С помощью такого решения можно получать информацию с территории в несколько десятков кв. км. Клиенты контролируют состояние своих сельхозугодий в персональном личном кабинете. Вся информация предоставляется в наглядном виде, в форме таблиц, графиков и т.д.
С учетом многих параметров оператор самостоятельно принимает решение о поливе. Если датчики подключены к оросительной системе, то полив включается автоматически, когда почва становится недостаточно влажной для этой агрокультуры. В то же время датчики фиксируют, когда необходимо прекратить полив и избежать чрезмерной влажности почвы. Качественное орошение агрокультур позволяет фермерам получить больший объем урожая.
Комплексы для контроля условий роста агрокультур
Существуют также комплексы, предназначенные для контроля условий роста растений. Комплекс работает в режиме реального времени и состоит из группы почвенных датчиков, метеостанции, систем управления поливным оборудованием и аппаратурой для внесения удобрений. Питание оборудования полностью автономное. Связь осуществляется по радиоканалу.
Данные с датчиков агрегируются с помощью внутреннего контроллера и передаются для дальнейшего анализа на облачный сервис.
После обработки собранной информации, пользователь получает данные по таким параметрам, как влажность, температура и солености почвы на разных глубинах в каждой точке контроля, локальном климате, освещенности и ряде других параметров.
Встроенные средства анализа и построения данных пригодятся для создания системы «электронный агроном». В том случае, если фермер не планирует автоматизировать полностью процессы, то основываясь на полученных данных он уже самостоятельно принимает решения по воздействию на почву и на выращиваемую культуру.
GPS и ГЛОНАСС в сельском хозяйстве
Беспилотники, поддерживающие GPS и ГЛОНАСС, позволяют производить детальную съемку. Сельхозтехника, оборудованная бортовым приемником ГЛОНАСС, дает возможность производить посев зерновых агрокультур с погрешностью до двух сантиметров. Маршруты подключенной сельхозтехники автоматизированы, малейшие отклонения от маршрута посевных работ фиксируются и, в случае необходимости, корректируются в режиме реального времени.
Программное обеспечение, основываясь на интерактивных картах и ГНСС-данных, позволяет наиболее точно производить внесение минеральных удобрений и производить обработку агрокультур средствами химической защиты. ГНСС-технологии способствуют и точному поливу. Спутниковые карты ГНСС позволяют собирать урожай с самых «зрелых» участков, оставляя другие участки до вызревания.
Пример и результаты крупного проекта в Калифорнии
Май, 2014. Одна из ферм округа Фресно (Калифорния, США) обратилась к местным ИТ-интеграторам с запросом на внедрение автоматизированной системы орошения полей. Данный запрос обрабатывался разработчиком и провайдером IoT-решений класса LPWAN.
Пилотный проект был запущен в конце мая 2014 года и охватил 36 кукурузных полей. Было установлено около пятисот сенсоров, каждый из них передавал показания влажности почвы с периодичностью четыре раза в сутки. Данные с датчиков влажности, разнесенных по площади на десятки квадратных километров, принимались одной базовой станцией и передавались на сервер компании по локальной сети. На основании полученных данных строилась визуальная модель полей с цветовым градиентом. Наглядно отображались участки с допустимой влажностью и районы, требующие полива. В результате экономия воды на полив общих площадей за четыре месяца теста составила 38% по сравнению предыдущим годом. Тестовые участки, орошавшиеся по расписанию привычным способом, потребовали в отдельных случаях до 60% больше воды чем участки с установленными датчиками влажности.
Драйверы роста рынка решений Интернета вещей в агробизнесе
Ключевой критерий использования «умной» технологии в сельском хозяйстве - это рентабельность внедрения. Решение по автоматизации должно соответствовать экономическим реалиям нашего рынка и окупаться в приемлемые сроки. Если вложения оправдывают результат, то его можно внедрять.
К драйверам роста рынка IoT-решений, применяемых в агробизнесе, можно отнести такие факторы, как снижение стоимости датчиков и контроллеров с поддержкой IoT.
Наличие инфраструктуры – это один из основных сдерживающих факторов для применения Интернета вещей. Поэтому в сельском хозяйстве широко востребованы решения, основанные на LPWAN-технологиях. Преимущества LPWAN заключаются в высокой автономности работы устройств от одного аккумулятора (до 10 лет без подзарядки), в простоте развертывания сети и низкой стоимости всей инфраструктуры.
Пример применения Интернета Вещей в виноделии
Благодаря применению Интернета вещей и, как следствие, повышению эффективности отрасли, предприятия и частные винодельни смогут контролировать дистанционно и в режиме реального времени влажность воздуха, температуру и активность солнца. Мониторинг поможет снизить затраты, сократить зависимость готового продукта от погоды, повысить его качество.
Определенный набор датчиков может выявлять появление различных вредителей и заболеваний (такие как мучнистая роса и др.). На основе полученной информации пользователь сможет локализовано применить необходимые средства для устранения болезни и уничтожения вредителей. Таким образом, своевременно полученная информация поможет значительно сократить расходы и минимизировать риски потери урожая.