Новые технологии в сельском хозяйстве: цифровизация и автоматизация процессов

Содержание:

1. Цифровая эра сельского хозяйства
2. Что нового в отечественном аграрном секторе
3. Инновации для АПК в разных странах мира
4. Что в перспективе?

Цифровая эра сельского хозяйства

По расчетам ООН, к 2050 году население планеты достигнет численности 9,8 млрд человек, и чтобы его прокормить, понадобится в 1,7 раза больше продовольствия, чем сейчас. Производство продуктов питания придется увеличить как минимум на 70 %. И, по мнению экспертов Goldman Sachs и аналитиков других авторитетных компаний, только технологии нового поколения способны так масштабно нарастить производительность мирового сельского хозяйства.

И это не просто предположение, а уже воплощающийся в жизнь прогноз: аналоговый период закончился, отрасль стоит на пороге второй зеленой революции и вошла в цифровую эру, где каждый сельхозпроизводитель может сделать практически все агрооперации максимально эффективными за счет цифровизации и автоматизации. Эту стратегию уже взяли на вооружение крупнейшие агропромышленные холдинги в мире, а в России ее официально закрепили в проекте «Цифровое сельское хозяйство», стратегическая цель которого — увеличить производительность сельхозпредприятий в 2 раза к 2024 году с помощью цифровых технологий и «умных» решений.

Еще недавно совсем далекая от IT отрасль сегодня переживает трансформацию:

• компьютеры и «умные» устройства позволяют контролировать весь цикл растениеводства и животноводства;
• высокоточные датчики измеряют параметры окружающей среды, почвы, микроклимата, передают данные о состоянии растений;
• все это обрабатывают и анализируют специальные программы, выдающие рекомендации для улучшения процессов;
• в качестве подручного средства у фермеров теперь есть мобильные и онлайн-приложения, определяющие благоприятное время для сева или сбора урожая, рассчитывающие схему внесения удобрений и другие важные составляющие технологии выращивания.

В США, Канаде и Европе «умными» технологиями пользуются уже 70 % хозяйств. Российские аграрии немного медленнее в этом вопросе, но тем не менее тенденция к повышению спроса на «цифру» есть, и ее активно поддерживает Минсельхоз. Эксперты уверены: тренд стабильный, и цифровизация станет драйвером для мощного скачка агропромышленного комплекса России.

Что нового в отечественном аграрном секторе

В числе технологий, которые планируется внедрить в отечественный АПК, — роботизированные системы, программные комплексы для управления фермами, беспилотные летательные аппараты для мониторинга сельскохозяйственных объектов, точное земледелие. В частности, уже активно используются беспилотные комплексы Zala Aero концерна «Калашников». Они осуществляют аэрофотосъемку сельскохозяйственных угодий, помогают оценивать состояние почвы и растений в режиме реального времени, определять территории, которым нужно дополнительное орошение, оптимизировать затраты на удобрения и средства защиты, повышать общую урожайность и максимально реализовывать потенциал конкретного возделываемого сорта.

Однако для полномасштабного эффекта важно не только переводить на автоматические рельсы отдельные участки, но и внедрять комплексные решения для автоматизации процессов. Одно из таких три года назад представила и запустила в апробацию «Росэлектроника». Интеллектуальная информационно-аналитическая система для «цифрового» растениеводства стала первой отечественной разработкой подобного уровня. И у нее огромный потенциал:

• может сократить на четверть затраты на семенной материал и удобрения исходя из потребностей конкретного поля — по результатам химического анализа почвы составляется «цифровая карта» сельскохозяйственных угодий и выводятся рекомендации по оптимальной высадке;
• снизить на 20 % время холостой работы техники — «умные» машины (сеялки, тракторы, опрыскиватели, разбрасыватели) получают точные карты-задания и следуют плану;
• увеличить на 15–30 % собираемость продуктов.

Первыми это проверяют аграрии Тверской и Смоленской областей, где испытывается новая систем. Кстати, контролируются все полевые журналы, время работ и другие данные через мобильное приложение или в личном кабинете через веб-интерфейс. У фермеров всегда под рукой собственная «шпаргалка» и рычаги управления.

Инновации для АПК в разных странах мира

ГИС-технологии

«Роботизация» особенно привлекательна для крупных фермерских хозяйств с большими сельхозугодьями, которые сложно контролировать в «ручном» режиме. И сами аграрии быстро осознали это, о чем свидетельствует мировая статистика. Одним из наиболее перспективных направлений стало использование геоинформационных технологий (ГИС).

Подобная система содержит электронную карту хозяйства в многослойном разрезе и атрибутивную базу данных об истории полей, в том числе всех проводимых агротехнических операциях. Также учитываются сведения о слоях мезорельефа, крутизне склонов, уровне грунтовых вод, микроклимате, количестве гумуса в почве и многие другие параметры.

Для комплексного анализа используются электронные карты, составленные на основе спутниковых геодезических измерений. Они дают максимально подробную информацию об обширных территориях, определяют конфигурацию полей, направление вспашки, состояние конкретного участка на момент съемки. Таким образом, агропредприятие может точно оценивать все свои угодья, правильно организовывать рабочие процессы, вовремя убирать урожай и планировать новый сев.

Сельскохозяйственные беспилотники

Еще в 2017 году рынок сельскохозяйственных беспилотных летательных аппаратов был, по сути, в зачаточном состоянии. А сегодня это один из самых крупных сегментов, который продолжает планомерно расти. По оценке аналитиков PWC, через несколько десятков лет рынок может достичь 32,4 млрд долларов, и это только сельскохозяйственные дроны (без учета беспилотников самолетного типа).

Сегодня самыми активными в плане использования подобных беспилотных аппаратов являются США, Китай, Япония, Бразилия, страны ЕС. И почти все мировые гиганты отрасли уже давно внедрили эту технологию и продолжают ее совершенствование. А функционал у беспилотников очень широкий:

• Анализ почвы. БПЛА со специальными камерами и датчиками «на борту» облетают угодья и анализируют состояние почвы, а фермер на основе этих данных принимает решение о времени посадки на конкретном участнике.
• Сев. Есть ряд стартапов на мировом рынке, которые продвигают идею посадки растений с помощью специальных дронов, стреляющих в почву капсулами с семенами. Среди них самым масштабным примером является проект BioCarbon Engineering. Еще в 2015 году его создатели заявили о планах сажать с помощью беспилотников до 1 млрд деревьев в год для борьбы с такой серьезной проблемой, как избыток углекислоты в атмосфере планеты.
• Мониторинг урожая. Беспилотники позволяют моделировать электронные карты полей в 3D, рассчитывать нормализованный вегетационный индекс, обнаруживать отклонения в развитии растений и нашествие вредителей. Фермер может заранее увидеть риск гибели урожая и своевременно предпринять меры.
• Обработка полей. Эту функцию БПЛА можно уже назвать «классической». С их помощью растения давно опрыскиваются специальными средствами защиты от болезней и вредителей, а также удобрениями. Не нужно тратить лишние ресурсы на ручную или механизированную обработку, можно просто запустить аппарат в небо удаленно.
• Прогнозирование урожайности. Беспилотник — отличный «разведчик» для сбора огромного массива данных, на основе которых формируются подробные аналитические отчеты. Здесь он работает в паре с мощным специализированным ПО, которое эту информацию обрабатывает. Многие эксперты даже уверены, что за этим симбиозом будущее отрасли: когда летательный аппарат будет «глазами» специалистов, контролирующих результаты работы программного обеспечения и принимающих на их основе ключевые решения в хозяйстве.

Автоматизация от а до я

В плане полной автоматизации ферме Hand Free Hectare в Великобритании удалось показать мировой мастер-класс. Здесь автоматизировали абсолютно все агрооперации: от посева до сбора урожая. На поле работают только дроны и модифицированные тракторы, которые выращивают 4,5 т ячменя на площади 2,5 га, а весь техперсонал контролирует их работу из диспетчерской. Минимизация человеческого фактора и трудозатрат по максимуму.

Дроны оборудованы встроенными мультиспектральными датчиками, которые выполняют детализированную съемку угодий. Потом специальные сельхозмашины берут образцы земли для оценки и подбирают подходящие минеральные удобрения. Также отлажен полностью сев, а камеры в режиме реального времени своевременно оповещают о появившихся вредителях и сорняках.

Все изначальные вложения в подобную модернизацию окупаются снижением временных и трудозатрат, лучшим качеством обработки, а стабильная урожайность подтверждает эффективность автоматизированных рабочих процессов.

Интернет вещей (IoT) в животноводстве

С провозглашением эры цифровых технологий произошло много сдвигов и в животноводстве. С учетом длительности цикла в этой отрасли особый акцент был сделан на внедрении системы упреждающего анализа, которая позволяет контролировать расширенный перечень производственных показателей. Это большой шаг к проактивному управлению вместо поиска решения по факту проблемы.

Яркий пример — созданный в США интернет вещей для дистанционного наблюдения за поголовьем свиней на фермах. На уши животных крепятся специальные бирки с датчиками, которые анализируют буквально все: температуру тела, передвижения, самочувствие, готовность к размножению. Все данные «базируются» в облаке, обрабатываются, а после отправляются сотрудникам фермы. Таким образом, им не нужно постоянно следить за всеми животными или отдельными группами, они просто получают своевременный сигнал к действию.

Что в перспективе?

В прогнозах Минсельхоза России 5-кратный рост рынка IT-решений для аграрного сектора к 2026 году. В США рынок искусственного интеллекта в сельском хозяйстве с таким же горизонтом планирования должен покорить 2,5 млрд долларов при темпе роста более 21 % в год. В других странах аналогичная тенденция на рост сектора с небольшими колебаниями в цифрах. В любом случае будущее уже наступило, и на него нельзя закрыть глаза, потому именно максимизация урожайности с помощью инновационных решений является движущей силой рынка и мировой продовольственной безопасности.

Предыдущая статья Современные методы биологической борьбы с вредителями в сельском хозяйстве 4 апреля 2023

Следущая статья Природные катастрофы и их влияние на сельское хозяйство 4 апреля 2023