Фермер-дрон и спутниковые фото сорняков: 5 инноваций, которые поменяли сельское хозяйство

Сельское хозяйство считают очень неповоротливой сферой, куда инновации почти не внедряют. Это не совсем так, по данным ежегодного исследования «Индекс развития сельхозпроизводителей России», в 2021 году уровень использования технологий в индустрии увеличился более чем на 24%. О ключевых информационных технологиях в сельском хозяйстве рассказали Александр Вахитов, продакт-менеджер Syncretis, и Евгений Левченко, продакт-оунер компании.

Читайте «Хайтек» в

Главные изменения в АПК происходят в контексте цифровой трансформации. Это не просто внедрение нового софта или «железа» в агрохолдингах, а пересмотр бизнес-процессов и методов сбора информации, унификация данных, создание цифровых двойников, делегирование управленческих решений компьютеру и контроль за их исполнением. Мы подобрали пять технологий, которые играют ключевую роль в цифровой трансформации отдельных агрохозяйств и индустрии в целом.

Интернет вещей (Internet of Things, IoT)

Датчики помогают в режиме реального времени измерять характеристики почвы, отслеживать осадки, температуру, влажность, движение техники. За счет этого у фермеров появляется возможность собирать огромное количество данных, агрегировать их в информационной системе, анализировать и принимать более осознанные решения. Это приводит к экономии ресурсов и денег, что важно для такой низкомаржинальной сферы, как сельское хозяйство. До распространения интернета вещей это было невозможно.

Например, можно установить датчики на технику и понять, где она находится, по какому маршруту идет, не отклоняется ли от него, не простаивает ли без дела. Агрохозяйство за счет этого оптимизирует траты на бензин, предотвращает воровство. Датчики в почве и метеодатчики не так быстро дают эффект, но помогают контролировать рост растений, решать, когда внести удобрения, поливать культуры, обрабатывать их пестицидами, чтобы получить больше урожая.

Глобальный рынок IoT в сельском хозяйстве оценивали в $22 млрд в 2021 году. Он будет расти на 10% ежегодно, превысив $35 млрд к 2026 году. Но на развитие IoT, в том числе в сельском хозяйстве, сильно влияет качество связи. Часто угодья удалены от вышек сотовой связи, получить стабильный поток информации с датчиков сложно. Новое поколение 5G должно облегчить эту задачу. Но массовому распространению в России сетей 5G пока мешают занятость частот, прекращение поставок импортного телеком-оборудования и отсутствие российских базовых станций.

Дистанционное зондирование земли

С помощью спутников и дронов можно мониторить и зондировать землю без ручного труда. Спутниковые снимки позволяют оценить ситуацию на полях на больших расстояниях, в то время как дроны больше подходят для точечного и точного мониторинга. Главное преимущество дистанционных методов — большой охват и возможность быстро получить необходимые данные. При наземном зондировании трудозатраты намного выше, а весь процесс — дольше.

Спутниковые снимки есть у трех основных провайдеров — европейское семейство спутников Sentinel, американская программа Landsat и Роскосмос. В России в основном пользуются Sentinel. Разрешение снимков Sentinel-2 доходит до 10 метров на пиксель. У дронов разрешение намного выше — до 2 см на пиксель, но каждый файл может весить несколько гигабайт, так что их сложно обрабатывать. Обычно для мониторинга посевов достаточно спутников.

Объединяя спутниковые данные и информацию с датчиков, которые заложены в земле на глубине в несколько сантиметров, можно, например, составить температурный профиль почвы. Это избавит агронома от необходимости проверять вручную с помощью термометра, достигла ли температура в поле оптимальных значений для посева. Дистанционные методы также учитывают особенности отдельных участков в рамках одного поля.

Геоинформационные системы (ГИС)

Для работников АПК важно визуализировать информацию в виде карт. Сегодня ГИС — это основа и сердце информационных систем, связанных с управлением сельхозпредприятием.

Агрохолдинг создает макет цифровой местности, полей и техники. Иногда они разбросаны в нескольких регионах и даже странах. Информация складируется в информационную систему и отображается в виде слоев. Слой — это атрибут поля, например, влажность, рельеф, перепады высот, гидромелиоративные сооружения, сельскохозяйственные культуры. Переключаясь между различными атрибутами, агрохозяйство может сформировать общую картину происходящего на полях.

В ГИС можно посмотреть, как проходит уборочная кампания, на каких участках урожай уже собрали, а где к работе пока не приступили. Агропредприятия могут увидеть, какие поля обработали пестицидами, а какие нет, выпадали ли осадки, появились ли вредители. Или визуально отследить перемещение техники, оценить мотопробег, затраты горюче-смазочных материалов, понять причины, по которым происходит превышение нормы.

Точное земледелие

Точное земледелие — это высокоточная система управления агропредприятием, которая включает в себя разные технологии: это и интернет вещей, и ГИС, и дистанционное зондирование земли. Оно базируется на информации, полученной от провайдеров и с датчиков.

Земледелие предполагает разбивку поля на участки исходя из их характеристик и, как следствие, дифференцированный посев, полив, обработку пестицидами. Если на одном участке поля урожай обычно богаче, можно посадить там больше семян. А если почва в каком-то месте беднее, увеличить объем удобрений. Конечная цель — собрать больше урожая и сэкономить на всех этапах.

В классических подходах сельского хозяйства поле обрабатывают как единое целое. Между тем агрофизические и агрохимические показатели почвы могут различаться в рамках одного поля, особенно, если речь идет об угодьях в несколько тысяч гектаров. Агрооперации с учетом таких особенностей позволяют сэкономить агрохозяйству 15-20% ресурсов.

Сегодня многие агрохолдинги проводят экспериментальные работы, связанные с точным земледелием. Обычно они выделяют земли для пилотных проектов, а для разбивки их на участки используют индекс NDVI. Он рассчитывается по снимкам со спутников и БПЛА и дает возможность узнать о состоянии посевов в разных частях поля.

Искусственный интеллект и математическое моделирование

Спектр применения ИИ и математических моделей в сельском хозяйстве довольно широк. Например, они позволяют спрогнозировать количество собранного урожая в течение всего цикла сельскохозяйственных работ. Благодаря этому агрохозяйства могут оценить, сколько денег они заработают в конце сезона.

Другое востребованное направление — севооборот. Так называют практику выращивания разных видов культур на одной и той же земле в течение нескольких вегетационных сезонов. Для каждой сельскохозяйственной культуры характерны свои микроорганизмы в корневой системе, баланс химических элементов, которые она забирает из земли. Так что если сажать одни и те же растения на поле в течение нескольких лет, с каждым годом плодородность почвы будет падать. Возможна ситуация, когда землю придется вывести из сельскохозяйственного оборота, чтобы дать ей восстановиться. А если грамотно подобрать последовательность культур, можно не только выровнять баланс микроэлементов в почве, но и улучшить ее состояние.

Агрохозяйство может построить оптимизационную математическую модель, которая с учетом разных факторов (культуры-предшественники, урожайность культуры и так далее) дает рекомендации по будущим посадкам. Подобные математические модели также могут максимизировать прибыль. Для этого необходимо обогатить их данными по ценообразованию и продажам.

Перспективы и сложности

Развитию технологий в сельском хозяйстве мешают многие факторы: высокая импортозависимость российской промышленности с точки зрения элементной базы, разрозненность данных и отсутствие единых протоколов их передачи, вопросы кибербезопасности (в случае с IoT).

Более того, использовать технологии в сельском хозяйстве пока могут позволить себе в основном крупные агрохолдинги, ведь внедрение таких инструментов требует вложений не только в покупку «железа», но и в обучение людей. Небольшие агрохозяйства часто практически не внедряют инновации и до сих пор хранят информацию в лучшем случае на бумаге. Чем больше становится компания, тем более явно выражена ее потребность в оптимизации внутренних процессов и повышении производительности.

Навести порядок в информационной системе невозможно, пока этого порядка нет в бизнесе. Чтобы принимать решения на основе информации, необходимо сначала разобраться в своих процессах: понять, где взять эту информацию, каких данных не хватает, что сделать для того, чтобы их получить, как преодолеть сопротивление сотрудников, которые не захотят делиться знаниями или уже привыкли работать в определенном режиме. Поэтому цифровая трансформация происходит сверху вниз и начинается с топ-менеджмента.

Читать далее:

Каким будет цифровое будущее сельского хозяйства в России

О том, как цифровые технологии проникают в сельскохозяйственную отрасль России и к чему это приведет в плане экономической эффективности, рассказывает заместитель генерального директора SAP CIS Алексей Петунин

«Цифра» на фермах и заводах

1. Российская компания «Агроноут» разработала решение для дифференцированного внесения удобрений. Эта технология позволяет сельскохозяйственным машинам на ходу менять дозы удобрений, точно подбирая их под конкретный участок поля. Для этого компания делает распределение участков поля по коэффициентам плодородности, система рассчитывает нормы внесения удобрений для различных зон поля. Технология может использоваться на любых землях, а экономический эффект от ее внедрения потенциально составляет около 330 млн руб. в год на 100 тыс. га. Например, по прогнозам представителей агрохолдинга «Кубань», где был реализован пилот с «Агроноут», экономический эффект от внедрения дифференцированного внесения удобрений составит от 50 млн руб. в год на площади 45,7 тыс. га.
2. В России уже работает первый роботизированный завод по производству сырокопченой колбасы группы «Черкизово», где занято всего 150 человек вместо 700, как на традиционном производстве аналогичной мощности. Предприятие сможет обеспечивать 30% потребностей России в сырокопченых колбасах. Запуск завода в Кашире доказал состоятельность концепции монопродуктового завода, и сейчас «Черкизово» планирует тиражировать разработанные решения. Уже проектируется завод «Кашира-2», который будет специализироваться на производстве вареных, варено-копченых колбас, сосисок, нарезки. Хотя многие технологии, используемые на заводе-роботе, не являются чем-то новым для Европы и мира, в России такое решение применяется впервые.

От роботов — к платформе, от фермы — к агросети

Исследование McKinsey 2017 года показало, что сельское хозяйство находится на четвертом месте среди всех отраслей экономики по возможности автоматизации — потенциал для автоматизации в сельском хозяйстве выше, чем в строительстве, страховании и торговле. Одна только ниша программного обеспечения для управления фермами, по оценкам AgFunder, скоро может достичь $1,6 млрд. Поэтому в АПК активно вкладывают средства технологические компании и инвесторы.

Многие стартапы предлагают технологии для агропромышленного комплекса:

• швейцарская компания EcoRobotix разработала робота, который пропалывает сорняки;
• инжиниринговая компания Robert Bosch в Германии и стартап Agrointelli в Дании работают над роботизированными системами точного опрыскивания.

• у John Deere есть проекты автоматизации техники с целым штатом программистов;
• у Agco есть автономные роботы Xavier для посева, ухода и уборки урожая;
• у Syngenta имеется целый портфель стартапов, которые разрабатывают роботов и программное обеспечение для сельского хозяйства.

Однако многочисленные инновации в агробизнесе слабо связаны между собой, и это становится проблемой и для аграриев, и для продвижения технологий.

Частичная автоматизация не может полностью решить проблему аграриев, так как само по себе избавление от рабочей силы сократит себестоимость производства только на 5–15%. Необходимо создавать комплексные системы, для того чтобы:

• поддерживать новые бизнес-модели и процессы у отдельных игроков рынка;
• объединить в единую сеть фермеров, производителей сельскохозяйственной техники, производителей удобрений, агрономов, логистических операторов.

Например, в рамках инициативы «Ферма к потребителю» блокчейн призван помочь компаниям проследить всю цепочку поставок сельскохозяйственной продукции и получить полный доступ к истории происхождения продуктов.

Нидерландская Waterwatch cooperative в сотрудничестве с SAP разработала приложение Crop Disease Alert, которое следит за условиями роста растений. В случае обнаружения каких-либо отклонений — повышение температуры или сильные дожди — система присылает фермеру уведомление о риске развития инфекции растительной массы. Приложение также позволяет фермерам на 15% сократить использование ненужных пестицидов. В Waterwatch cooperative рассчитывают, что к концу 2019 года приложением будут пользоваться около 1 млн фермеров по всему миру.

Работа на единой цифровой платформе позволяет сократить стоимость ресурсов для крупных компаний, а небольшим хозяйствам — получить доступ к более дешевым и качественным ресурсам, а также гарантированный сбыт продукции.

Поле возможностей: цифровые решения для сельского хозяйства

Сегодня цифровые технологии охватывают большинство сфер. Исключением не стало и сельское хозяйство – стратегическая для России отрасль. Минсельхоз РФ реализует проект «Цифровое сельское хозяйство», который ставит перед собой амбициозные цели – цифровые технологии должны помочь увеличить производительность сельхозпредприятий вдвое к 2024 году.

Для цифровой трансформации сельского хозяйства необходимы специалисты, обладающие новыми знаниями, а также новые «умные» решения, которые придут им на помощь. Об одной из таких разработок – Информационно-аналитической системе управления растениеводством – рассказали эксперты «Росэлектроники» на Федеральном ИТ-форуме агропромышленного комплекса России «Smart Agro: Цифровая трансформация в сельском хозяйстве».

Цифровизация – основной вектор развития сельского хозяйства

От собирательства к возделыванию полей, культивации растений, изобретению удобрений, использованию средств механизации и автоматизации производства – каждое революционное нововведение поднимало сельское хозяйство на новую ступень развития. Современная аграрная революция подразумевает внедрение передовых информационных технологий (ИТ), которые сократят объем ручного труда и расходы, при этом повысят производительность и урожайность.

Сегодня использование ИТ в сельском хозяйстве – это не только применение компьютеров. Цифровые технологии позволяют контролировать полный цикл растениеводства или животноводства – «умные» устройства измеряют и передают параметры почвы, растений, микроклимата и т.д. Все эти данные с датчиков, дронов и другой техники анализируются специальными программами. Мобильные или онлайн-приложения приходят на помощь фермерам и агрономам – чтобы определить благоприятное время для посадки или сбора урожая, рассчитать схему удобрений, спрогнозировать урожай и многое другое.

Примерно 70% фермерских хозяйств США, Канады и Европы уже используют «умные» технологии для сельского хозяйства. Отечественные аграрии далеки от таких показателей, но спрос на «цифру» повышается. По мнению экспертов, цифровизация поможет агропромышленному комплексу России совершить мощный скачок вперед.

Минсельхоз РФ ведет активную работу в этом направлении. В прошлом году был разработан ведомственный проект «Цифровое сельское хозяйство» сроком реализации до 2024 года. Его основная цель – цифровая трансформация сельского хозяйства посредством внедрения цифровых технологий и платформенных решений для обеспечения технологического прорыва в АПК и достижения роста производительности на «цифровых» сельскохозяйственных предприятиях. Первым этапом проекта стало создание национальной платформы «Цифровое сельское хозяйство» – приказ приступить к ее формированию был издан в феврале 2020 года. Реализацию проекта не «притормозил» и коронавирус – на данном этапе идет создание личного кабинета для сельхозпроизводителя.

В переходе сельскохозяйственной отрасли страны на «цифру» принимает участие Госкорпорация Ростех. В апреле этого года Ростех и Минсельхоз России заключили соглашение о взаимодействии в области внедрения цифровых технологий в агропромышленном комплексе.

Точное земледелие и эффективное растениеводство

Среди компаний Ростеха уже есть успешные примеры создания технологий для цифровизации сельского хозяйства. В составе Госкорпорации такие разработки ведут предприятия радиоэлектронного кластера, входящие в холдинги «Росэлектроника», «Швабе» и концерн «Автоматика».

В числе технологий Ростеха, которые могут быть внедрены в российском АПК, – программные комплексы для управления фермами, роботизированные системы, беспилотники для мониторинга объектов сельского хозяйства , технологии точного земледелия на базе интернета вещей. В частности, беспилотные комплексы производства компании Zala Aero концерна «Калашников» активно используются для аэрофотосъемки сельскохозяйственных угодий. Их применение позволяет оценить состояние почвы и растений, повысить урожайность земель, оптимизировать затраты на удобрения и средства защиты растений, определить территории, нуждающиеся в дополнительном орошении.

Однако для получения максимального эффекта важно внедрять не только отдельную «умную» технику, но и комплексные решения для автоматизации процессов в агропромышленном комплексе. Одно из таких решений недавно представила «Росэлектроника». О начале испытаний первой отечественной Интеллектуальной информационно-аналитической системы для «цифрового» растениеводства, разработанной АО «НИИИТ» (г. Тверь), холдинг заявил в июне этого года.

В частности, система позволяет агропредприятиям и фермерам перейти к рациональному использованию удобрений, исходя из потребностей конкретного участка поля. На основе данных химического анализа почвы составляется так называемая «цифровая карта» сельхозугодий. Учитывая состояние почвы, аграриям выдаются рекомендации по оптимальной высадке сельскохозяйственных культур, количеству и типу удобрений и средств защиты растений. Затем карты-задания получает «умная» сельскохозяйственная техника – сеялки, опрыскиватели, разбрасыватели.

Всем этим фермеры могут управлять в своем личном кабинете через web-интерфейс или в мобильном приложении. Здесь отображаются все созданные системой полевые журналы и рекомендации, а о проведении тех или иных работ вовремя напомнят уведомления на мобильном телефоне.

Разработчики новой системы уже подсчитали положительный эффект от ее использования – она позволит на четверть сократить расходы на семена и удобрения, на 20% снизить время холостого прохода техники, на 15-30% повысить собираемость продуктов. Проверить это на деле первыми смогут аграрии Смоленской и Тверской областей – именно здесь на опытных полях проходит апробация новой системы.

События, связанные с этим

Дезинфекционный удар: технологии профилактики коронавируса

При подготовке материала использовались источники:
https://hightech.fm/2022/10/19/drone-farmer
https://trends.rbc.ru/trends/innovation/5d67bbf49a7947c7eb6a630c
https://rostec.ru/news/pole-vozmozhnostey-tsifrovye-resheniya-dlya-selskogo-khozyaystva/