Когда мы думаем о приложениях интернет вещей (IoT), то выращивание
сельскохозяйственных культур или скота далеко не первая ассоциация, которая приходит нам в голову. Тем не менее, рынок «умного» сельского хозяйства, как ожидается, вырастет с $5,18 млрд в 2016 году до $11,23 млрд. к 2022 году, по данным Markets and Markets. Это приводит к совокупному годовому темпу роста 13,27% в период между 2017 и 2022 годами.
Фермы становятся все более «продвинутыми», поскольку они все больше реализуют потенциал технологий интернет вещей, которые помогают им минимизировать эксплуатационные расходы, улучшая при этом производственные показатели. Примеры включают более высокие урожаи, более низкие потери в животноводстве и меньшее потребление воды. Чтобы повысить производительность фермы, поставщики технологий IoT продолжают разрабатывать платформы, которые могут воспринимать, обрабатывать и передавать точно измеренные данные об окружающей среде. За этими платформами и находится множество технологий, которые включают в себя датчики, микроконтроллеры, передатчики, станции хранения энергии, светодиодные фонари, беспилотные летательные аппараты и многое другое.
Ниже приводятся три приложения для интеллектуального сельского хозяйства, которые уже используют эти технологии.
Наблюдение за животными
Здесь IoT позволяет постоянно контролировать все поголовье скота. Пользователь уведомляется по телефону, смс или по электронной почте, если какое-либо условие выходит за пределы заданного параметра. Несколько систем, содержащих некоторые элементы интегрированной системы мониторинга, теперь доступны для коммерческого использования для свиней, крупного рогатого скота, бройлеров и производства молока.
Например, компания Moocall помогает фермерам контролировать беременных коров, которые готовятся рожать. Датчик с батарейным питанием обнаруживает движение, связанное с предстоящими родами, а затем отправляет SMS сообщение (рисунок выше). Аккумулятор рассчитан до 60 дней работы. Устройство отправит предупреждение, когда уровень заряда аккумулятора упадет до 15%. Датчик отела оснащен встроенной микросхемой «машина-машина» (M2M), которая может работать в разных сетях.
Другой программой мониторинга скота является CattleWatch. Эта облачная аппаратно-программная технология использует сбор информации от мощных датчиков и коммуникационных платформ для удаленного мониторинга состояния здоровья и местоположения скота. В результате пользователи имеют доступ к данным в реальном времени из своих домов, офисов или с помощью смартфона. Система CattleWatch (рисунок ниже) развертывает специальные ошейники, которые размещаются примерно на 2% крупного рогатого скота. Остальная часть стада оснащена обычными ошейниками или ушными бирками, питающимися в основном от литий-ионных батарей.
Специальные ошейники оснащены миниатюрными фотогальваническими ячейками, которые поглощают солнечную энергию, которая затем хранится в перезаряжаемых литий-ионных батареях типа Tadiran TLI Series. Литий-ионные батареи серии TLI могут работать до 20 лет и 5000 полных циклов перезарядки с расширенным температурным диапазоном от -40 до 85 ° C. Они могут выдавать большие импульсы тока (до 15 А в импульсном режиме и 5 А в непрерывном режиме) для осуществления беспроводной связи со спутниковой сетью Иридиум.
Все остальные ошейники или бирки связываются с ошейниками со встроенными фотоэлементами для создания единой беспроводной сети. Данная сеть обеспечивает получение ценной информации о поведении животных в режиме реального времени, в том числе местоположение стада, время ходьбы, время выпаса, время отдыха, потребление воды, температуры тела и другие события в области здоровья. Система даже выдает предупреждения при обнаружении хищных животных или браконьеров.
Точное земледелие
С помощью прочных и точных датчиков IoT фермеры могут собирать данные о погоде, почве, качестве воздуха и зрелости растений, что позволяет им принимать более разумные решения. Например, компания под названием Cropx использует данные с датчиков, чтобы помочь фермерам улучшить системы полива растений на полях. Компания также информирует фермеров о количестве удобрений и пестицидов, необходимых для каждого участка поля в определенное время, автоматически обрабатывая ежедневные решения для фермеров. Алгоритмы и технология распознавания образов используются для анализа сельскохозяйственных угодий и определения различных возвышений (холмистые или плоские).
«Я думаю, что очень важно различать данные, которые поступают из воздуха (например, беспилотники) и данные, поступающие из почвы», — сказал Томер Цах, генеральный директор Cropx, на саммите Forbes AgTech. «Данные о состоянии «над землей» исходят от беспилотных летательных аппаратов, спутниковых снимков, фотографий, которые поступают с камер, помещенных на метеостанциях, и прочих устройств. При сборе информации с помощью фото иногда бывает слишком поздно, чтобы принять профилактические меры и растение может погибнуть или заболеть. Гораздо сложнее получить данные из почвы, которые могут быть гораздо более полезными с точки зрения составления прогнозов ухода за растениями».
Analog Devices Inc. (ADI) работает над очень интересным проектом под названием «Интернет помидоры» (“The Internet of Tomatoes”) в своих офисах в Уилмингтоне, штат Массачусетс. Этот эксперимент с точным сельским хозяйством использует такие технологии, как микроэлектромеханические системы (MEMS) и датчики. Например, датчики инерциальных измерительных единиц (IMU), основанные на многоосных комбинациях прецизионных гироскопов, акселерометров, магнитометров и датчиков давления, используются для определения того, может ли экологический мониторинг улучшить вкус. ADI интегрирует аппаратные решения с облачным приложением IoT от ThingWorx для разработки полного решения для фермеров, предоставляя им приложения и панели мониторинга, построенные на ThingWorx, чтобы лучше воспринимать информацию и реализовывать улучшения.
Автономные тракторы
Производители тракторов, такие как John Deere и Case IH, предлагают фермерам трактора, которые могут управляться автоматически. Самоходные тракторы уже много лет находятся на рынке — даже дольше, чем полуавтономные автомобили на дорогах. Одним из преимуществ самоходных тракторов является их способность избегать повторной обработки одного и того же участка, уменьшая перекрытие менее чем на дюйм. В результате, для обработки каждого поля требуется меньше проходов, что значительно экономит время и деньги фермеров. Кроме того, они могут делать очень точные повороты, даже если водитель не касается рулевого колеса.
Автономные трактора перемещаются с использованием лазеров, которые обрабатывают сигналы от нескольких мобильных транспондеров, расположенных вокруг поля. За ведущим трактором, управляемым человеком, следует автономная машина. Это оборудование копирует рулевое управление и скорость первого трактора. Этот тип машин предлагает преимущество сокращения человеческих ошибок при выполнении таких задач, как распыление инсектицидов.
На данный момент на рынке нет автономных тракторов, но у каждого производителя существуют свои наработки данной техники. Например, Case IH выполнил посадку соевых бобов с помощью автономного трактора и отправляет машину в мировое турне, чтобы показать ее на фермерских выставках. Этот «неуправляемый» трактор не будет доступен на рынке в течение как минимум нескольких лет. Тем не менее, благодаря экспериментам и демонстрации техники реальным фермерам, производители лучше понимают, какие функции и возможности желательны в полностью автономном тракторе.
Продвижение вперед в приложениях IoT — от усовершенствованной технологии хранения энергии в аккумуляторных батареях до производства более серьезных решений IoT, должно стать более эффективным и продуктивным. Не каждый фермер соглашается использовать эти технологии, несмотря на то, что они предлагают реальные выгоды. Возможно, в будущем, по мере того как технологии IoT созреют, фермеры поймут, как они смогут сделать такие решения адаптированными к их конкретным потребностям.
