В аграрном секторе появляется все больше стартапов и новых технологий. Производители предлагают современные решения, такие как усовершенствованные светодиодные лампы, 3D-принтеры, роботизированные технологии, умные полив, прополка и сбор урожая. В этой статье мы подробно рассмотрим, как работают умные фермы.
Содержание
В мегаполисах появляется все больше городских фермеров
Современные технологии позволяют организовать ферму даже в условиях мегаполисов. Одним из ярких примеров такой инновационной деятельности является проект «Фабрика растений» в Санкт-Петербурге, созданный учеными из Санкт-Петербургского аграрного университета. Стартап предлагает сити-фермы, которые могут быть установлены в обычных помещениях и в специализированных 13-ти метровых контейнерах. Это решение особенно актуально для северных регионов, где нет условий для выращивания многих культур. Контейнеры оснащены фито-лампами, автоматическим поливом, плодородный почвой и дают урожай круглый год.
Фото: Freepik.com
Классические аграрные предприятия также активно внедряют новые технологии. По данным 2023 года, объем рынка роботизации молочных ферм достиг 504 миллиардов рублей. В мире установлено десятки тысяч доильных роботов. Автоматизация и роботизация сельского хозяйства становятся основой для создания умных ферм.
Технологии Умной фермы
Основная технология Умной фермы заключается в снижении зависимости от ручного труда при одновременном повышении эффективности, производительности и качества продукции.
Умные фермы используют широкий спектр цифровых технологий, таких как искусственный интеллект, интернет вещей (IoT), большие данные и нейронные сети для оптимизации всех процессов. Одной из ключевых функций таких ферм является способность самостоятельно проводить экономический анализ производства. Умные фермы могут автоматически подстраиваться под погодные условия и потребности растений, обеспечивая оптимальные условия для их роста.
Что же такое Умная ферма
Умная ферма — это инновация в аграрном секторе, представляющая собой полностью автономный и роботизированный сельскохозяйственный объект. Основная цель умной фермы — разведение различных видов и пород животных и выращивание культур в автоматическом режиме.
На умных фермах это может проявляться в виде автоматизированных систем для кормления животных, мониторинга их здоровья и состояния, управления климатом в помещениях, автоматическими прополкой, поливом, внесением удобрений.
Автоматизация и роботизация ручного труда
Автоматизация труда в сельском хозяйстве — это применение автоматических систем и средств удаленного управления для контроля производственных процессов. Устройства работают на основе заранее заданных параметров. В таких условиях человек только контролирует процессы, следит за показаниями приборов и при необходимости вносит корректировки.
Фото: Freepik.com
Роботизация производства представляет собой более глубокую трансформацию, заключающуюся в замене ручного труда на автоматизированный с использованием роботов. Они оснащены сенсорами и другими высокотехнологичными устройствами, которые позволяют им выполнять сложные физические задачи без необходимости вмешательства человека.
Умный посев
На Умных фермах традиционные сеялки эволюционируют в высокотехнологичные решения, которые интегрируются с автономными тракторами, поддерживающими платформы Интернета вещей (IoT). Эти системы передают информацию фермеру в режиме реального времени, позволяя ему контролировать весь процесс посева с минимальным участием.
Человек может засеять целое поле, находясь всего лишь в одном месте, наблюдая за процессом через экран. Несколько машин могут одновременно работать на поле, выполняя задачи по посеву с высокой точностью.
Умный полив и орошение
Умные технологии также значительно меняют подход к поливу и орошению. Интеллектуальные системы управления поливом позволяют осуществлять полив в оптимальное время суток и при подходящей температуре. Это не только улучшает условия для роста растений, но и экономит ресурсы.
Одним из главных преимуществ умного полива является возможность предотвратить потери энергии и воды. Интеллектуальные системы автоматически отключаются в дождливую погоду. Это позволяет избежать ненужных расходов.
Умная прополка
Современные прототипы автономных роботов для прополки способны самостоятельно перемещаться по полям, используя видео- и спутниковые GPS-данные для навигации. Эти машин могут работать без участия человека, что значительно упрощает процесс ухода за посевами. Благодаря алгоритмам машинного обучения и искусственному интеллекту, такие роботы могут эффективно искать сорняки и контролировать состояния культур на умных фермах.
Одним из наиболее впечатляющих достижений в области умной прополки является система LaserWeeder, разработанная компанией Carbon Robotics в США. Этот робот работает круглосуточно и способен функционировать практически в любых погодных условиях.
LaserWeeder использует тепловую энергию лазера для воздействия на сорняки. Вредоносные растения уничтожаются до того, как они начнут конкурировать за ресурсы с культурами. Аппарат оснащен камерами и сложным компьютерным зрением, что позволяет ему точно выявлять сорняки, прицеливаться и сжигать их лазером.
Умный сбор урожая
Российские ученые представили умного робота для сбора яблок, который стал результатом совместной работы Финансового университета и ФНАЦ ВИМ. В этом проекте важную роль сыграла корпорация Microsoft, предоставившая доступ к облачной платформе Azure для ускоренного обучения машины. Робот обрабатывает большие объемы данных и адаптируется к различным условиям сбора урожая.
Фото: Freepik.com
Основная задача этого робота — повысить эффективность сбора яблок, минимизируя при этом повреждения плодов. Использование таких технологий не только упрощает трудоемкий процесс, но и позволяет фермерам значительно сократить затраты на рабочую силу. Это особенно актуально в условиях дефицита рабочих рук.
Швейцарская компания ETH Zurich также сделала значительный вклад в развитие технологий умного сбора урожая. За два года исследований они разработали робота-сборщика, способного заменить 3,5 обычных работников при сборе помидоров. Как отметил исследователь Тилль Карбахер, для ухода за 1 гектаром тепличных томатов требуется около 2815 часов работы в год. Однако их робот может работать 4246 часов в год, включая ночные смены. Это позволяет ему эффективно обслуживать 1,5 гектара.
Тилль Карбахер комментирует:
«Благодаря обработке изображений и искусственному интеллекту, робот-сборщик уже собирает томаты за плодоножки, поэтому плод не раздавливается захватом. Кроме того, нам также удалось разработать технологию для других задач в теплице. Следующим шагом будет обрезка от стебля до опорной нити».
На что способен искусственный интеллект в сельском хозяйстве
Использование технологий, таких как искусственный интеллект (ИИ) и Интернет вещей (IoT), помогает фермерам более точно определять потребности своих культур. Например, системы мониторинга могут анализировать состояние почвы и растений в реальном времени. Удобрения и пестициды вносятся только на тех участках, где это действительно необходимо. Это снижает затраты и минимизирует негативное воздействие на экосистему.
С учетом прогнозируемого роста мирового населения до 9,8 миллиардов к 2050 году, интеллектуальное земледелие может стать подушкой безопасности. Новые фермы, оснащенные современными технологиями, способны производить больше с меньшими затратами и меньшим воздействием на окружающую среду.
Что уже внедрено и работает
По данным Международной федерации робототехники, в 2023 году мировой рынок профессиональных сервисных роботов увеличился на целых 30%. Оценка этого рынка достигла 33,44 млрд. долларов, и ожидается, что с 2024 по 2030 годы он будет расти со среднегодовым темпом в 11,3%.
Одним из примеров успешного внедрения новых технологий является компания АГРОЭКО, которая запустила в эксплуатацию несколько роботов на базе отечественного программного обеспечения. На текущий момент в компании активно работают два робота, а еще пять находятся в тестовом режиме.
Кроме робототехники, дроны также находят свое место в современных методах сельского хозяйства. Они используются для внесения удобрений и расселения энтомофагов и эффективно защищают растения от вредителей.
Фото: Freepik.com
Коммерческий директор FLYSEEAGRO Алексей Орещенко рассказал:
«Дрон — это точный инструмент, который позволяет мониторить поля и давать точные данные по состоянию агрокультуры, которые можно использовать для дифференцированного внесения, что повышает урожайность. Кроме этого, внесение жидких препаратов с помощью дронов повышает эффективность препарата до 30% за счет маленькой капли и вихревых потоков, которые распределяют вносимое вещество равномерно по всему растению. Наша технология комплексной защиты растений от вредителей с помощью энтомофагов позволяет сократить пестицидную нагрузку на растения, что повышает урожайность».
Такие технологии позволяют агрономам не только экономить время и ресурсы, но и значительно улучшать урожайность, минимизируя воздействие вредителей и болезней.
Елизавета Левкина, sfera.fm
