Применение и преимущества Интернета вещей в сельском хозяйстве

По данным Организации Объединенных Наций, к 2050 году население мира достигнет 9,7 млрд человек, что приведет к увеличению мирового сельскохозяйственного производства на 69% в период с 2010 по 2050 год. В связи с таким спросом фермеры и сельскохозяйственные компании обращаются к приложениям на базе Интернета вещей для анализа и увеличения производственных мощностей.

Мы наблюдаем беспрецедентный уровень внедрения технологий в сельское хозяйство. Многие из новых агротехнологий кажутся весьма перспективными для будущего сельского хозяйства. Интернет вещей изначально считался новой сельскохозяйственной технологией, но теперь он стал общепринятым благодаря своему широкому распространению. В самом простом определении Интернет вещей в сельском хозяйстве — это просто использование Интернета для управления.

Что такое Интернет вещей?

В последние годы Интернет вещей стал одной из важнейших технологий XXI века. Теперь, благодаря возможности подключения к интернету повседневных вещей через встроенные устройства, включая кухонную технику, автомобили, термостаты и радионяни, становится возможным бесперебойное взаимодействие между людьми, процессами и вещами.

Благодаря недорогим вычислениям, облачным технологиям, большим данным, аналитике и мобильным технологиям физические объекты могут обмениваться данными и собирать их с минимальным участием человека. В этой гиперсвязанной среде цифровые системы могут регистрировать, отслеживать и изменять каждое взаимодействие между подключенными объектами. Физический мир встречается с цифровым, и они взаимодействуют.

Интернет вещей связывает цифровой и физический миры посредством ряда технологий. Датчики, способные отслеживать такие параметры, как температура, движение или любые изменения окружающей среды, встроены в физические объекты, как и исполнительные механизмы, которые получают сигналы от датчиков и выполняют определённые действия в ответ на эти изменения.

Датчики и исполнительные механизмы взаимодействуют с компьютерными системами, которые могут контролировать или управлять состоянием и работой связанных объектов и машин через проводные (например, Ethernet) или беспроводные (например, Wi-Fi, сотовая связь) сети.

Объекты, отслеживаемые Интернетом вещей, не ограничиваются искусственными объектами, но также могут включать природные объекты, людей и животных. Постоянная связь, обеспечиваемая Интернетом вещей, в сочетании с данными и аналитикой открывает новые возможности для компаний по созданию продуктов и услуг, а также повышению операционной эффективности. Действительно, с 2010-х годов Интернет вещей стал одним из важнейших достижений в цифровой трансформации бизнеса и экономики.

Приложения Интернета вещей в сельском хозяйстве

Решение для интеллектуального сельского хозяйства на базе Интернета вещей разработано для поддержки мониторинга полей с помощью датчиков и автоматизации систем орошения. Благодаря этому фермеры и связанные с ними предприятия могут легко контролировать состояние полей из любой точки мира.

Ниже приведены различные применения Интернета вещей в сельском хозяйстве:

1. Сельское хозяйство и роботы

Со времён промышленной революции XIX века автоматизация совершенствовалась, позволяя выполнять всё более сложные задачи и повышать производительность. В условиях растущего спроса на рабочую силу и глобального кризиса рабочей силы сельскохозяйственные роботы, также известные как агроботы, становятся всё более популярными среди фермеров.

Только в США сельскохозяйственное производство, по оценкам, сокращается на 3,1 миллиарда долларов в год из-за нехватки рабочей силы. Сельскохозяйственные роботы приобрели известность благодаря недавним прорывам в области сенсорных технологий и искусственного интеллекта (ИИ), позволяющим машинам обучаться в условиях окружающей среды. Мы всё ещё находимся на начальном этапе революции в сельскохозяйственной робототехнике, которая позволит в полной мере реализовать потенциал Интернета вещей в сельском хозяйстве, при этом большинство продуктов всё ещё находятся на стадиях тестирования и разработки.

2. Датчики в сельском хозяйстве

Сегодня фермеры используют датчики, смартфоны и дроны для глубокого анализа местности и ресурсов в предполагаемых местах их выращивания. Интеллектуальные сельскохозяйственные датчики размещаются по всему полю для сбора и передачи данных о различных факторах окружающей среды в облако. Это обеспечивает точную информацию о качестве почвы, температуре и других параметрах.

3. Дроны в сельском хозяйстве

Дроны используются в сельском хозяйстве для улучшения и оптимизации различных сельскохозяйственных операций, таких как мониторинг посевов, распыление пестицидов, анализ почвы и картографирование. Сельское хозяйство является одной из первых отраслей, где дроны используются. Дроны оснащены датчиками и камерами для получения изображений, картографирования и обследования сельскохозяйственных угодий. Они бывают как наземными, так и воздушными.

Наземные дроны — это мобильные роботы, которые обследуют поля. Воздушные дроны — это летающие роботы, также известные как беспилотные летательные аппараты (БПЛА) или беспилотные авиационные системы (БАС). Дроны могут управляться дистанционно или автономно с помощью программных программ, встроенных в их системы, работающих в координации с датчиками и GPS. Данные с дронов могут предоставлять информацию о состоянии сельскохозяйственных культур, орошении, опрыскивании, посадке и состоянии почвы.

4. Умная теплица

Умные теплицы способны автоматически регулировать такие параметры, как температура, влажность, полив и освещение. Это можно делать удалённо с помощью Интернета вещей и подключённых устройств, создавая среду, свободную от вредителей и благоприятную для растений.

5. Компьютерная визуализация в сельском хозяйстве

Компьютерное зрение — это использование камер, размещённых по всей ферме, или дронов, оснащённых камерами, для получения изображений с целью их цифровой обработки. Основной принцип цифровой обработки изображений заключается в применении компьютерных алгоритмов для обработки входного изображения.

Обработка изображений позволяет изучать снимки, полученные при различной спектральной интенсивности, например, в инфракрасном диапазоне, анализировать изображения, собранные в течение определенного периода времени, и обнаруживать отклонения, оценивать ограничивающие факторы и способствовать улучшению управления фермерским хозяйством.

6. Применение в растениеводстве

Данные о росте сельскохозяйственных культур, отклонениях от нормы, состоянии растений, количестве осадков, влажности и климатических условиях могут помочь в севообороте, управлении и мониторинге. Технологии управления сельскохозяйственными культурами могут кардинально изменить ситуацию для фермеров, помогая им принимать более выгодные решения.

Преимущества Интернета вещей в сельском хозяйстве

Применение Интернета вещей в сельском хозяйстве, как и в других отраслях, обещает беспрецедентную эффективность, сокращение ресурсов и затрат, автоматизацию и процессы, управляемые данными.

Однако в сельском хозяйстве эти преимущества заключаются не только в модернизации, но и в решениях для всей отрасли, которая сталкивается со многими трудностями и проблемами.

1. Обеспечивает превосходную производительность

Современное сельское хозяйство — это гонка. Фермерам приходится производить больше продукции в условиях истощения почв, сокращения площади пахотных земель и всё более изменчивых погодных условий. Благодаря сельскому хозяйству с использованием Интернета вещей фермеры могут отслеживать свою продукцию и состояние полей в режиме реального времени. Они быстро получают информацию, могут выявлять проблемы до их возникновения и принимать обоснованные решения по их предотвращению. Кроме того, решения Интернета вещей в сельском хозяйстве внедряют автоматизацию, такую ​​как орошение по требованию, внесение удобрений и роботизированная уборка урожая.

2. Расширение производственного процесса

К 2050 году, когда население мира достигнет 9 миллиардов, 70% будет жить в городах. Теплицы и гидропонные системы на базе Интернета вещей позволяют сократить цепочки поставок продовольствия и обеспечить население свежими фруктами и овощами. Интеллектуальные системы замкнутого цикла позволяют выращивать сельскохозяйственные культуры практически где угодно: в супермаркетах, на стенах и крышах зданий, в грузовых контейнерах и, конечно же, даже в домах.

3. Обеспечение более чистой сельскохозяйственной продукцией

Умное земледелие с использованием Интернета вещей — практичное решение для сокращения использования пестицидов и удобрений. Точное земледелие не только помогает фермерам экономить воду и энергию, делая сельское хозяйство более экологичным, но и значительно сокращает потребление пестицидов и удобрений. По сравнению с традиционными методами ведения сельского хозяйства, эта стратегия позволяет получать более чистые и органические конечные продукты.

4. Гибкое реагирование на изменения погоды

Одним из преимуществ использования Интернета вещей в сельском хозяйстве является повышение операционной гибкости. Благодаря системам мониторинга и прогнозирования в режиме реального времени фермеры могут быстро реагировать на любые существенные изменения погоды, влажности, качества воздуха или состояния отдельных культур или почвы на поле. Новые возможности помогают фермерам сохранять урожай во время экстремальных погодных явлений.

5. Улучшить качество продукции

Сельское хозяйство, основанное на данных, позволяет производить больше продукции более высокого качества. Используя датчики почвы и посевов, мониторинг с помощью дронов и картографирование ферм, фермеры могут лучше понять взаимосвязь между погодой и качеством урожая. Используя подключенные системы, они могут воссоздать оптимальные условия и повысить пищевую ценность своей продукции.

6. Экономия воды

Благодаря прогнозам погоды и датчикам влажности почвы вода используется только тогда и там, где она необходима. Как бы хорошо вы ни знали окружающую среду, Мать-природа — крепкий орешек. Что, если прогноз погоды окажется неверным? Что, если дождя не будет, когда он действительно нужен?

Что произойдёт, если поливать без необходимости? Ответ прост: можно использовать дождемер, чтобы измерить количество осадков в саду и использовать эту информацию, чтобы определить, когда и сколько нужно поливать. Дождемеры отслеживают количество осадков, взвешивая капли воды, попадающие в специальный коллектор. Некоторые дождемеры работают в паре с датчиками влажности почвы — устройствами, измеряющими влажность почвы.

7. Сокращение эксплуатационных расходов

Умное сельское хозяйство с использованием Интернета вещей может помочь сократить эксплуатационные расходы, например, сократить использование удобрений и пестицидов, сэкономить воду, сократить трудозатраты и т. д.

Например, используя автоматизированную систему, которая регулярно измеряет концентрацию фунгицидов в почве в течение всего вегетационного периода, агропроизводители могут корректировать использование фунгицидов на основе данных в режиме реального времени. Автоматизация процесса может значительно снизить потребление ресурсов, человеческий фактор и общие затраты.

Короче говоря, любой объект, которым можно управлять через интернет, называется устройством Интернета вещей. Умные носимые устройства, такие как умные часы, и системы управления умным домом, такие как Google Home, стали популярными на потребительском рынке. Ожидается, что к 2030 году к Интернету вещей будет подключено более 30 миллиардов устройств.

Применение Интернета вещей в сельском хозяйстве направлено на удовлетворение растущего спроса и сокращение производственных потерь в традиционных видах деятельности. Роботы, дроны, дистанционные датчики, компьютерное зрение в сочетании с постоянно совершенствующимися инструментами машинного обучения и аналитики используются в сельском хозяйстве для мониторинга урожая, обследования и картирования полей, предоставляя фермерам данные для эффективного планирования управления хозяйством, экономя время и деньги.

Мы наблюдаем беспрецедентное внедрение технологий в сельскохозяйственный сектор. Многие перспективные сельскохозяйственные технологии кажутся весьма перспективными для будущего сельского хозяйства. Интернет вещей изначально считался новой сельскохозяйственной технологией, но теперь он стал популярным благодаря своему широкому распространению.

Одна из причин, по которой Интернет вещей набирает обороты в коммерческом и местном сельском хозяйстве, — это интеллектуальное земледелие. Фермеры могут использовать данные, собранные с различных датчиков, отслеживающих работу фермы и критические условия, для принятия более обоснованных решений по улучшению здоровья и продуктивности сельскохозяйственных культур. Внедрение технологий Интернета вещей в сельском хозяйстве будет расширяться, что приведёт к повышению производительности и качества продукции.