Rolnik szuka technologii

O technologiach w rolnictwie nie mówi się tak często jak o sztucznej inteligencji czy macierzach dyskowych, niemniej są one bardzo pożyteczne. Gospodarstwo rolne, które decyduje się na inwestycje w rozwiązania IoT, może zwiększyć efektywność i zmniejszyć koszty. Jakie rozwiązania oferuje rolnikom rynek?

Technologie nie tylko optymalizują pracę gospodarstw rolnych, które mogą osiągać lepsze wyniki, zużywając mniej zasobów, ale też w dużym stopniu automatyzują wiele czynności, przez co zaangażowanie człowieka (a zwłaszcza liczba pracowników) może być o wiele mniejsze.

Znaczenie zyskuje trend rolnictwa data-driven, czyli napędzanego przez dane. Rolnicy mogą wykorzystywać rozwiązania z internetu rzeczy, dzięki którym ich praca staje się łatwiejsza i wydajniejsza, a przy tym mniej szkodliwa dla środowiska.

Zobacz również:

Lepsza kontrola nad zwierzętami

Jeśli wdrożymy rozwiązania z IoT na polach uprawnych, możemy później na urządzeniach mobilnych monitorować stan sprzętu rolniczego, gleby, upraw, dróg wodnych, czy też oceniać, czy zwierzęta nie chorują lub nie przebywają w zbyt nasłonecznionych miejscach. Właśnie od sprawdzenia takich informacji wielu zagranicznych farmerów rozpoczyna dzień pracy – od rzucenia okiem na najświeższe komunikaty na smartfonie. Steffen Hake to jedna z takich osób. Rozwiązania IoT pomagają mu w hodowli 240 krów na rodzinnej farmie w Niemczech. Hake wykorzystuje serwis HealthyCow24, opracowany przez firmę SCR Dairy i oparty na chmurze. Rozwiązanie to obejmuje specjalne naszyjniki z czujnikami ruchu i mikrofonami, które sprawdzają aktywność krowy (konkretnie: aktywność przeżuwania).

HealthyCow24 firmy SCR Dairy, system IoT z aplikacją, które dbają o stan zdrowia krów.

HealthyCow24 firmy SCR Dairy, system IoT z aplikacją, które dbają o stan zdrowia krów.

HealthyCow24 informuje rolnika poprzez komunikaty na telefonie o odbiegającym od normy zachowaniu zwierzęcia, co może np. oznaczać, że przebywa ono zbyt długo w upale albo zaczyna chorować. Działający w chmurze system gromadzi dane z czujników i przekazuje je do aplikacji mobilnej, do której dostęp oferowany jest w czasie rzeczywistym przez 24 godziny na dobę. SCR Dairy wdrożyło swoje rozwiązanie już w wielu miejscach na świecie, łącznie monitorując ok. 4,5 mln krów.

W Turcji działa firma PeakUp Information Technologies, która wraz z Banvit, jednym z największych producentów produktów drobiarskich, opracowała rozwiązanie IoT dla ferm drobiu. Systemy IoT mają tutaj zwiększać wydajność, a jednocześnie zapewniają informacje pozwalające na lepsze zrozumienie kwestii opieki nad kurczakami. Odpowiednie czujniki wraz z aplikacją i systemem działającym w chmurze dbają m.in. o to, czy w kurnikach jest właściwy poziom jasności. Wpływa on bowiem na rozwój kurczaków. Dodatkowo rozwiązanie IoT zapobiega niepłodności poprzez nieustanne monitorowanie poziomu CO2 (jeśli jest niewłaściwy, spada współczynnik płodności).

System „connected chicken” został opracowany przy współpracy PeakUp Information Technologies. Wykorzystuje m.in. chmurę Azure.

System „connected chicken” został opracowany przy współpracy PeakUp Information Technologies. Wykorzystuje m.in. chmurę Azure.

AI i machine learning na polu

Powyższe przykłady to tylko ułamek tego, co znajdziemy obecnie na rynku, w dodatku w ujęciu mikro. Jeśli spojrzymy na segment rolnictwa w skali makro, warto zauważyć, że wiele organizacji badawczych wskazuje na fakt, że do 2050 r. produkcja żywności musi wzrosnąć o 70%, jeśli chcemy zapewnić wystarczające dostawy. Aby nadążyć za tak dużym zapotrzebowaniem i zmaksymalizować wydajność, zmniejszając przy tym szkodliwy wpływ na środowisko, coraz więcej dostawców usiłuje stworzyć platformy technologiczne, które można oferować na dużą skalę.

Na zdjęciu: Agras MG-1, dron firmy DJI, który potrafi pokryć teren o powierzchni od 4000 do 6000 m2 w 10 minut, czyli o 40–60 razy szybciej niż w przypadku oprysku ręcznego. Fot. Drone Aerial Operators Group Ltd.

Na zdjęciu: Agras MG-1, dron firmy DJI, który potrafi pokryć teren o powierzchni od 4000 do 6000 m2 w 10 minut, czyli o 40–60 razy szybciej niż w przypadku oprysku ręcznego. Fot. Drone Aerial Operators Group Ltd.

Jedną z takich platform jest FarmBeats, która wykorzystuje algorytmy machine learningowe Microsoftu i niedrogie czujniki IoT, jak również współpracuje z dronami marki DJI. Założenie jest takie, że FarmBeats, używając machine learningu i AI (sztucznej inteligencji) ma dostarczać rolnikom informacji na temat ich upraw, aby mogli podnosić produktywność i redukować negatywny wpływ na środowisko. Jednocześnie mają oczywiście zwiększać dochody i obniżać koszty.

FarmBeats, co istotne, jest rozwiązaniem rozwijanym z myślą o obecnych realiach. Tu trzeba zauważyć, że jednym z największych problemów dla wdrożeń rozwiązań IoT jest obecnie ograniczona przepustowość danych. Farmy są duże, a instalacje zawierają wiele czujników łączących się z internetem, co może zapchać nawet najlepszy sprzęt sieciowy Wi-Fi (patrz ramka „5G pomoże rozwinąć sektor AgriTech”). Z tego powodu FarmBeats w USA wykorzystuje tzw. White Spaces, czyli de facto porzucone pasmo przewidziane dla transmisji telewizyjnych. Dzięki temu można liczyć na przesyłanie dużych ilości danych na długich dystansach nawet w wymagających środowiskach sieciowych, gdzie występują obszary pagórkowate czy sady. Dla FarmBeats dostępne jest widmo 180 MHz (mowa tu o Stanach Zjednoczonych), które oferuje wystarczającą przepustowość dla większości gospodarstw rolnych i może obsłużyć wiele źródeł danych, z których korzysta platforma. Dodajmy, że przeciętnie większość farm generuje ok. 5 Gb danych dziennie.

5G pomoże rozwinąć sektor AgriTech

Sektor AgriTech (od agriculture technology, czyli technologie w rolnictwie) rozwinie się z pewnością o wiele lepiej, gdy pojawi się technologia mobilna 5G. Dzięki niej rolnicy będą mogli np. instalować wiele odpowiednich czujników i systemów IoT. Zyskają m.in. dostęp do takich informacji, jak: wilgotność i ciśnienie powietrza, poziom wegetacji roślin, czy też struktura mikroelementów i organizmów w glebie – a wszystko w czasie rzeczywistym. Będą mogli więc optymalizować swoją pracę.

Co istotne, tego typu rozwiązania są już dostępne, ale za sprawą 5G będzie można je realizować na masową skalę, ponieważ 5G dysponuje bardzo dużą przepustowością – potrafi obsługiwać milion urządzeń na jednym kilometrze kwadratowym (dodajmy, że jeden czujnik IoT traktowany jest jako samodzielne urządzenie), nawet jeśli jakiś sprzęt porusza się z prędkością 500 km/h. Zanim jednak doczekamy się 5G na dużą skalę, trzeba będzie poczekać jeszcze co najmniej kilka lub nawet kilkanaście lat.

Farm Beats ma zapewnić rolnictwo data-driven, gromadząc dane o wilgotności, chemii gleby czy temperaturze, co w połączeniu z wiedzą rolników pozwoli podejmować lepsze decyzje z zakresu zarządzania terenem. Dodatkowo drony, przelatując nad polami, będą rejestrować obraz i pomagać w opracowywaniu map cieplnych, na których widoczne będę miejsca wymagające większego zaangażowania ze strony rolnika. Ma to pomóc optymalizować zasoby – dowiemy się np., który teren należy dodatkowo nawodnić, a gdzie nie jest to konieczne.

Dlaczego warto postawić na IoT w rolnictwie

Francuskie spółdzielnie rolnicze, działające pod nazwą Grupa Ocealia, wdrożyły drony na polach uprawnych już w 2015 roku. Bezzałogowce latają nad wyznaczonym terenem i precyzyjnie analizują warunki środowiskowe, a także spryskują pola. Jak podaje Ocealia, w terenach, które wcześniej nie były obsługiwane przez drony, wzrost plonów wzrósł średnio o 10%, głównie przez to, że dokładniej dbają one o konkretne uprawy. W ramach takiego rozwiązania IoT można liczyć nie tylko na lepsze plony, ale też optymalne wykorzystanie zasobów, zwłaszcza wody, która nie jest marnowana i jej zużycie zostało zoptymalizowane, co dodatkowo cieszy ekologów.

Na szeroką skalę drony w rolnictwie stosowane są także w Danii, gdzie pomagają m.in. przy optymalizacji nawadniania upraw jęczmienia. Dron tworzy najpierw mapę 3D w formie 25-centymetrowych kwadratów, a następnie jego oprogramowanie analizuje, które segmenty terenu są już dojrzałe (będą potrzebowały mniej wody), a które ciągle wymagają nawadniania.

Oprogramowanie zmniejszy marnotrawstwo

Organizacja Nordic APIs, która specjalizuje się m.in. w rozwijaniu środowisk programistycznych i propagowaniu wiedzy na ich temat, zaleca, aby coraz więcej gospodarstw rolnych decydowało się na wdrożenia choć prostych systemów, wykorzystujących od kilku do kilkunastu czujników IoT i aplikację mobilną. Nordic APIs przekonuje, że już po kilku miesiącach testów można zauważyć poprawę, jeśli chodzi o zmniejszoną ilość odpadów. Odpady to bowiem zmora rolników, którzy często nie wiedzą, gdzie dokładnie i jak trzeba zadbać o poszczególne uprawy, aby nie doszło do marnotrawstwa. Jeśli natomiast zastosujemy rolnictwo data-driven, będziemy widzieć na ekranie telefonu stan poszczególnych składowych, jak również zalecenia na temat zarządzania.

Dane i analizy podpowiedzą m.in., jakie metody sadzenia zastosować, jak efektywnie przeprowadzać zbiory i w jakich cyklach, czy też jak lepiej wykorzystywać wody gruntowe. Wszystko po to, aby zredukować odpady, co sprawi, że zaoszczędzimy na zasobach, jak również uda się wyprodukować więcej żywności dla klientów. To powinno wystarczyć, aby przekonać właścicieli gospodarstw do inwestycji w stosowne technologie.

Popularne zastosowania danych w rolnictwie

• Importowanie danych na potrzeby prowadzenia gospodarstw rolnych, np. informacje pogodowe czy historyczny profil na temat agrofagów (patogeny, szkodniki i chwasty obniżające plony roślin uprawnych) dla danego regionu.

• Eksportowanie danych związanych z pracą danego gospodarstwa, np. informacje o oczekiwanej wydajności, szacowanej dacie zbiorów itp.

• Dane określane jako „dla lokalizacji”, potrzebne np. do przeprowadzenia mapowania terenu i GIS (Geograficzne Systemy Informacji), czy też oceniania aktualnego stanu plonów.

• Strumień danych „pomocniczych”, głównie do przeprowadzania analiz, np. szacowania popytu w rolniczym punkcie sprzedaży, trendów cenowych na rynku itp.

Dla każdego z wymienionych typów danych istnieją odmienne szanse biznesowe dla gospodarstw, które zdecydują się wdrożyć odpowiednie rozwiązania IoT. Dla przykładu dane importowane oraz te „dla lokalizacji” mogą stanowić podstawę do podejmowania lepszych decyzji w zakresie zarządzania gospodarstwem rolnym i podnoszenia jego wydajności. Wszystkie te możliwości są jednak dostępne dopiero wtedy, gdy zdecydujemy się na prowadzenie gospodarstwa w systemie data-driven.