Как датчики урожая и животных делают сельское хозяйство выгодным и безопасным

Установка беспроводных датчиков среди сельскохозяйственных культур и прикрепление «умных» ушных бирок к домашнему скоту могло бы помочь фермерам производить больше продуктов питания с меньшим воздействием на окружающую среду.

Количество продуктов питания, которое мы можем найти на полках супермаркетов, является результатом знаний, накопленных за тысячи лет поколениями фермеров. Но с учетом того, что население планеты, скорее всего, увеличится на 2,2 миллиарда человек в течение ближайших 30 лет и достигнет 9,8 миллиардов, будет гораздо больше человек нуждающихся в питании. В то же время фермеры сталкиваются с проблемой выращивания этого дополнительного продовольствия, используя при этом меньше воды, земли, удобрений и пестицидов.

Только на сельское хозяйство приходится чуть более 10% выбросов парниковых газов и 44% использования воды в Европе, в то время как использование пестицидов оказывает значительное влияние на опылителей и более широкую экосистему.

Для решения этих проблем фермеры по всей Европе объединились с исследователями и инженерами для разработки новых технологий, которые, как они надеются, откроют эру «точного земледелия». С помощью сетей датчиков, установленных на полях или прикрепленных к животным, они могут в режиме реального времени собирать данные о здоровье своих сельскохозяйственных культур и стада, что позволяет им принимать лучшие решения о том, как ими управлять.

Молочные животноводство

Например, 2200 молочных коров на шести фермах в Дании, Германии, Латвии и Литве были оснащены ушными бирками с беспроводной радиочастотной идентификационной антенной для идентификации каждого животного при посещении умной роботизированной кормушки. Кормушка может обнаружить, когда корова засовывает в нее голову и записывает время каждого посещения коровы, а также то, какая доза минеральных кормовых добавок ей была дана.

Рацион молочных коров до родов и в течение 100 дней после отела особенно важен для поддержания их здоровья и обеспечения качества молока, которое они производят, и именно в этом могут помочь минеральные добавки.

Плохое состояние здоровья молочных коров может повлиять на их плодовитость и, таким образом, снизить количество животных, способных производить молоко, а также повлиять на качество самого молока.

Предварительные результаты, которые еще не опубликованы, показывают, что надои молока в стадах с использованием умных ушных бирок и кормушек увеличились на 1%, а также улучшили качество молока на 20%. В то же время количество больных животных уменьшилось на 6% по сравнению со стадом без ушных бирок, а количество коров, отбракованных по причине проблем со здоровьем, было на 24% меньше. Контроль минералов, съеденных коровами, может также уменьшить количество аммиака и фосфатов, выбрасываемых в навоз, что может повлиять на качество воды, стекающей с полей.

Возможность контролировать посещения коров кормушки позволяет фермерам обнаруживать всех животных, которые питаются недостаточно. Кормушка подключена к облачной системе, которая может автоматически подбирать количество добавок и кормить каждое животное индивидуально. Она также предоставляет дополнительную информацию о поведении и здоровье коров, отслеживая изменения в их активности. Некоторые из партнеров проекта из Университета Стратклайд, Великобритания и Технологического института Уотерфорда в Ирландии используют акселерометры на ошейниках и счетчики шагов наряду с искусственным интеллектом для наблюдения за здоровьем животных в процессе движения и поиска ранних признаков заболевания, таких как хромота.

Растениеводство

Но интернет вещей может также помочь тем фермерам, которые выращивают сельскохозяйственные культуры. Среди 33 экспериментов IoF2020 — беспроводные датчики на солнечных батареях, которые отслеживают влажность почвы, содержание питательных веществ, влажность и погодные условия в разных «зонах» поля, так что фермеры могут точно регулировать рост своего урожая.

«Если в верхнем северо-западном углу поля влага или влажность почвы не оптимальны, фермер будет знать, что ему нужно поливать только ту часть поля, которая в этом нуждается, а не все поле», — сказал Лиенард менеджер по коммуникациям в проекте «Интернет продовольствия и фермы 2020» (IoF2020). «Это может сэкономить им много воды и времени».

Тот же подход может помочь уменьшить количество удобрений и пестицидов, необходимых на полях. Специализированные тепловые и спектроскопические камеры могут использоваться для обнаружения ранних признаков вредителей или болезней и помогают выявить скорость роста растений.

Свинофермы и пчеловодство

Среди них — проекты, направленные на сокращение использования антибиотиков на свинофермах за счет прикрепления к животным датчиков для контроля их здоровья. Другие фермеры используют миниатюрные датчики, которые измеряют движение пчел на коммерческих пасеках.

«Используя искусственный интеллект, можно прогнозировать такое поведение, которое можно комбинировать с температурой и влажностью для поиска любых проблем», — сказала Лорена Ван Де Колк, менеджер по коммуникациям SmartAgriHubs . Вооружившись этой информацией, пчеловоды могут быть предупреждены о таких болезнях, как клещ варроа или проблемы, вызванные воздействием пестицидов на их пчел.

Один из проектов в Андалусии, на юге Испании, заключается в разработке беспилотных и наземных роботов, которые могут контролировать листву на оливковых деревьях и виноградных лозах, при анализе с использованием алгоритмов искусственного интеллекта они могут обнаружить ранние признаки болезни сельскохозяйственных культур. Другие направлены на сокращение количества воды, необходимой для орошения сельскохозяйственных культур в этой подверженной засухе части Европы.

Но хотя все эти связанные цифровые технологии могут сделать сельское хозяйство более эффективным и менее вредным для окружающей среды, существует ряд препятствий на пути его внедрения. «В настоящее время необходимые инвестиции достаточно высоки, и как только вы переходите на конкретную технологию, вы должны придерживаться этой технологии, поскольку они не всегда взаимозаменяемы», — сказал Лиенард.

Часть проекта IoF2020 заключалась в установлении стандартов, которые могут применяться ко всем цифровым технологиям, разработанным для сельскохозяйственной промышленности, чтобы фермеры могли свободно переключаться между различными продуктами.

Помимо улучшения способности фермеров производить продукты питания, этот цифровой метод ведения сельского хозяйства может предоставить им новый источник дохода, продавая данные, которые они собирают, другим организациям или компаниям.

«Конечно, должна быть обеспечена безопасность и правовая база вокруг этих данных», — сказал Лиенар. «Но мы надеемся, что в конечном итоге фермеры получат каталог решений, которые они могут использовать для повышения урожайности, снижения воздействия на окружающую среду и экономии времени и денег фермеров».

Источник: Ричард Грей, Horizon; фото: minitraktor.com.ua