Инновации в сельском хозяйстве исторически развиваются наряду с научно-техническим прогрессом. Россия может быть представлена как показательный пример расширения технологий в аграрной отрасли, поскольку последние годы объём сельскохозяйственного производства в РФ неуклонно движется вверх, а многие показатели достигли мирового лидерства. После экономического застоя конца прошлого века многие компетенции российского научно-технического агрокомплекса были утрачены, а как только сельскохозяйственный сектор начал стремительно подниматься, вакуум необходимых технологий и технических средств естественным образом стал восполняться за счет импорта. Но по мере роста и его дальнейшей перспективы, отечественные компании начали восстанавливать свое производство и организовывать собственные инновационные решения. Так, к настоящему времени, на наших полях уже полным ходом орудует российская техника с беспилотным управлением, а хозяйства используют отечественные разработки автоматизированных систем и ИТ-продукты управления.
Рассмотрим, какие основные инновационные технологии в области сельского хозяйства доступны сейчас на рынке России.
Умное сельское хозяйство - общее определение комплекса инновационных систем с функцией обработки и анализа данных и предназначенных для автоматизации процессов ведения сельскохозяйственного производства с целью значительного прироста эффективности.
Основные современные технологии применяемые в умном сельском хозяйстве это Интернет вещей (IoT), Искусственный интеллект (ИИ, AI), Спутниковая система навигации (ГЛОНАСС, GPS).
Точное земледелие - принцип планирования и проведения агротехнических мероприятий на основе координатной модели полей. По сути, на базе геоинформационных систем (ГИС) создается цифровая карта поля с определенными характеристиками неоднородных участков для возможности проводить на каждом из них особенное агротехническое воздействие в зависимости от параметров.
Как это работает на практике? Для картографирования местности используют спутниковую систему дистанционного зондирования земли (ДЗЗ), аэрофотоснимки выполненные с помощью беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) и дронов. Точные координаты границ участков определяет спутниковое позиционирование. Таким образом исследуются особенности ландшафта и рельефа полей, для каждой неоднородной зоны определяется степень созревания, плотность выращивания, состояние здоровья культур, а с помощью умных датчиков, соответственно, выполняются измерение влажности, температуры, химический состав почвы. Все эти перечисленные, а также, при необходимости, многие другие параметры в периодическом режиме вносятся в информационную базу данных для анализа и обработки в специализированном аграрном программном обеспечении, в том числе с использованием искусственного интеллекта.
В результате, управление агропроизводством получает необходимые сведения и рекомендации для проведения специфических агротехнических работ в каждом отдельном секторе исследуемого поля, в зависимости от его свойств. К примеру, на некотором участке поля с помощью аэрофотосъемки обнаружено поражение некой болезнью выращиваемой культуры, а так же с помощью анализа данных с этого участка выявлена причина по которой она развилась. Соответственно, рекомендованный комплекс мер по устранению причины и последствий поражения применяется только на том участке поля, разграниченного координатами для навигации технических средств, где это необходимо, не затрагивая при этом всю остальную площадь посева.
Таким образом, за счет применения технологии дифференцированного внесения (удобрений, средств защиты, семян и прочее) только на тех участках где возникает потребность, в зависимости от их свойств и состояния, проявляются очевидные преимущества точного земледелия в виде экономии средств, повышения урожайности всего поля, экологичности и качества продукции, повышения производительности и в целом эффективности агропроизводства.
Умная сельхозтехника - сельскохозяйственная техника с внедренными автоматизированными процессами контролируемыми интеллектуальными системами. Как правило, такая техника может быть оборудована различными датчиками, камерами, цифровыми блоками управления, бортовым компьютером с искусственным интеллектом, что позволяет в процессе ее эксплуатации использовать минимально ресурс человека.
С помощью технологии интернета вещей или умных датчиков в технике можно отслеживать эксплуатационные параметры и режимы работы механизированных устройств, а также состояние перерабатываемого сырья и обрабатываемой среды, соответственно, появляется возможность в режиме реального времени управлять технологическим процессом и контролировать качество выполняемой работы.
Установленные на сельхозтехнику датчики спутникового позиционирования позволяет мониторить маршрут и скорость движения транспорта, контролировать расход горюче-смазочных материалов. Особенно важную функцию спутниковая навигация выполняет в точном земледелии, где производятся дифференциальные агротехнические работы на разных участках поля разграниченных координатами. С помощью базовых станций RTK точность спутникового позиционирования достигается до 2,5 см.
Автопилот установленный на трактор или комбайн значительно повышает производительность сельхоз работ выполняемых на поле. Основные преимущества такой техники - точность выполняемых операций, что позволяет обрабатывать почву без перекрытий и пропусков, вести посев строка к строке, опрыскивать без пережогов и непроливов, экономить горючее. А с помощью искусственного интеллекта техника оснащенная машинным зрением может распознавать препятствия на пути, особенности рельефа, кромки обработки, рядки, колеи, отличать сорняк от культуры, что позволяет в режиме реального времени корректировать маршрут и процесс обработки достигая максимальной эффективности.
Умная ферма - автоматизированный и роботизированный сельскохозяйственный объект для оптимизации процессов агропроизводства с применением технологий интернета вещей, искусственного интеллекта, больших данных и нейронной сети. Включает в себя умное животноводство - процесс контроля здоровья, поведения животных и управление их производительностью в режиме реального времени, так же умное растениеводство - процесс контроля и управления температуры и влажности окружающей среды, почвы, состояния растений.
На сегодняшний день в России с помощью самых разнообразных умных датчиков, автоматизированных устройств управления, интернета вещей, программного обеспечения и искусственного интеллекта возможно создать любой специфический сельскохозяйственный объект для разведения различных видов животных, рыб и выращивания культур в автоматическом режиме, сконфигурированный под ваши личные цели и условия внешней среды.