Internet Rzeczy w rolnictwie
Internet Rzeczy (IoT – Internet of Things) jest trendem, który coraz bardziej rozwija się w wielu sektorach gospodarki a szczególnie w branży przemysłowej. IoT znajduje również zastosowanie w rolnictwie. Czym jest Internet Rzeczy? IoT to swego rodzaju sieć rożnego rodzaju urządzeń i maszyn podłączonych do Internetu. Najczęściej są to czujniki pomiarowe mierzące szereg różnych wartości i zbierające dane, które przesyłane są do miejsca ich przechowywania (np. chmura obliczeniowa) lub/i bezpośrednio do odbiorników jakimi są komputery, smartfony i tablety. Za pomocą IoT z poziomu komputera lub smartfonu można sterować urządzeniami czy nawet całymi instalacjami jak np. systemami nawadniającymi.
Internet Rzeczy okazuje się nieodzownym narzędziem inteligentnego rolnictwa, które umożliwia produkcję żywności w sposób zrównoważony czyli inaczej mówiąc zdecydowanie mniej niekorzystny dla środowiska naturalnego niż ma to miejsce w klasycznym rolnictwie.
W jakich obszarach sieć Internetu Rzeczy może być przydatna dla rolnictwa? O tym piszemy poniżej.
Monitoring warunków pogodowych
Jednym z obszarów jest monitoring warunków pogodowych, które mają wpływ na rozwój roślin a w efekcie końcowym na wielkość plonów i ich jakość. Czujniki Internetu Rzeczy umożliwiają bezpośredni pomiar parametrów pogody takich jak temperatura i wilgotność powietrza, wielkość opadów, siła i kierunek wiatru, których znajomość jest potrzebna do wykonywania szeregu zabiegów agrotechnicznych jak np. opryskiwanie, wysiew nawozów mineralnych, nawadnianie.
Algorytmy obrabiające dane z owych systemów pomiarowych umożliwiają prognozowanie pogody jak i ocenę ryzyka wystąpienia chorób grzybowych czy szkodników. Dzięki takim prognozom rolnicy mogą przygotować się do zagrożeń ich plantacji.
Internet Rzeczy i Rolnictwo Precyzyjne
Rozwiązania rolnictwa precyzyjnego umożliwiają zbieranie danych dotyczących kondycji i plonów roślin oraz właściwości gleby i przedstawianie ich w postaci map przestrzennych (np. mapy plonów, mapy zasobności gleby w składniki pokarmowe itp.) W tym celu przydatne okazują się czujniki umieszczone na maszynach, satelity oraz drony. Dane z tych urządzeń pozyskiwane są okresowo a nie w sposób ciągły jak to ma miejsce w przypadku czujników polowych.
Podłączone do Internetu czujniki polowe w sposób ciągły dostarczają informacji o warunkach panujących w glebie jak np. temperatura, wilgotność gleby, zawartość wody w glebie, przewodność elektryczną, pH itp. uzupełniając tym samym dane pozyskane z dronów i satelitów. Dostępne są również systemy wizyjne z kamerami umieszczonymi stacjonarnie, które mogą obserwować rozwój roślin.
Drony rolnicze i Internet Rzeczy
Drony, zwane również bezzałogowymi statkami powietrznymi (z ang. UAV - unmanned aerial vehicles) stają się coraz bardziej popularne również w rolnictwie. Oprócz monitorowania upraw drony wykorzystywane są również do innych zadań jak np. opryskiwanie czy sadzenie roślin. Drony podobnie jak i szereg różnych maszyn czy urządzeń mogą być podłączone do Internetu by poprzez łącze internetowe bezpośrednio przesyłać dane do chmury obliczeniowej. Jednocześnie poprzez Internet drony mogą być sterowane a ich praca monitorowana.
Autonomiczne maszyny podłączone do IoT
Niewątpliwie przeszłością rolnictwa będą autonomiczne maszyny, które wykonywać będą różnorodne czynności. Niektóre z automatycznych maszyn są swego rodzaju ciągnikami rolniczymi i współpracują z różnym osprzętem. Inne z robotów wykonują wyspecjalizowane zabiegi jak np. mechaniczne usuwanie chwastów.
Z racji tego że autonomiczne maszyny muszą być nadzorowane stąd też są podłączone do Internetu dzięki czemu zarówno rolnicy jak i służby serwisowe mają ciągły dostęp do danych dotyczących pracy robotów jak i ich stanu technicznego również z poziomu urządzeń mobilnych (smartfon, tablet). Poprzez Internet służby serwisowe mają możliwość ciągłego monitorowania parametrów technicznych robota jak również udzielać zdalnego wsparcia rolnikowi u którego robot pracuje.
Urządzenia IoT w szklarniach
Rozwiązania Internetu Rzeczy mają szczególne zastosowanie w produkcji szklarniowej. Urządzenia IoT umożliwiają automatyczne sterowanie klimatem w szklarni z uwzględnieniem warunków panujących w tych pomieszczeniach jak i warunków pogodowych. Czujniki Internetu Rzeczy umożliwiają oprócz monitoringu warunków mikroklimatycznych panujących w szklarniach (temperatura i wilgotność powietrza, zawartość CO2, ciśnienie powietrza itp.) bieżącą ocenę zużycia wody i energii. Dzięki automatycznie pracującym instalacjom podłączonym do IoT możliwe jest automatyczne nawadnianie jak i aplikacja nawozów.
Zarządzanie stadem zwierząt
Rozwiązania Internetu Rzeczy mają zastosowanie również w produkcji zwierzęcej. Czujniki IoT można podłączyć do zwierząt w gospodarstwie w celu monitorowania ich stanu zdrowia i rejestrowania wydajności mlecznej czy przyrostu masy. Pomiary z wykorzystaniem takich czujników pozwalają identyfikować chore zwierzęta, dzięki czemu rolnicy mogą oddzielić je od stada by uniknąć zakażenia pozostałych osobników. Śledzenie i monitorowanie zwierząt pomaga również w ocenie ich dobrostanu.
Systemy do zarządzania gospodarstwem
Istotną rolę w koncepcji Rolnictwo 4.0 odgrywają programy do zarządzania gospodarstwem rolnym. W programach tych analizowane są dane zbierane z różnych źródeł. Dane te mogą być wprowadzane ręcznie przez użytkownika jak również automatycznie dostarczane z różnego rodzaju czujników IoT. Czujniki te mogą być umieszczone na polu, w szklarniach i budynkach inwentarskich jak również na maszynach. Dane z tych czujników są umieszczane w odpowiednich modułach programów do zarządzania gospodarstwem a następnie wykorzystywane do obliczania zużycia zasobów (np. paliwo, nawozy, materiał siewny) oraz kosztów produkcji.
Jak Internet Rzeczy kształtuje rolnictwo
Rozwiązania Internetu Rzeczy przekształcają rolnictwo pod wieloma względami. Przede wszystkim podłączone do IoT czujniki pozwalają monitorować warunki pogodowe, jakość gleby, postęp we wzroście roślin, zdrowie zwierząt gospodarskich jak również wydajność maszyn i personelu. Dane te pozwalają kontrolować na bieżąco przebieg produkcji w gospodarstwie co sprzyja podejmowaniu skutecznych decyzji produkcyjnych i biznesowych.
Rolnicy dostrzegając wszelakie anomalie we wzroście roślin lub zdrowiu zwierząt gospodarskich (danych umożliwiających dostrzeganie owych anomalii dostarczają urządzenia IoT) mają możliwości zmniejszyć ryzyko utraty plonów czy strat w pogłowiu zwierząt.
Dostęp do danych o przebiegu produkcji w gospodarstwie to możliwość kontrolowania na bieżąco zużycia środków do produkcji oraz kosztów wytwarzania.
Rozwiązania IoT sprzyjają wdrażaniu automatyzacji jak i robotyzacji w gospodarstwach rolnych. Automatyzacja jak i robotyzacja nabierają znaczenia w aspekcie niedoboru siły roboczej.
dr inż. Jacek Skudlarski – Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie