Путь к эффективному, прибыльному и безопасному автономному сельскому хозяйству

Автономная ферма — это скорее реальность, чем вымысел, и она способствовала развитию и ускорению значительного прогресса в технологиях.

В 1962 году голландский садовод Корнелис Зилинг изобрел первый автономный трактор — Agri-bot. Агробот был грубым, но эффективным изобретением, которое позволяло вспахивать поле в обоих направлениях без необходимости оборачиваться. Это был первый в мире полностью автоматический автономный пахотный трактор с копирующим колесом в борозде для навигации. У Корнелиса не было бортового компьютера или датчиков IoT (интернета вещей), которые указывали бы его положение в конце ряда. Он не проводил аналитику по глубине вспашки или уплотнению почвы. Тестирование, анализ и инновации были очень механическими и осуществлялись посредством физического наблюдения. В 1962 году фермеру приходилось замарать руки землей, урожаем и машинами, на которые мы полагались, чтобы вывести продукцию на рынок. Хотя Agri-bot был первым подобным нововведением в своем роде, он скорее послужил катализатором преобразования ферм в сельскохозяйственные лаборатории и подготовил почву для того, что мы называем автономной фермой. Ниже мы обсудим некоторые проблемы, с которыми мы сталкиваемся как общество, способы, которыми сельское хозяйство продолжает трансформироваться с помощью экспериментов и инноваций для решения этих проблем, влияние таких инноваций на человечество и существующие технологические возможности для обеспечения большей автономности. сельское хозяйство.

Текущие оценки показывают, что около 800 миллионов человек продолжают жить в условиях голода. К 2050 году население мира будет составлять почти 10 миллиардов человек. Сельскохозяйственной отрасли необходимо будет производить на 70% больше продуктов питания на сокращающихся сельскохозяйственных землях, поскольку населенные пункты рассредоточиваются по сельским, сельскохозяйственным угодьям. Ситуация усложняется тем, что сегодня производители могут тратить до 40% своего времени на ремонт и подготовку оборудования. Стареющее население производителей, растущая урбанизация, снижение интереса к жизни на ферме также повышают требования к производителям и семьям работать дольше. В Канаде, например, предполагается, что к 2030 году в сельском хозяйстве возникнет кризис рабочей силы, связанный с 123 000 рабочих мест, отчасти из-за того, что к 2025 году 25% производителей будут в возрасте 65 лет и старше. Чтобы решить эту геркулесову проблему, крайне важно объедините коллективный предпринимательский дух производителей, партнеров и исследователей — благодаря технологиям, руководствуясь истинными авантюристическими императивами, которые приведут к эпохе Сельское хозяйство 4.0 (возраст 4.0).

Ag 4.0 — это обмен данными между вещами. (оборудование, датчики, коммуникационные сети), чтобы повысить эффективность этих вещей за счет подключения и совместной работы. Ag 4.0 дает возможность снизить затраты, повысить эффективность, значительно сократить количество отходов и поставлять высококачественный, безопасный и полезный для здоровья продукт от фермы до вилки (таблица). Создание, сбор и использование этих данных может помочь с идеями и возможностями для обширных инноваций и автоматизации. Использование искусственного интеллекта, архитектур для приема и обработки данных в режиме реального времени, а также стандартов IoT, обеспечивающих связь между устройствами, повлияли на быстрое развитие и автоматизацию сельского хозяйства. Сегодняшние фермы быстро превращаются в передовые сельскохозяйственные лаборатории, и появляются новые технологии, требующие минимального вмешательства человека, которые помогут в дальнейшем решении этих проблем.

Аг. 4.0 требует, чтобы вещи быть автономным, связанным и скоординированным. Автономное оборудование способно действовать независимо от другого оборудования, людей, животных, сельскохозяйственных культур и других объектов, конкурирующих с основной рабочей целью этого оборудования. Автономное оборудование богато датчиками и камерами, и все они обеспечивают обратную связь с платформой искусственного интеллекта (ИИ) на оборудовании или на границе Интернета вещей. Необходимо постоянно оптимизировать сложность этих алгоритмов глубокого обучения и поддерживать резервные системы на борту/датчике для получения оптимизированных результатов и обеспечения системы безопасности на случай непредвиденных событий:человек на пути оборудования, отказ другого элемента оборудование в поле или внезапный шторм, который может заставить оборудование приостановить работу.

На подключенных платформах оборудование будет использовать бортовые датчики для внешней связи и использовать возможности граничных вычислений (внешние датчики). Такие периферийные устройства будут постоянно анализировать свойства окружающей среды (например, воздух, почву, воду, местоположение) и предоставлять этот анализ модели искусственного интеллекта оборудования, чтобы гарантировать, что оборудование остается (например) в пределах установленных границ собственности. Кроме того, датчики не должны быть изолированы от поля. Фермер может носить одежду со встроенными датчиками, которая обеспечивает их точное местоположение и относительное положение для всего оборудования, чтобы обеспечить их безопасность. Домашние животные и домашний скот могут носить датчики по той же причине. В то время как автономное оборудование не «увидит» человека, пока, возможно, не станет слишком поздно, подключенное транспортное средство будет «знать», где находится какое-либо оборудование с датчиками или человек, независимо от того, где работает оборудование.

Наконец, настоящим скачком к автоматизированной ферме станет среда, в которой оборудование будет координировать свою деятельность с другим оборудованием. После подключения последнее известное местонахождение части оборудования будет важно, если оно выйдет из строя, отправляя предупреждение производителю, одновременно запрашивая отправку автомобиля на замену и заказ на ремонт поставщику. Как только оборудование будет подключено, цунами доступных данных потребует платформы, которая может управлять ими, синтезировать их и затем рассказывать историю с помощью аналитики производителям, инвесторам, партнерам и самому оборудованию. Представьте себе, что датчики погоды передают информацию оборудованию, где вероятность грозы повлияет только на часть фермы, приостанавливая работу на этом поле и позволяя продолжить работу оборудования в других местах.

Настоящая связь будет иметь место, когда как автономное, так и подключенное оборудование будут работать целостно. Оборудование не только будет знать, где оно находится, и сможет проводить самодиагностику и понимать, где оно находится по отношению к другим частям, как автономным, так и подключенным к ферме, но оно будет иметь доступ к другим частям соответствующей информации. Когда ожидается, что орошение будет включено, чтобы позволить себе покинуть территорию до орошения, возьмите информацию от систем ИИ, которые могут сказать, где требуется дополнительное орошение или требуется дополнительная вспашка для борьбы с сорняками и вредителями. Сельское хозяйство также станет круглосуточным в течение вегетационного периода. Дневной свет и усталость больше не мешают работе.

Автономная ферма — это больше реальность, чем выдумка, и со времен Корнелиса она значительно ускорила развитие технологий. Такие компании, как John Deere, разработали и усовершенствовали автономное сельскохозяйственное оборудование, начиная от управляемых со спутника машин и заканчивая более полностью автономным оборудованием, которое может выполнять автоматические корректировки в режиме реального времени на основе встроенных датчиков воздуха, почвы и влажности. По мере развития автономной разработки Ag 4.0 инновации приведут к новой эволюции к Ag 5.0, где результаты будут сосредоточены на подключенных и скоординированных платформах. Ферма быстро становится «приложением». Эта эволюция станет дорожной картой, которая приведет в соответствие глобальные потребности потребителей в продуктах питания с потребностями производителей в эффективности, прибыльности, здоровье и безопасности.