По прогнозам, ближе к 2050 году для питания человечеству понадобиться на 70% больше продуктов, чем сегодня. Но ухудшающаяся экологическая ситуация, рост стоимости энергоносителей и падение плодородности земель станет серьезным препятствием для производства необходимого количества продовольствия. Решить эти проблемы можно путем изменения методов ведения сельхоздеятельности, в частности внедряя новейшие технологии и инновационные решения, наподобие концепции Интернета вещей.
«Умное» поле, какое оно?
Несмотря на то, что сельское хозяйство из-за специфики производства кажется многим довольно консервативной отраслью, она одна из первых начала использовать IT-технологии, и, в частности, Интернет вещей (Internet of Things, IoT). Напомним, под IoT понимается глобальная концепция взаимодействия и обмена информацией различными устройствами, машинами, системами посредством Интернета. Она позволяет снизить на некоторых этапах производства продукции участие человека, путем автоматизации процесса и его контроля посредством различных «умных» устройств.
Как показывают исследования, активнее всего IT-технологии применяются в полевом земледелии при выращивании зерновых культур. С использованием «умных» устройств стало возможным внедрение т.н. «точного земледелия» — управления продуктивностью посевов c учётом изменений в среде обитания растений. В конечном итоге, это дает возможность решить две главных задачи сельхозпроизводителей — повышение урожайности и сокращение издержек. Впрочем, подобные инновации пока только набирают популярность. По данным Министерства сельского хозяйства США (USDA), в среднем, уровень использования тех же технологий точного земледелия в этой стране составляет от 30% до 50%, в зависимости от региона. А это, заметим, одна из ведущих стран по использованию IT-технологий различных отраслях.
Тем не менее, аналитики из Goldman Sachs Group утверждают, что большинство стран, активно развивающие свое сельское хозяйство, плавно переходят из «аналога» на «цифру». По их прогнозам, применение новых технологических решений способно увеличить мировое сельхозпроизводство на 70% к 2050 году, что принесет дополнительной сельхозпродукции почти на $800 млрд.
Менять технику и инфраструктуру
Но для того, чтобы все это сработало, нужны иные машины и агрегаты. И надо отметить, что их производители массово начинают переходить на выпуск продукции, которая сможет стать частью IoT. Ведущие мировые компании, работающие в сфере агромашинопроизводства, уже строят свои стратегии развития исходя из потребности диджитализации и автоматизации большинства сельхозпроцессов. Показательным в этом контексте является пример Германии, которая на госуровне взяла курс на диджитализацию промышленности.
Стоит отметить, что в целом, Европа пока что отстает от США по уровню применения «умных» устройств в АПК. Несмотря на то, что в ЕС около 80% сельхозтехники уже продается с навигационными системами, фактически подключены к сети не более 30%. Причиной этому является намного меньшая, чем у США, доля больших фермерских хозяйств. В Европе преобладают мелкие семейные фермы, которые уже имеют достаточно техники и не спешат менять ее на «умную», а значит, более дорогую.
На постсоветском пространстве, в частности, в странах активного сельхозпроизводства (Россия, Украина, Беларусь, Казахстан) основные пользователи новых технологий — крупные агропромышленные комплексы, как правило, с частным капиталом. Главными препятствиями использования «умных» устройств в агросекторе этих странах, помимо финансовой составляющей, является недостаточное развитие инфраструктуры и покрытие беспроводной связи 3G/4G, а также достаточно большая энергоемкость существующих технологий. Однако перспективы, которые сулит операторам мобильной связи внедрение IoT-технологий в АПК (увеличение объема услуг связи, трафика, клиентов и т.д.), рано или поздно заставит их перестроить сетевую инфраструктуру. Вполне возможно, что сильным толчком к этому станет ожидаемое появление к 2020 году нового стандарта связи 5G.
Автоматизация всего и вся
Какие же «прорывные» решения может дать Интернет вещей для агросферы? Помимо основных — повышение урожайности и сокращение издержек, с помощью IoT-устройств можно внедрять целый набор других решений, непосредственно влияющих на процесс производства сельхозпродукции. Сюда можно отнести дистанционное управление сельхозтехникой и технологическими операциями, контроль различных процессов и состояний и многое другое.
Беспилотные сельхозмашины по специальной программе способны в автоматическом режиме осуществлять как обработку почвы, так и уборку урожая. Их применение позволит автоматизировать практически весь сельскохозяйственный цикл. При этом могут использоваться не только наземные «беспилотники», но и летательные аппараты. Вооруженные специальными камерами и высокочувствительными сенсорами, они способны за короткий промежуток времени проинспектировать поля больших размеров. Собранная ими информация позволит создавать электронную 3D-карту полей, рассчитывать показатели для внесения удобрений, осуществлять контроль за работой транспорта и сельхозмашин, охрану угодий и т.п. Также немало решений касается переработки и хранения сельхозпродукции. Автоматизация этих процессов позволяет уменьшить затраты на персонал и улучшить условия хранения собранного урожая.
Как видим, здесь особая роль отводится датчикам и сенсорам. Особенности конструкции и работы этих устройств позволяет размещать их на значительных расстояниях и через сеть, безвыездно, получать информацию о состоянии различных полей и культур, в частности, параметры влажности, температуры, уровень засоренности сорняками, фазы роста и т.п.
Но для получения такой информации в соответствующем регионе (местности) должна быть устойчивая беспроводная связь, качество которой позволяет обеспечить бесперебойную работу задействованных в системе IoT-устройств. Не менее важным является взаимодействие между всеми участниками IoT-системы: производителями, поставщиками соответствующих устройств и услуг, разработчиками приложений и решений, их пользователями, и, конечно же, самими «умными» устройствами. Площадкой, объединяющей их всех под одной «крышей» и дающей возможность «общения» является соответствующая IoT-платформа — центральный компонент экосистемы IoT.
IoT-платформы: от аграрных до социальных
Во время реализации IoT-решений, в силу взаимодействия участников IoT-системы между собой, всегда будет формироваться некая экосистема партнеров. IoT-платформа выступает в качестве посредника, с помощью которого устройства и компоненты системы могут обмениваться данными.
Кроме того она позволяет развивать пользовательские приложения и сервисы. Это очень положительно будет влиять на использование возможностей IoT непосредственно пользователями — фермерами или персоналом сельхозпредприятий. Используя интерфейс IoT-платформы и общую инфраструктуру, с помощью специальных конструкторов пользователи системы получат возможность создавать свой продукт и внедрять собственные инновации. Так, например, любой фермер сможет самостоятельно заменить «ручной» процесс анализа качества почв, воды, погодных условий в конкретном участке его угодий системой мониторинга посредством формирования задачи через конструктор приложений. То есть, путем добавления соответствующего модуля конструировать практически любой набор нужных конкретному фермеру решений и делиться ими на платной или безвозмездной основе с другими.
При этом, наличие общей платформы как бы «социализирует» созданное ими решение, делая его доступным другим потребителям. А это уже будет означать плавный переход к глобальным многопользовательским платформам, основой которых является гармоничная синергия трех компонентов: социального, контентного и аппаратного, получившим название социальных IoT-платформ (SIoT). Немало экспертов считают, что будущее «умного» сельского хозяйства именно в таких платформах, при этом одним из решающих факторов популяризации Интернета вещей, в том числе и для аграрной отрасли, будет социальная составляющая.
В любом случае, мировой тренд на повышение количества продовольствия дает аграрной отрасли хороший шанс за короткое время превратиться из традиционно консервативной в высокотехнологичную, способную впитать в себя те инновационные решения и разработки, которые предлагает сегодня концепция Интернета вещей.
Автор: Андрей Крон
