Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

"Электрик Инфо" - онлайн журнал про электричество. Теория и практика. Обучающие статьи, примеры, технические решения, схемы, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой.
 


Схемы подключения | Принципиальные схемы | Электроснабжение
Розетки и выключатели | Автоматы защиты | Кабель и провод | Монтаж электропроводки Ремонт электротехники | Молодому электрику

Электрик Инфо » Электрическая энергия в быту и на производстве » Устройства автоматики » Умное сельское хозяйство: примеры автоматизации современного сельскохозяйственного производства
Количество просмотров: 10115
Комментарии к статье: 6


Умное сельское хозяйство: примеры автоматизации современного сельскохозяйственного производства


Умное сельское хозяйство: автоматизация и инновации для современных аграриев

Сельское хозяйство - один из древнейших видов деятельности человечества. Уже в самое ближайшее время компьютерная техника, экономичные машины различного предназначения, роботы и современные методы управления могут совершить настоящую революцию в производстве продуктов питания.

Содержание статьи

Автоматизация сельского хозяйства - на что делать ставку?

Современная деревня становится все более инновационной. Тема Индустрии 4.0 и грядущей революции в промышленности, часто обсуждаемая в Интернете в сфере технологий, почему-то редко охватывает и другой сектор экономики - современное сельское хозяйство.

Инвестиции в технологии, повышающие продуктивность сельского хозяйства, необходимы, потому что, согласно демографическим прогнозам Организации Объединенных Наций, к середине века этот сектор должен будет прокормить почти девять миллиардов человек. 

По оценкам Евросоюза, к 2050 году мировое производство продуктов питания должно удвоиться для удовлетворения потребностей роста населения.

С другой стороны, размер среднего класса растет, и акцент на экологию и здоровое питание становится все более заметным. Потребители хотят покупать качественные продукты не содержащие химикатов.

Сельское хозяйство уже сталкивается не только с увеличением потребления и с изменением привычек питания, но и с последствиями изменения климата для биоразнообразия, качества почвы и воды. Большинство из этих серьезных проблем способны решить современные системы автоматизации.

Умное сельское хозяйство

Одна из тенденций, приближающих нас к устойчивому потреблению, - это экологическое потребление. Экологически ориентированный, где продукты питания производятся с соблюдением экологического баланса. Забота об окружающей среде при производстве высококачественных продуктов питания - это целый ряд факторов и методов с точки зрения удобрения и защиты растений.

Сегодня мы заинтересованы в автоматизации - замена фермеров и производителей сельскохозяйственного сектора, занятых зачастую утомительной работой - это то, что позволяет лучше сосредоточиться на идее устойчивого развития.

Для удовлетворения спроса на продукты питания, поддержания контроля, снабжения и обслуживания сельского хозяйства ручной процесс является непрактичным и мало результативным. В наше время Интернет вещей (IoT) начинает играть важную роль в сельском хозяйстве и превращает его в «умное сельское хозяйство».

В сельском хозяйстве стали популярны адаптивные автоматические системы на основе мобильных роботов, которые могут  выполнять различные технологические операции в растениеводстве и животноводстве.

Наиболее перспективными, прибыльными и быстроокупаемыми считаются системы управления процессами выращивания растений в тепличных комплексах. Такие роботы выполняют технологические операции возделывания растений, уборки урожая и т.п. без непосредственного участия человека.

В сельском хозяйстве хозяйстве есть очень большой потенциал для использования технологий в области Интернета вещей. Мы обладаем обширными знаниями о животных, изменении климата, способности контролировать посев, исследуем, как следует вносить удобрения, как пасутся коровы и что им следует есть, отслеживая сельское хозяйство от осеменения до убоя. Для нас будет важно контролировать, какое мясо у нас продается.

Катажина Пак, директор департамента коммуникаций и маркетинга компании Ericsson

Умная теплица

Прежде чем тратить десятки или сотни тысяч рублей, стоит сначала попробовать более дешевые, наглядные решения, дающие представление о том, действительно ли стоит двигаться дальше с автоматизацией и робототехникой.

BBC Micro Kit: немного для создания умной теплицы дома

Умная теплица для подоконника

Набор Smart Greenhouse от Kitronik позволяет создать домашнюю автоматизированную теплицу. Это помогает понять взаимосвязь между заводами и окружающей средой, благодаря чему пользователь может самостоятельно создавать полезные автоматизированные системы.

Теплицу, запрограммированную с помощью редактора MakeCode, можно контролировать и автоматически поливать. Набор совместим с микроконтроллерами micro: bit версиями V1 и V2.

 

Робота-уборщик для теплиц и ферм:

 

Этот робот может определять и собирать различные фрукты и овощи, включая помидоры, перец и огурцы. Набор данных томатов позволяет ему, например, идентифицировать более 50 разновидностей данного фрукта!

Мои идеи и несколько проектов умной теплицы на Ардуино смотрите здесь: Как сделать умную теплицу на Ардуино

Полезная электроника своими руками, электронные самоделки в Telegram: Практическая электроника на каждый день

Всем нужна помощь и поддержка

Для городских жителей и тех, кто с ним не знаком, гармония сельского хозяйства - чистая красота. Однако сельские жители и фермеры понимают, что зачастую сельскохозяйственное производство - это постоянная неравная борьба с природой. Новые технологии могут принести им множество выгод.

Развитие современных агротехнологий приводит к широкому использованию эффективных «интеллектуальных» робототехнических устройств.

Согласно отчету IDTechEx, тысячи доильных роботов уже установлены по всему миру, создавая рынок стоимостью 1,9 миллиарда долларов, который, как ожидается, вырастет до 8 миллиардов долларов к 2023 году. С другой стороны, мобильные роботы помогают автоматизировать многие задачи, такие как кормление животных или удаление навоза.

Применение сельскохозяйственных роботов направлено на повышение экологической безопасности продукции, минимизацию вредного воздействия химикатов на человека и увеличение урожайности продукции. Создание и применение таких машин в сельском хозяйстве приведет к значительному снижению затрат труда.

Автономный Weeder Carbon Robotics уничтожает сорняки с помощью лазеров:

Метеостанции

Метеостанции легко установить и использовать. Они позволяют контролировать погодные параметры, такие как температура, влажность воздуха и атмосферное давление как снаружи, так и внутри помещений. Усовершенствованные модели метеостанций предлагают, среди прочего графическое изображение прогноза погоды или указание текущей фазы Луны.

Современная метеостанция

Современные метеостанции на Алиэкспресс

Мониторинг фермы - камеры и датчики движения

Контроль того, что происходит на ферме, - важнейший компонент оптимизации и эффективности. Фаза мониторинга должна быть непрерывной и охватывать все стадии планирования, выращивания и сбора урожая. 

Эффективный мониторинг должен охватывать дом, территорию собственности, подсобные помещения, склады, все помещения для разведения, такие как конюшня, свинарник, коровник, курятник или овчарню - в зависимости от нашей деятельности, а также рыбные пруды, пастбища и посевы.

Камеры и записывающие устройства - это первый шаг к безопасности. Однако одного просмотра и записи часто бывает недостаточно, хотя запись, безусловно, полезна в случае инцидентов с участием незваных гостей из рода человеческого, например, браконьеров на прудах.

Вам также необходимо позаботиться о надежном электроснабжении и хорошем доступе к Интернету.

Мониторинг фермы

Есть также хищники и другие сбившиеся с пути особи. Домашний скот без присмотра любит выходить со двора или с пастбища.

Охранные датчики движения вместо пастуха обычно плохая идея из-за неконтролируемого движения животных, каждое из которых может вызвать ложную тревогу.

Для профилактики вредителей пригодятся ультразвуковые отпугиватели животных - они полностью безопасны и не пугают других сельскохозяйственных и домашних животных.

Однако датчики могут работать «точечно» в важных местах. Правильно выбранный мониторинг таких мест, как обход дома или склады, поддерживается датчиками движения PIR или микроволновыми датчиками - в зависимости от запланированного местоположения животных. Его можно даже расположить над входом в курятник, чтобы он вместе с сигнализацией, например, сообщал хозяину о приходе лисы.

Мониторинг животных

Мониторинг животных

Данные собираются с помощью аппаратных устройств, таких как RFID, технологии GPS, интеллектуальные камеры, затем они отправляются на сервер с возможностью просмотра в Интернет-браузере, по электронной почте или с помощью текстовых сообщений на смартфоны.

Уже существуют специальные интеллектуальные устройства, которые изначально разработаны с целью наблюдения и монторинга состояния домашнего скота, предоставляя данные на постоянной основе, например, об их здоровье. Это специальные умные датчики. Вот несколько примеров интеллектуальных устройств, которые используются для наблюдения за домашним скотом: SCR от Allflex и Cowlar.

Сельскохозяйственные дроны

Дроны - очень интересная тема во многих сферах. Они могут стать очень важной частью будущего сельского хозяйства.

Согласно прогнозам экспертов, включенным в отчет IDTechEx, сельское хозяйство станет серьезным рынком для производителей дронов. Стоимость этого рынка в 2027 году достигнет 480 миллионов долларов США.

Среди прочего будут использоваться дроны при разработке аэрокарт хозяйств и при оснащении их датчиками различного типа можно измерять параметры, важные для выращивания растений. С их помощью легче контролировать состояние пасевов на больших полях.  

Сельскохозяйственные дроны

Дроны в сельском хозяйстве могут выполнять следующие задачи:

  • Мониторинг общего состояния урожая;

  • Проверку на сорняки;

  • Разведку земли и посевов;

  • Управление домашним скотом, осмотр и внешний мониторинг их состояния здоровья;

  • Контроль роста растений;

  • Отслеживание утечек при орошении или мест заражения растений вредителями.

Интернет вещей для сельского хозяйства

Устанавливая датчики, например, в земле, в воде или на сельскохозяйственной технике, можно собирать такие данные, как влажность почвы или информацию о здоровье сельскохозяйственных культур.

Умные датчики помогают избегать чрезмерного орошения и чрезмерного удобрения азотом, позволяя им повышать урожайность и точно определять необходимое количество удобрений и воды. Такие датчики полезны везде, где что-то нужно налить, наполнить или дополнить - и делают это с лабораторной точностью.

Собранные данные могут храниться в облаке или на сервере, и фермер может иметь постоянный доступ к ним, например, через планшет или смартфон.

На основе большого количества собранных данных применяются экспертные системы, которые в режиме реального времени дают практические рекомендации фермерам (когда поливать, когда удобрять, подрезать и когда собирать урожай).

Интернет вещей в сельском хозяйстве

Вот несколько продуктов облачного мониторинга IoT, используемых в сельском хозяйстве в Европе: allMETEO, Smart Element и Psycno.

Проект Internet of Food & Farm 2020 (IoF 2020) исследует потенциал IoT-технологий для европейской пищевой и сельскохозяйственной промышленности.

Этот пилотный проект объединяет информацию с датчиков на поле со спутниковыми данными, например, чтобы при выращивании пшеницы помочь фермерам узнать, сколько удобрений и воды необходимо использовать и в какое время это делать.

IoTF 2020 - это действительно автоматизированные и комплексные системы, сочетающие в себе многочисленные функции в рамках единой контролируемой системы с прозрачными процессами, регистрацией и контролем данных.

Пример использования IoF2020:

Во многих уголках земного шара фермеры постоянно сталкиваются с проблемой поисков квалифицированных работников и помощников на время “пиков” сельскохозяйственных работ. И эта проблема в будущем может быть частично решена за счет повсеместного внедрения технологий автоматизации и робототехники, которые будут работать 24 часа в сутки и 7 дней в неделю, предоставляя своим владельцам максимальное удобство и гибкость в управлении их действиями.

Андреас Клаузер, руководитель компании CNH Industrial

Для многих европейских сельскохозяйственных предпринимателей это уже не новость, их возможности растут с развитием интеллектуальных систем.

Автономные тракторы или зерноуборочные комбайны, эффективно работающие на больших площадях, могут принести фермерам огромную выгоду.

Оснащение сельскохозяйственных машин антенной GPS раскрывает возможности системы современного земледелия, включая наведение, автоматическое рулевое управление, управление стрелой опрыскивателя, создание карт урожайности и многое другое. Таким образом, оператор может управлять всеми процессами дистанционно.

В сочетании с компьютером, который контролирует весь технологический процесс, регулируя указанные дозы, мы получаем действительно многофункциональную систему автоматизации.

Если стандартная система навигации в автомобиле обычно имеет точность 5 м, то разрабатываемое инновационное оборудование для сельского хозяйства может достигать уровня точность до 2,5 см. 

Перейдя на систему автоматического наведения, можно уменьшить количество пропусков и наложений, снизить затраты на топливо и рабочую силу, более эффективно управлять внесением семян, удобрений и химикатов, упростить рабочий процесс и даже продлить рабочий день.

Автоматизированное сельскохозяйственное производство

Автономный концептуальный автомобиль Case IH может произвести революцию в сельском хозяйстве:

Почему это так важно? Технологии встраиваемых систем и Интернета вещей (IoT) охватывает не только бытовую технику, управление городской инфраструктурой, административными зданиями и промышленным производством, так почему бы ему не быть ближе к сельскому хозяйству? Приближается сельское хозяйство 4.0!

Сельское хозяйство открыто для новых технологий. Производители новинок видят потенциал и возможности в этой отрасли. Сами фермеры также открыты для новых инновационных продуктов.

Вот несколько примеров замечательных продуктов IoT для сельского хозяйства: Farmapp, Growlink и GreenIQ.

Умное сельское хозяйство уже доступно. Продуманные инвестиции и инновационные технологические решения лежат в основе многих отраслей, таких как выращивание фруктов, овощей, производство молочных продуктов, мяса и т.д.

В дальнейшем я рассмотрю еще более специализированные улучшения в сельском хозяйстве - среди прочего, я расскажу про использование лидаров (LiDAR) и инновационных серий датчиков.

В заключение можно подчеркнуть, что умное сельское хозяйство и автоматизация становятся неотъемлемой частью современной аграрной деятельности. С появлением новых технологий, роботов, систем управления и мониторинга, сельское хозяйство переживает настоящую революцию.

Эти инновации не только увеличивают производительность, но также снижают нагрузку на окружающую среду и обеспечивают производство более качественных и экологически чистых продуктов.

Сельское хозяйство, как никогда, нуждается в инвестициях в технологии, и эта инвестиция оправдана. Она помогает не только справляться с растущими потребительскими запросами, но и решать сложные экологические и климатические проблемы. С умным сельским хозяйством будущее аграрной отрасли выглядит более устойчивым и перспективным.

Осознавая важность современных технологий и инноваций в сельском хозяйстве, мы можем двигаться вперед и обеспечивать продовольственную безопасность, удовлетворяя потребности растущего населения, сохраняя природные ресурсы и предоставляя качественную и экологически чистую продукцию для потребителей.

Умное сельское хозяйство - это ключ к успешному будущему сельского сектора.

А что вы думаете по этому поводу? Пишите в комментариях!

Яков Кузнецов

Популярные публикации:

Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Электрическая энергия в быту и на производстве » Устройства автоматики

Подпишитесь на наш канал в Телеграм "Автоматика и робототехника" (современные технологиии, инновации и будущее автоматизации). Нажмите на ссылку ниже и будьте в центре событий в мире автоматики: Автоматика и робототехника 



Поделитесь этой статьей с друзьями:


Другие статьи с сайта Электрик Инфо:

  • Arduino Edge Control - плата Ардуино для автоматизации сельского хозяйства
  • 10 примеров использования IoT (интернет вещей)
  • Пример использования современных средств автоматизации в теплице, как сдела ...
  • Проблемы, пути и перспективы развития энергетики, современные технологии и ...
  • 5 причин, почему инженеры по автоматизации станут востребованными в ближайш ...
  • Карьера в автоматизации: перспективы и возможности для успешной профессиона ...
  • Интернет вещей (IoT) – технология будущего, которая меняет мир уже сегодня
  • Американские фермеры будут уничтожать сорняки с помощью лазера
  • Датчики влажности - как устроены и работают
  • Использование модулей на основе Bluetooth 4.0 BLE для реализации удаленного ...
  • Категория: Электрическая энергия в быту и на производстве » Устройства автоматики

    Инновации, Автоматика, Датчики, Датчики движения, Internet of Things, Встраиваемые системы, Робототехника, Дроны, Умное сельское хозяйство

      Комментарии:

    #1 написал: Николай |

    У нас в цехах птицефабрики уже давным-давно поддерживать нужный микроклимат помогает электроника. Установленные во всех помещениях специальные датчики реагируют на малейшие отклонения температуры. Периодически включается микропроцессор и «опрашивает» один за другим все датчики. Обобщает полученную информацию и принимает необходимые меры диспетчер. Вскоре система будет полностью автоматизирована, и функции диспетчера возложат на компьютер. Еще одна электронная схема, входящая в состав многоканального командного устройства, с точностью до секунд программирует продолжительность искусственного светового дня для птиц разных возрастных групп. Как показал опыт, электроника способствует росту продуктивности кур и позволяет значительно экономить электроэнергию.

      Комментарии:

    #2 написал: Vadim |

    Мы живем в третьем тысячелетии, и овцы, коровы и свиньи уже подключены к Интернету. Так называемый интернет для животных в настоящее время переживает бум. Животные получают устройство на шею, которое подключается к GPS и Интернету, поэтому владелец имеет представление о том, где они находятся. 

    Это также конец электрических заборов. Интернет для животных принесет свободу, защиту и контроль! Например, если овца выйдет за пределы свой территории, ошейник подаст звуковой сигнал, чтобы она не двигалась, и, возможно, слабый удар током. Электроника также может помочь стойловым животным. Предприятие по запуску свиней должно спасать поросят от лежания. Они любят тепло и прижимаются к своим матерям, но они большие, поэтому детеныши часто ложатся ненароком. Умное устройство может контролировать температуру поросят и даже их вой, чтобы определить, не угрожает ли им опасность. Устройство также может быть использовано для защиты находящихся под угрозой исчезновения животных.

      Комментарии:

    #3 написал: Сергей |

    Отличная статья о важности и перспективах умного сельского хозяйства! Сельское хозяйство играет ключевую роль в обеспечении продовольственной безопасности и удовлетворении потребностей растущего населения. С появлением современных технологий и автоматизации, этот сектор переживает настоящую революцию, что обнадеживает. Инвестиции в автоматизацию и современные системы управления становятся все более необходимыми, и это дает надежду на более продуктивное, экологически чистое и устойчивое сельское хозяйство. К тому же, учитывая изменение климата и потребительские требования к качеству продуктов, внедрение новых технологий является весьма актуальным решением. Статья хорошо описывает не только потенциал умного сельского хозяйства, но и его важность для будущего нашей планеты. Это одно из направлений, которое заслуживает внимания и поддержки, и я убежден, что благодаря современным технологиям, сельское хозяйство будет продолжать развиваться и преодолевать вызовы будущего.  

      Комментарии:

    #4 написал: Ирина |

    Роботы в сельском хозяйстве применяются для автоматизации процессов, таких как сбор урожая, уход за животными, обработка почвы и т.д. Например, существуют роботы-косилки, которые могут косить траву и собирать ее в тюки, роботы-доярки, которые автоматически доят коров, и даже роботы-птичники, которые следят за здоровьем птиц и регулируют температуру в помещении. Также разрабатываются беспилотные летательные аппараты, которые могут использоваться для мониторинга состояния полей и обнаружения вредителей.

      Комментарии:

    #5 написал: Фантомас |

    Автоматизация современного сельскохозяйственного производства может быть продемонстрирована на следующих примерах:

    • Точное земледелие - использование технологий GPS и ГИС для оптимизации использования ресурсов, таких как удобрения, пестициды и вода. Это помогает сократить затраты и повысить урожайность.
    • Роботизированное сельское хозяйство - использование роботов для выполнения задач, таких как сбор урожая, обработка почвы, полив и уход за животными.
    • Интернет вещей (IoT) в сельском хозяйстве - использование датчиков и сенсоров для мониторинга состояния почвы, растений и животных, а также для управления системами полива, освещения и отопления.
    • Искусственный интеллект (AI) в сельском хозяйстве - использование AI для анализа данных и принятия решений, например, для определения оптимальных сроков посева и сбора урожая, а также для прогнозирования погоды и урожайности.

      Комментарии:

    #6 написал: Игорь |

    Сельское хозяйство - это отрасль, которая в большей степени всего зависит от человеческого труда, особенно в таких задачах, как поливка растений и распыление удобрений и химикатов для борьбы с вредителями. Однако, сегодня мы стоим перед важным вопросом: как можно оптимизировать этот процесс и сделать его более эффективным? Одним из потенциальных решений этой проблемы становятся беспилотные летающие аппараты, или дроны. Дроны обладают способностью выполнять множество задач в сельском хозяйстве. Они могут осуществлять поливку полей, распылять удобрения или пестициды с высокой точностью и эффективностью. Одна заправка дрона позволяет обработать область размером 80 на 120 метров всего за один час. Это означает, что даже небольшой флот дронов может справиться с большой территорией за короткое время. Такой подход не только экономит время, но и ресурсы. Поскольку дроны способны работать точно и без перерасхода материалов, они могут помочь в сокращении расходов на удобрения и химикаты, а также снизить потребность в человеческом труде. Тем не менее, внедрение дронов в сельское хозяйство требует серьезной разработки и интеграции. Необходимо учитывать множество факторов, включая тип почвы, тип культур, климатические условия и многие другие. Кроме того, важно обеспечить безопасность и экологическую безопасность при использовании дронов в агропроизводстве.

    Присоединяйтесь к нам в социальных сетях:

    ВКонтакте | Facebook | Одноклассники | Электрик Инфо на Яндекс Дзен

     

    Популярные разделы сайта:

    Электрика дома  Электрообзоры  Энергосбережение
    Секреты электрика Источники света Делимся опытом
    Домашняя автоматика Электрика для начинающих
    Практическая электроника Электротехнические новинки
    Андрей Повный - все статьи автора



    Copyright © 2009-2024 Электрик Инфо - Electrik.info, Андрей Повный
    Вся информация на сайте предоставлена в ознакомительных и познавательных целях.
    За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет.
    Перепечатка материалов сайта запрещена.