ИННОВАЦИИ В АПК. Автоматизация рабочего места “Агроном-технолог”

РАЗВИТИЕ НАУКИ И ТЕХНИКИ ДОСТИГЛО ТАКОГО ПРОГРЕССА, ЧТО ПОЗВОЛЯЕТ В ПОЛУАВТОМАТИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ ВЕСТИ ПРОЦЕСС ПРОИЗВОДСТВА И КОНТРОЛЯ ЕГО КАЧЕСТВА, В ТОМ ЧИСЛЕ В ПРОЦЕССЕ – ПРОИЗВОДСТВА СЕЛЬХОЗПРОДУКЦИИ.

Сельское хозяйство — это самый сложный (по ряду причин) процесс производства:

— производство связно с живыми организмами, как они себя поведут в тот или иной момент или под воздействием чего-либо не ясно;

— на процесс производства воздействует природа, т.е. ряд факторов которые не подвластны человеку;

— факторы сами по себе могут оказывать очень серьезное влияние на организмы (культурные растения и животные).

Минимизировать внешнее воздействие, пытаться влиять на процесс воспроизводства продукции, исключая рутинность рабочего процесса человек стремился давно. Еще в СССР с 1931 года существовал особый институт — ВИЭСХ (Всесоюзный институт электрификации сельского хозяйства), в числе прочего занимавшийся и автоматизацией сельскохозяйственного производства.

Ученые современности также не теряют надежды облегчить труд работника сельского хозяйства и повысить производительность труда. Не далек тот день, когда на полях могут появятся автоматические тракторы, а производство сельхозпродукции будет экологичным и безотходным.

Наиболее успешными попытками в этом направлении были сделаны учеными-инженерами из Бельгии, котрые сделали попытку облегчить трудовые будни механизаторов и изобрели роботизированный трактор. В январе этого года одна японская компания отправила на испытания беспилотный трактор на полном автоматическом управлении.

Сегодня можно найти множество примеров по формированию автоматизированного способа управления процессом производством и формирования управленческих решений.

Вот, например, роботизированный аппарат и гидропонный аппарат для выращивания и сбора урожая клубники. Или аппарат для внесения удобрений в фазу колошения-кущения, когда культурные растения очень высокие. Эта новинка способна самостоятельно передвигаться по полевым колеям под листовым пологом не причиняя вреда растениям, вносить удобрения и высевать семена злаковых культур.

Другой пример — частичная автоматизация работы скотников: автоматический подравниватель кормов. Он перемещается по кормовому проходу, следуя вдоль ограждения кормового стола. Во время движения он пододвигает корм к ограждению, не причиняя беспокойства коровам.

Сегодня всех сельхозтоваропроизводителей, занимающихся возделыванием зерно-пропашных культур, волнуют методы построения оптимального процесса управления для каждого квадратного метра поля. Оптимальность управления с целью получения максимальной прибыли при условии оптимизации сельскохозяйственного производства, экономии хозяйственных, трудовых и природных ресурсов — это процесс управления, который называется процесс точного земледелия. Точное земледелие – это управление продуктивностью посевов c учётом внутрипольной вариабельности среды обитания растений.

Основные задачи, которые сегодня решают сельхозтоваропроизводители:

— минимизация рисков связанных с человеческим фактором (ошибки специалистов, производственных служб);

— повышение оперативности формирования и принятия управленческого решения;

— минимизация расходов материальных ресурсов;

— обеспечение общей управляемость производственным процессом.

Если каким-то образом влиять на природу и организмы можно получать большие урожаи и большую отдачу продукции. Влиять и оперативно реагировать на какое-то внешнее негативное воздействие при работе с растениями — задача такого специалиста как агронома.

Агроном тот специалист, который обеспечивает оптимальные условия произрастания культур в отведенные агрономические сроки. Одним словом, обеспечивает комплекс мероприятий по организации работ по выращиванию высококачественных сортовых семян и посадочного материала. На нем лежит значительная ответственность за полученный урожай культур.

Агроном не в состоянии оперативно получить данные о наличии питательных веществ в почве (азот N, фосфор P, калий K), содержании микроэлементов и своевременно скорректировать, например, дозу их внесения.

Для минимизации рисков человеческого фактора, оптимизации затрачиваемых средств и повышения процесса управления каждым квадратным метром поля служат новые технологии точного земледелия. Это — современные облачные сервисы по анализу гиперспектральных, радиолокационных и лазерных снимков почвенно-растительного комплекса. Он позволяет с любого компьютера (с доступом в Интернет) в режиме реального времени с точностью до 2 см выделять на поле произрастания чужеродного сорняка, отслеживать всхожесть и элементный состав культур, карты влажности и гранулометрического состава почв, карты содержания различных микроэлементов, гумуса в почве, фитосанитарные карты поля, отслеживать различных вредителей.

Такие облачные сервисы могут быть интегрированы с системами учета и автоматизации внутри предприятия и, к примеру, на фитосанитарной карте поля. Они могут прямо из окна приложения на компьютере, раздавать задания технике и персоналу на дифференцированную обработку пораженных посевов химикатами, сразу же в реальном времени контролировать проведение работ, вести высокоточный учет израсходованных химикатов, топлива и т.д., отслеживать результаты каждого действия в динамике за дни, недели, месяцы и годы.

При этом, программа автоматически выгрузит отчет по израсходованным средствам в электронные системы учета предприятия.

Полученные данные в среднем на 99% совпадают с результатами эталонных проб, что позволяет практически полностью отказаться от других методов агрохимического обследования и полностью автоматизировать рабочий процесс специалистов агрономической службы предприятий. А в результате такой автоматизированной работы и дифференцированному применению всех средств производства, их оптимизации, не только снизится производственная стоимость готовой продукции (до 30%), но и увеличиться удельная прибыль с каждого гектара (до 15%).

Такое оборудование призвано решить задачу частичной автоматизации рабочих процессов на получение данных о состоянии поля и принятия управленческого решения специалистами растениеводческого направления.

«Облачный сервис» для сельского хозяйства – отличное решение для задач аэрофотосъёмки и мониторинга. Аэрофотосъёмка в сельском хозяйстве – один из самых важных источников получения информации при проведении земельных работ. Данная технология позволяет вести учёт и контроль состояния сельскохозяйственных угодий. А это: оптимизация расхода воды, расчёт оптимального количества вносимых удобрений и химикатов, создание электронной карты полей, прогноз урожайности с/х культур, планирование прокладки дренажных систем и пр.

«Облачный сервис» – это система мультиспектральной и аэрофотосъемки в автоматическом online режиме, в видимом и ближнем ИК спектрах оптического диапазона, что позволяет анализировать и регулярно отслеживать в динамике, состояние как растительности, так и почв, с последующим автоматическим анализом полученных данных. На основе этого строиться мультиспектральное изображение.

Вся жизнь на нашей планете поддерживается за счет энергии, хранящейся в химических связях углеводов, которые они содержат. В растениях углеводы образуются благодаря сочетанию света, углекислого газа и воды в процессе фотосинтеза.

Листья растений, в которых происходит фотосинтез, отражают излучение от 700 до 1000 нм в ближней инфракрасной области спектра. В мультиспектральных системах эта область спектра, как правило, применяется для отслеживания состояния здоровья растений, т.к. она показывает изменения в коэффициенте отражения, когда растение испытывает стресс.

Для определения здоровых растений на изображениях учеными были выведены вегетационные индексы. Самым простым и наиболее распространенным из них является NDVI – Нормализованный относительный индекс растительности. NDVI сравнивает излучение, отраженное здоровой растительностью на каждом пикселе изображения, с излучением, отражаемым от любых других источников.

Настройка специальных камер под улавливание определенных длин волн, которые наиболее точно покажут разницу между видами растений, позволяет определять эти виды растений в лесах или на полях, а также выявлять сорные виды растений. Заменяя фильтры, в камере можно увидеть разницу между растениями, подверженными стрессу, и здоровыми растениями другого вида, а также отследить различные стадии роста растений.

Также возможно определение наличие или отсутствие конкретных химических веществ, таких как азот, которые обнаруживаются за счет своих уникальных спектральных параметров. Осуществляя эту функцию, специальные камеры могут быть использованы для обнаружения необоснованного применения удобрений, а также для обнаружения удобрений на диких полях, что свидетельствует о нелегальной посадке сельскохозяйственных культур.

Системы «облачного сервиса » для сельского хозяйства способны за рабочую смену производить работы не менее чем на площади до 3000 га и обеспечивать быструю инвентаризацию полей с учетом мониторинга состояния посевов, почв, растительности.

Электронная карта — это средство инвентаризации земель, определяющее ресурсный потенциал земель хозяйств (с обеспечением точности учета) – позволяет:

  1. Выявлять участки почвы, наиболее подверженные риску эрозии, и повышать эффективность мелиорационных мероприятий, с помощью построения 3D цифровой геопривязанной электронной модели поля. Данная процедура позволяет с высокой точностью определять такие топографические индикаторы, как уклон, форма склона, соотношение основных и боковых направлений стока и экспозиция склона, микрорельеф поля
  2. Выявлять в online режиме участки почвы по количественному содержанию общего углерода, влажности почвы, pH, содержания доступного фосфора, содержания в почве нитратного азота. Оперативный анализ этих данных позволяет дифференцированно вносить удобрения и обрабатывать почву, и как следствие существенно снижать расходы на материальные и трудовые ресурсы (удобрения, ГСМ и рабочую силу), а также позволяет обоснованно и экономично управлять плодородностью почв в долгосрочной перспективе.
  3. Определять с очень высокой точностью степень состояния развития культуры и наличие того или иного рода чужеродных сорняков и паразитворных насекомых и болезнетворных бактерий. Такие процедуры решаются при помощи построение мультиспектральных геопривязанных карт поля для анализа состояния растительности. Это на практике позволяет экономить до 30-50% гербицидов, десикантов и фунгицидов, инсектицидов и удобрений, и до 30% стоимости работ.
  4. На основе построения карт состояния посевов и качества почв в оперативном режиме обеспечивать прогнозирование получения определенного объема урожайности сельскохозяйственных культур с большой долей вероятности
  5. Обеспечивать контроль качества выполняемых полевых работ в период массовых полевых работ без присутствия значительного штата контролирующих работников
  6. Вести иллюстрированную книгу учета истории полей в электронном видев 3D моделях.
  7. Выполнять поиск и проводить инвентаризацию наличия животных КРС, МРС на территории любой площади, практически без присутствия человека. Данная процедура обеспечивает экономию трудовых ресурсов, например в пастухах.
  8. Вести контроль состояния уборочных работ: обеспечивается экономия на услугах охранных организаций и контроль объемов намолоченного зерна с поля.
  9. В период созревания культур вести контроль хищений зерна или другой продукции с поля
  10. Обеспечить своевременное принятие решения на обработку посевов в случае наступления риска определенного вида.

Что касается рынка услуг точного земледелия — обследование полей и посевов по вышеуказанным параметрам, в нашей стране он еще практически не развит:

— нет системного подхода;

— нет практического опыта обследования и исследования;

— практически отсутствует спец. оборудование;

— только начинают развиваться;

— отсутствие ценовых сравнений.

Экономия от внедрения технологий точного земледелия очевидна. По оценкам западных специалистов составляет от 10 до 40 % на экономии не только материальных ресурсов (ГСМ, удобрений, СЗР), но и трудовых ресурсах — использовании рабочей силы.

Ввиду малой изученности этого процесса, и отсутствия наглядного результата многие товаропроизводители у нас в стране настороженно смотрят на технологии точного земледелия.

Мониторинг посевов и сама технология точного земледелия очень перспективна. За ней будущее и чем быстрее аграрии поймут выгоду такого мониторинга, тем эффективнее будет вестись у нас в стране процесс сельхозпроизводство и возможно профессия агронома трансформируется каким-то образом.

 

Е.Н.КОРЕНДЯСЕВ. (http://www.innoros.ru)

2015-10-06T12:42:00+00:00 6 октября , 2015|Категория: Ярославский агровестник — №9- 2015|