В современном мире сельское хозяйство — это активно модернизируемая сфера экономики. При этом большая роль уделяется использованию разного рода информационных технологий, которые позволяют повысить эффективность его ведения в аспекте всех составных частей. Автоматизация для сельского хозяйства выступает главным направлением развития отрасли на ближайшие десятилетия.
Общие сведения о сельскохозяйственной автоматизации
Внедрение автоматизированных технологий управления сельским хозяйством позволит обеспечить контроль над более чем 70% факторов, которые прямо или косвенно ведут к уменьшению урожайности и прочих параметров, характерных для сферы сельского хозяйства.
Государство также принимает активное участие в реализации программы сельскохозяйственной автоматизации. Например, в промежутке с 2017 по 2025 годы действует «Федеральная научно-техническая программа развития сельского хозяйства». Она содержит ряд основных положений, выполнение которых станет залогом успешной модернизации сельскохозяйственной сферы путем внедрения современных информационных технологий.
Проводимые научные исследования в области сельского хозяйства направлены на развитие цифровизации этой сферы через реализацию ряда мер. К таким можно отнести разработку облачных сервисов и различных приложений, позволяющих хранить, анализировать и обрабатывать потоки информационных данных. Большое значение имеет реализация концепции «интернет вещей». В аспекте сельского хозяйства она подразумевает оснащение разного рода машин и оборудования, применяемых в отрасли, различными датчиками и мониторинговыми системами. Такой подход позволит значительно повысить качество и оперативность обратной связи между внешней средой (людьми) и вещами (физическими объектами, которыми являются приборы, оборудование, машины).
Стратегия машинно-технологического производственного обеспечения
В нашей стране действует стратегия машинно-технологического производственного обеспечения сельскохозяйственных отраслей. Согласно ей, существует необходимость в создании агропромышленного производства, которое будет характеризоваться достаточным уровнем эффективности и конкурентоспособности. По итогу будет сполна обеспечена продовольственная безопасность страны, тем временем само производство должно постепенно интегрироваться в мировое сельское хозяйство. Это позволит говорить о его стабильности и совершенной системе функционирования.
Для достижения конкурентоспособности необходимо внедрять автоматизированные технологии. Используемые для этой цели технические средства должны учитывать особенности деятельности в аспекте животноводства и растениеводства как составных частей сельского хозяйства.
Автоматизация сельского хозяйства как глобальная стратегия развития
Система автоматического управления сельскохозяйственными агрегатами позволяет успешно формировать научно-техническую базу, которую можно будет активно использовать для дальнейшего совершенствования этой и других отраслей. Создаются предпосылки для быстрого и качественного технического прогресса.
Использование механизации в качестве подхода к модернизации отрасли практически исчерпало себя. По оценкам экспертов, он реализован примерно на 98% и уже не может использоваться в качестве основного инструмента модернизации, так как эффективность будет крайне низкой. Учитывая высокий уровень развития информационных технологий в разрезе 20-х годов нашего столетия, именно автоматизация производственных процессов позволит добиться отличных темпов роста в сельскохозяйственной отрасли.
За счет использования технологий автоматизации, информатизации, а также роботизированных систем, можно рассчитывать на ряд положительных изменений:
- повышение качества выпускаемой агрокомплексами продукции;
- увеличение скорости и объемов выпуска продукции;
- повышение эффективности мониторинга, модернизация систем с контролирующей функцией;
- снижение расходов топлива за счет оптимизации использования сельскохозяйственной техники;
- рост эффективности работы технических средств и оборудования, применяемых в отрасли.
Автоматизация сельского хозяйства за достаточно короткий срок (15–20 лет) превратилась из отдельных научных исследований в этом направлении в полноценную научно-техническую отрасль с достаточной теоретической и практической базой. Она изучает общие теоретические данные, принципы создания автоматизированных сельскохозяйственных систем, особенности их практического применения, а также разрабатывает новые методы и технологии, которые могут быть внедрены в отрасль в перспективе.
Особенности автоматизации сельского хозяйства
Сельскохозяйственная автоматизация характеризуется отличительной особенностью – неразрывной связью в цепочке «технические средства – объекты живой среды». Биологические параметры характеризуются непостоянством (почва, животные и растения), в то время как техника подчиняется алгоритмам, заложенным в нее на моменте производства. Она менее зависима от факторов внешней и внутренней среды и способна им эффективно противостоять.
Данную связь необходимо представлять в форме человеко-машинной системы по причине сложности и разнообразия процессов производства, большого количества мониторинговых параметров используемой техники и других объектов автоматизации в отрасли (теплицы, технические средства орошения, освещения) и ряда иных факторов.
Сельскохозяйственные современные процессы отличаются высоким уровнем сложности, они многообразны, зачастую имеют многоступенчатую структуру. По итогу можно говорить о наличии большого количества объектов управления. Не стоит забывать о множестве параметров, за которыми необходимо устанавливать постоянное наблюдение. По итогу субъекты управления (то есть работники) не могут чисто физически своевременно отреагировать на каждый из них. По этой причине автоматизация технологических процессов – это обусловленная необходимость.
Ручное управление техникой уже не позволяет обеспечить максимальную эффективность. В качестве наглядного примера можно привести оператора трактора. Он одновременно должен управлять средством, контролировать нагрузку двигателя, следить за безопасностью перемещения и качеством выполняемых технологических операций (которые могут значительно отличаться на различных моделях). Операторы зерноуборочной техники имеют еще большую нагрузку, поэтому эффективность механического управления не превышает 70%.
Автоматизация для сельскохозяйственной техники позволит повысить эффективность отрасли и снизить нагрузку на работников. Далее рассмотрим, какие методы доступны к использованию в аспекте разных составляющих сельского хозяйства.
Технические средства
Внедрение цифровых технологий уместно для осуществления мониторинга технических средств, используемых в сельском хозяйстве. Комплексная автоматизация становится лучшим подходом, который позволит эффективно развивать все составляющие отрасли. В список используемых инструментов можно включить:
- Электронный журнал работ и контроля ГСМ, который позволяет мониторить в реальном времени расходы топлива, масла и прочих материалов, а также отслеживать, на каких участках работ находятся транспортные средства.
- Акты выполняемых работ. Через электронные системы в базы вносится информация о типе и продолжительности выполняемых работ. Достаточная информированность позволяет оперативно управлять существующей материально-технической базой агрокомплексов.
- Учет состояния техники и ее обслуживание через электронные системы. Такой подход позволит быть всегда в курсе состояния технических средств и свести к минимуму производственные задержки, связанные с выходом из строя машин и оборудования.
В процессе автоматизации для сельхозпредприятий участвуют и традиционные системы, такие как ГЛОНАСС/GPS-мониторинг, использование видеокамер, датчики контроля давления в шинах, за топливом, системы анализа состояния водителя.
По разным оценкам, точный мониторинг логистики и оптимизация маршрутов транспорта позволяет сократить расход топлива на 30–35%.
Растениеводство
Для растениеводства имеет наибольшее значение следующее оборудование:
- Технические приборы, позволяющие осуществлять анализ вегетативного индекса растений.
- Автоматизированные устройства, позволяющие вносить удобрения дифференцированным способом (подобные технические системы реализуются и для посева и орошения).
- Электронные карты урожайности, построенные на базе GPS-систем.
- Информационные системы, которые могут использоваться для построения прогнозов урожайности на последующие годы (с учетом переменных факторов).
Реализация приведенных мер позволит повысить урожайность за счет улучшенного мониторинга сельскохозяйственных объектов и ухода за растениями. Качественный посев, дифференцированные процессы орошения и удобрения улучшают рост важных сельскохозяйственных культур.
Готовые решения для зерновых хозяйств
Зерновые культуры имеют огромное значение для любого государства, поэтому хозяйствам, работающим непосредственно с зерном, необходимо уделять значительное внимание. В данном направлении необходимо оснастить терминалы и элеваторы на предприятиях программно-аппаратными комплексами, наличие которых обеспечит ряд положительных изменений:
- Современные системы мониторинга за производимыми процедурами и автовзвешивание проходящего на различных этапах зерна позволяет снизить до минимума вероятность кражи продукции.
- Поставщики больше не смогут спекулировать на поставках различных материалов и оборудования, так как через электронные системы контролируются ожидаемые объемы поставок и фактические.
- Проведение различных операций в режиме онлайн, что значительно облегчает их проведение и требует меньших затрат.
- Более качественный и простой контроль над выполнением своих обязанностей сотрудниками предприятия.
Модернизация пунктов размещения ГСМ
Горюче-смазочные материалы – это необходимая компонента для нормального функционирования любого производства. В особенности это касается сельского хозяйства, так как здесь огромное количество специальной техники предназначено для посева, обработки земли, сбора урожая, а также грузовых перевозок.
Использование современных информационных технологий для автоматизации процессов, связанных с мониторингом и распределением ГСМ, позволяет получить следующие преимущества:
- контроль полной цепи перемещения ГСМ: от поставщика до пункта размещения и последующего использования их для нужд технических средств;
- распознавание водителей, которые получают горючее для заправки технического средства по RFID-картам для предотвращения кражи ГСМ;
- своевременное пополнение запасов горюче-смазочных материалов на базах хранений;
- оперативный подсчет необходимых расходов на закупку топлива;
- сокращение расходов ГСМ за счет строгого мониторинга за распределением топлива между техническими транспортными средствами, имеющимися в распоряжении агропромышленного предприятия.
По предварительным оценкам экспертов, таким образом удастся сократить расходы на закупку ГСМ до 30%, улучшить дисциплину сотрудников и предотвратить мошеннические действия с их стороны.
Аналитические исследования урожая и почвы
Анализ урожая ставит перед собой несколько целей. Прежде всего – это установление процента сухого вещества в получаемом зерне. Если данный параметр недостаточно высокий, то вероятность порчи продукции за счет разрушительного действия микроорганизмов (к примеру, плесневых грибов) увеличивается. Это возможно осуществить при помощи специальных приборов, которые подсчитают результаты, а затем их можно внести в электронные базы, где они будут храниться.
Определение доли сухого вещества в зерне также позволит сократить расходы на его дальнейшую сушку, ведь цена услуги тем выше, чем больше влаги в продукции.
В случае крахмалосодержащих культур большое значение имеет определение доли крахмала в зерне, ведь именно от этого параметра зависит конечная стоимость. По итогу получится определить стоимость продукции, по которой она будет продана и, соответственно, рассчитать ожидаемую прибыль от реализации. Данные функции могут быть выполнены за счет БИК-анализаторов.
Системы умного освещения и поддержания температуры
Автоматизированные системы освещения необходимы для поддержания оптимального уровня освещения в течение всего процесса выращивания культур в тепличных условиях.
Стабильная температура обеспечивает нормальные рост и развитие растений, позволяя достичь максимального уровня урожайности при поддержании других важных факторов (полив, удобрение).
Животноводство
В сфере автоматизации животноводства популярность набирают специальные датчики, которые крепятся к ошейнику животного либо вживляются под кожу. Они позволяют отслеживать местонахождение скота, следить за соблюдением необходимого времени выпаса. Датчики местонахождения и здоровья животных позволяют избегать ситуаций с потерями или кражами животных, а также предпринимать своевременные решения по оказанию ветеринарной помощи больным особям.
Кроме того, существуют решения, которые при помощи видеокамеры и искусственного интеллекта способны видеть, испытывает ли животное боль, и подавать сигналы при обнаружении разного рода заболеваний.
Складские помещения
Для сохранения качества продукции и предотвращения ее порчи на складе должны строго соблюдаться требуемые параметры. К их числу относятся температура, влажность воздуха, освещение, содержание углекислого газа в воздухе. Поэтому на складах необходимо использовать датчики влажности и освещенности, газоанализаторные системы. Могут устанавливаться автоматизированные устройства для управления вентиляцией, системами подогрева и охлаждения.
Облачные платформы
Облачные платформы в сельском хозяйстве позволяют создать защищенные каналы, через которые будет передаваться необходимая информация, после чего собираться в одном месте. Хранимые данные можно всегда использовать для проведения сравнительных анализов и прочих исследований, которые будут направлены на повышение общей эффективности отрасли.
| 
