Smart farming: как интернет вещей, цифровизация и беспилотники повышают урожайность в сельском хозяйстве

Мировой агрокомплекс становится умнее

Благодаря развитию современных технологий и интернета вещей активно набирает популярность направление Smart farming, а на рынке умного оборудования для агробизнеса все острее ощущается конкуренция.

По всему миру появляются компании, меняющие подход к ведению сельского хозяйства. В 2010 году в мире насчитывалось около 20 таких компаний, но уже к 2016 году было зафиксировано более 13 тыс. проектов, причем с каждым годом их количество увеличивается, и в мире появляется минимум 500 новых высокотехнологичных стартапов с сельскохозяйственным уклоном. Инвестиции в сфере сельского хозяйства привлекают колоссальные суммы: в 2015 году их объем достиг исторического максимума и составил $4,6 млрд. Среди наиболее активных стран, меняющих саму суть ведения сельского хозяйства, — США, Канада, Израиль, Индия и Китай.

Smart farming — это концепция ведения фермерского хозяйства с применением новейших информационных и коммуникационных технологий.

К Smart farming относятся:

• использование дронов для доставки удобрений, пожаротушения или мониторинга состояния полей;

• программные комплексы для управления агропредприятиями, которые способны обрабатывать и анализировать информацию со спутников, метеостанций или специальных локальных датчиков;

• точное земледелие, в котором компьютерные системы анализируют состояние почвы, чтобы добиться максимальной урожайности с каждого конкретного участка;

• теплицы с досветкой и встроенными системами управления микроклиматом;

• переход предприятий на частично или полностью автоматизированный рабочий цикл, подразумевающий передачу контроля за процессами «на откуп» современным системам с использованием ИИ (такое, кстати, уже происходит сегодня в России);

• маркетплейсы для фермеров, с помощью которых производители могут реализовывать свои продукты через интернет и доставлять их конечному потребителю, минуя посредника в виде обычных продовольственных рынков и торговых сетей, быстро договариваться о перевозках своей продукции и доставке удобрений, заключать контракты с ресторанами и покупать или продавать технику.

Какие технологии применяются в мировой практике

Есть много примеров применения цифровых технологий в сельском хозяйстве. В Новой Зеландии фермеры применяют дроны не только для составления карт и отслеживания состояния полей и роста сельскохозяйственных культур, но и для пастушеских работ. Используя запись собачьего лая и громкоговоритель, они значительно сокращают время на сбор стад, хотя на данный момент дроны и не могут на 100% заменить пастушьих собак.

В животноводстве работает американская компания JBM North America, которая разрабатывает решения для мониторинга состояния животных в стаде. Небольшой датчик, подключенный к интернету, постоянно отслеживает местоположение каждого животного и состояние его здоровья, включая уровень питания, что сильно упрощает уход за стадами.

Использование Smart farming позволяет более рационально применять пастбища, леса и поля, препятствуя истощению почвы и вырубке лесов под новые земли для животноводства. В частности, применение программы ICLFS (Integrated Crop Livestock Forestry Systems, интегрированная система посева — животноводства — лесозаготовки), в Бразилии, где выращивают около 23% мировых объемов крупного рогатого скота. Более того, с ее помощью фермеры активно восстанавливают сельхозугодья, которые ранее считались полностью пришедшими в упадок.

Реальный российский опыт

В России курс на цифровизацию агротехнического комплекса взят на государственном уровне. В 2018 году ИТ-рынок в сельском хозяйстве достиг показателя в 360 млрд рублей, а к 2026 году эта сумма, по оценкам департамента информатизации Минсельхоза РФ, увеличится в пять раз или больше. Также еще в 2017 году утверждена дорожная карта развития рынка продовольствия FoodNet, согласно которой к 2035 году отечественные компании должны занять 5% мирового рынка в сфере агротеха, включая и умное сельское хозяйство. Главными сегментами этого рынка на сегодняшний день стали маркетплейсы, которых в российском сегменте насчитывается уже более десятка, применение IoT и дронов в рамках концепции Smart farming и альтернативные фермы, включая теплицы с досветкой.

Альтернативные фермы названы так из-за активного использования современных технологий в противовес «традиционным» фермам с акцентом на ручной труд. Например, к альтернативным относят вертикальные фермы, то есть многоярусные теплицы с системами автономного освещения. Своей популярностью они обязаны сниженному потреблению ресурсов и улучшенному контролю за микроклиматом в теплицах, а также возможности строить такие теплицы практически в любом закрытом помещении.

В России, как и во всем мире, важным элементом теплиц сегодня стали системы освещения, или досветки, которые повышают урожайность и скорость роста. При выращивании агрокультур используются светодиодные, газоразрядные натриевые и другие специализированные источники света. Учитывая зависимость современных теплиц от этих систем освещения, важными условиями их нормальной работы становятся качество энергоснабжения, непрерывность работы досветки и ее безопасность для персонала (из-за высокой влажности и риска поражения током).

Решения этой задачи уже существуют на отечественном рынке. В Липецкой области открылся уникальный тепличный комплекс, использующий теплицы пятого поколения. Особенностью подобных теплиц является технология электродосвечивания растений по всему периметру. Это позволяет круглогодично выращивать свежую овощную продукцию независимо от наличия солнца и даже при неблагоприятных погодных условиях. Ежегодно такие теплицы производят 45 тыс. т томатов и огурцов. Высокотехнологичный подход к выращиванию овощей позволяет получать экологичные продукты. В теплицах индустриального типа используются решения с оборудованием, которое уже оптимизировано для работы во влажной и высокотемпературной среде.

Компания «Геоскан» из Петербурга использует беспилотники, чтобы помогать сельхозпроизводителям инвентаризировать их угодья и создавать электронные карты полей, отслеживать состояние техники и посевов и рассчитывать различные индексы, включая NDVI (нормализованный относительный индекс растительности).

Среди российских стартапов в этой сфере можно отметить фирму «АгроДронГрупп», которая занимается разработкой системы мониторинга состояния полей при помощи дронов. С 2016 года компания стала резидентом центра «Сколково». Рязанский проект Avrora Robotics занимается созданием ПО для превращения сельхозтехники и других транспортных средств в беспилотные, и стартап iFarm Project, который трудится над решениями для вертикальных ферм и современных теплиц, в 2018 году привлек $250 тыс. инвестиций. Еще 2,5 млн рублей от фонда ФРИИ получил другой российский стартап — Magrotech, осуществляющий разработку цифровой модели работы удобрений, способной по прогнозам компании увеличить урожайность на 30%, а прибыль сельхозпроизводителей на 25%.

Как российские компании относятся к цифровизации агротеха

«Новые технологии внедряются в российском сельском хозяйстве достаточно активно и однозначно дают положительный результат, — отмечает Владимир Цанава, генеральный директор ПКФ “Тепличные технологии”. — Причем касается это не только появления собственных стартапов, но и, например, перехода на частичное или полное самообеспечение в плане энергоснабжения при помощи возобновляемых типов энергии, как делает часть российских компаний».

При этом цифровизация и автоматизация, по словам Цанавы, хотя и приносят сельскому хозяйству пользу, но вводят новый фактор риска в этот бизнес: они повышают опасность остановки производства и простоев в случае нестабильного либо недостаточно эффективного энергоснабжения, и, как результат, могут обернуться внушительными финансовыми потерями. Поэтому системы управления энергией здесь настолько же важны, как удобрения, корма, полив и своевременный сбор урожая.

Что ожидает агротех в будущем

Сельское хозяйство и фермерство традиционно считались «приземленными» сферами, в которых новые технологии были менее важны, чем человеческий фактор и упорный труд. С появлением эффективных систем автоматизации, интернета вещей и альтернативных подходов к ведению хозяйства можно уверенно сказать, что эти инновации оказывают серьезный и вполне исчисляемый эффект на агротехнический комплекс, поэтому недооценивать их нельзя. Тем более, по оценкам ООН, уже в ближайшие десятилетия население Земли достигнет почти 10 млрд человек, а производство продовольствия для них придется увеличить на 70%, чтобы избежать голода. Соответственно, вопрос модернизации сельского хозяйства из чисто экономической сферы перемещается в социальную, а его важность со временем будет возрастать.

Речь идет не только о постепенном отказе от «ручного» ведения хозяйства, но и о внедрении концепции индустрии 4.0, в которой основные инструменты ведения хозяйства, датчики и даже транспортные средства объединены в одну общую экосистему умных устройств, связанных между собой и обменивающихся информацией. И в дальнейшем эта тенденция будет только набирать обороты.

За счет выведения новых сортов растений и применения новых методов обработки сельхозугодий «зеленая революция» в с 40-х по 70-е годы позволила резко повысить эффективность ведения сельского хозяйства и производство продукции агрокомплекса. Сейчас мир стоит на пороге второй «зеленой революции», но ее «орудиями», в том числе и на территории России, становятся не тракторы и пестициды, а БПЛА, спутники и современные цифровые технологии.