Технологии точного земледелия для поддержки мелких фермеров

Широкое внедрение точного земледелия можно объяснить несколькими важнейшими технологиями: мобильными телефонами, дронами, спутниками и датчиками, расположенными непосредственно на поле. Даже если не все из них являются совершенно новыми, тот факт, что они становятся более доступными по цене и простыми в использовании, делает их всё более актуальными для фермеров во всем мире.

Однако, несмотря на в целом оптимистичный взгляд, прежде чем мелкие фермеры смогут внедрить эти решения, необходимо преодолеть множество препятствий. Концепция “пяти А доступа к технологиям”, включающая “доступность”, “ценовая доступность”, “осведомленность”, “возможности” и “субъектность”, является полезной основой для анализа этих многочисленных трудностей.

Во многих регионах мира доступность технологий точного земледелия может быть серьезно ограничена по таким причинам, как недостаток цифровой инфраструктуры, необходимой для поддержки таких решений (например, электроснабжения или интернета).

Однако, даже если такие устройства доступны, многие фермеры могут не иметь финансовых средств для их приобретения. Например, фермеры могут не позволить себе смартфон с подключением к интернету, что является необходимым условием для многих технологий точного земледелия.

Даже если доступные и экономически эффективные решения являются жизнеспособными, фермеры могут о них не знать. Это также относится к ряду других технологических услуг, предоставляемых как государственными, так и коммерческими организациями. Кроме того, существует вероятность того, что фермерам не хватает грамотности и технических навыков, необходимых для использования этих решений.

В ходе опроса, проведенного GSMA, респонденты из стран с низким и средним уровнем дохода, знакомые с мобильным интернетом, заявили, что это является основным препятствием для использования интернета.

Наконец, фермеры, принадлежащие к группам, находящимся в неблагоприятном положении, например, женщины-фермеры, могут быть лишены ‘права голоса’ из-за многочисленных социально-культурных препятствий, которые мешают им получить доступ к технологическим решениям.

Для преодоления этих препятствий необходимы меры на оперативном и политическом уровнях. Они включают в себя разработку решений с учетом потребностей пользователя, создание креативных и инклюзивных моделей ведения бизнеса и предоставления услуг, а также принятие законодательства, позволяющего осуществить цифровую трансформацию сектора.

Многогранный характер препятствий подчеркивает необходимость усиления сотрудничества между многими заинтересованными сторонами, включая правительственный и коммерческий секторы, гражданское общество и академическое сообщество, для ускорения использования цифровых технологий мелкими фермерами.

Соответствующие технологии точного земледелия

В этом разделе мы представим обзор наиболее важных и актуальных технологий точного земледелия, чтобы способствовать расширению их использования.

1. Использование мобильных телефонов 

Растущее распространение мобильной связи и интернета создало условия для разработки широкого спектра мобильных сервисов для сельскохозяйственной отрасли.

Эти услуги также называются “мобильными агроуслугами”. Они включают в себя обеспечение фермерам доступа к ресурсам, кредитам, страхованию и торговым площадкам, где они могут продавать свою продукцию.

Мобильные телефоны позволяют фермерам и специалистам в области сельского хозяйства общаться в обоих направлениях, обеспечивают мониторинг в режиме реального времени и упрощают оцифровку и сбор полевых данных.

Смартфоны, оснащенные GPS, могут облегчить сбор точных данных о местоположении и позволить распространять персонализированную информацию среди фермеров. Мобильные устройства являются очень доступным средством распространения информации и аналитических данных с использованием других технологий точного земледелия, таких как спутники, датчики на местах и беспилотные летательные аппараты (БПЛА).

Возможно, телефон с самыми базовыми функциями и без каких-либо “умных” возможностей предлагает фермерам различные способы получения персонализированной информации.

Это позволяет фермерам, не имеющим финансовых средств для покупки смартфона или проживающим в местах с минимальным или отсутствующим доступом к Интернету, воспользоваться преимуществами технологий точного земледелия.

Наиболее распространенным вариантом являются предоставляемые в настоящее время по всему миру консультационные услуги в области сельского хозяйства через мобильные телефоны, которые помогают бесчисленным фермерам. Эти услуги также называют “цифровыми консультантами”.”

Они могут преодолеть многие недостатки, присущие специалистам по распространению сельскохозяйственных знаний, такие как нехватка кадров, ограниченная доказанная эффективность и недоверие фермеров к советам, которые предоставляют специалисты по распространению сельскохозяйственных знаний.

Консультационные услуги являются экономически эффективной стратегией для повышения результатов в сельском хозяйстве, даже несмотря на то, что влияние одних только консультационных услуг незначительно.

Например, одно исследование показало, что фермеры, которые увеличили количество извести, вносимой в почву в ответ на SMS-уведомления, получили соотношение выгоды к затратам до десяти к одному.

2. Использование спутников в качестве сельскохозяйственных технологий.

Спектральные данные, собранные спутниками, могут быть использованы для построения карт спектральных индексов, которые обеспечивают визуальное представление состояния фермы и указывают фермеру, какие участки фермы нуждаются в его внимании. ARVI, NBR и НДВИ являются примерами часто используемых спектральных индексов.

• Нормализованный разностный индекс растительности (NDVI) оценивает степень зелени растительности и может служить заменой для оценки состояния сельскохозяйственных культур на всем поле.
• Система NBR используется как для оценки масштабов выгорания, так и для мониторинга текущих пожаров.
• Система ARVI отслеживает концентрацию твердых частиц и позволяет пользователям точно определять регионы, затронутые загрязнением или даже такими видами деятельности, как подсечно-огневое земледелие.

С помощью мобильных приложений фермеры могут получить карты ферм Иллюстрация внутрифермерских различий в состоянии урожая и информация для фермерских хозяйств, содержащая рекомендации.

Интеграция спутниковых данных с несколькими другими источниками данных, такими как метеорологические данные, данные с локальных датчиков и сельскохозяйственные записи (использование удобрений, даты посадки и т. д.), с последующей обработкой с использованием алгоритмов машинного обучения, может предоставить местным фермерам еще более точную информацию.

Несколько новых компаний предлагают технологии точного земледелия. К ним относятся решения для рационального использования удобрений, а также прогнозирования урожайности на основе спутниковых снимков.

Спутники также могут предоставлять информацию о геопозиционировании. Навигационные средства на основе спутников, такие как GPS, помогают собирать геопривязанные данные и точно определять местоположение объектов на местности.

Это необходимо для точного размещения семян, гербицидов и пестицидов, а также для управления устойчивым использованием водных ресурсов и оказания помощи в реализации общих сельскохозяйственных практик.

Совместное использование спутников и навигационных систем помогает охарактеризовать изменчивость почв и культур на фермах, что позволяет применять более интенсивные и эффективные методы обработки почвы.

3. Использование беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) в точном земледелии.

В сочетании с несколькими другими технологиями (множественные датчики и технология переменной нормы внесения удобрений) дроны используются на последовательных этапах цикла роста сельскохозяйственных культур. Это включает в себя широкий спектр применения, начиная от... оценка почвы от посадки семян или опрыскивания сельскохозяйственных культур до определения оптимального времени сбора урожая.

У них два основных применения: обнаружение и сокращение объема выполняемой работы. Дроны, оснащенные камерами и другими датчиками, позволяют проводить воздушное наблюдение в режиме реального времени и обеспечивают беспрецедентный обзор фермы.

Полезная нагрузка, которую можно прикреплять к дронам, подобно системам опрыскивания, может сократить ручной труд, необходимый для выполнения определенных сельскохозяйственных задач, таких как... скаутинг а также с применением гербицидов, удобрений и инсектицидов.

4. Использование датчиков и интернета вещей (IoT) 

Фермеры могут принимать решения, основываясь на данных, собранных датчиками, расположенными непосредственно на полях, которые с повышенной точностью отслеживают характеристики их полей и посевов.

Технологии точного земледелия, такие как датчики, используются в следующих областях: точная посадка и опрыскивание, мониторинг вредителей и почвы, интеллектуальное орошение, мониторинг урожайности, мониторинг погоды и мониторинг окружающей среды.

Для того чтобы датчики на месте могли обмениваться данными и взаимодействовать друг с другом, связь между устройствами должна регулироваться набором правил. Термин “сетевой протокол” относится к этому заранее определенному набору правил.

Поскольку различные беспроводные сети обычно имеют разную дальность действия и пропускную способность для передачи данных, они лучше всего подходят для множества приложений.

Технология, известная как низкоэнергетические сети дальнего радиуса действия (LPWAN), набирает популярность для использования в сельскохозяйственных приложениях Интернета вещей.

Технология LPWAN оптимальна для ситуаций, когда интеллектуальные устройства обмениваются данными на значительном расстоянии, но им необходимо передать лишь ограниченный объем информации. К сетевым технологиям LPWAN относятся, например, LoRaWAN и NB-IoT.

Помимо большой зоны покрытия (до 20 километров), эти датчики также обладают высокой энергоэффективностью. В результате батареи, используемые для питания датчиков, могут работать до 15 лет.

Поскольку технология LoRaWAN не зависит от 4G или GPS, она стала более популярной для использования в технологиях и приложениях точного земледелия, обеспечивая надежную передачу данных в дополнение к геолокации. Это указывает на то, что она лучше подходит для использования в более отдаленных местах с меньшим покрытием 4G.

Дополнительные технологии точного земледелия

Развитие точного земледелия стимулируется такими технологическими разработками, как... Технология переменной ставки (VRT), сельскохозяйственные роботы и автоматизация.

Однако мелкие фермеры, по всей видимости, не могут внедрить эти методы из-за высоких затрат, отсутствия приемлемых бизнес-моделей и необходимости определенного уровня технической экспертизы.

1. Робототехника и автоматизация сельского хозяйства

Фермеры по всему миру все чаще используют робототехнику самых разных типов, таких как роботы для прополки, автономные тракторы и т.д., мониторинг урожая Роботы и уборочные роботы позволяют сократить количество поездок, необходимых для мониторинга фермы, минимизировать повреждения и потери урожая, увеличить урожайность и снизить потребление топлива.

Рост стоимости технологий точного земледелия, таких как роботы, является наиболее существенным препятствием для их широкого применения в развивающихся странах.

Например, в 2017 году предполагалось, что первоначальная стоимость роботизированной сельскохозяйственной разведки составит более 1 триллиона 4000 танзанийских шиллингов, а годовые эксплуатационные расходы — 1 триллион 400 000 танзанийских шиллингов на гектар. Цена других мобильных роботов, предназначенных для выполнения легких задач, таких как прополка и обрезка, может быстро вырасти с 15 000 до 30 000 танзанийских шиллингов.

Однако для того, чтобы сделать робототехнику более экономически выгодным вариантом, изучаются различные бизнес-модели.

Например, бизнес-модель компании может включать ARaaS, что означает “сельскохозяйственные роботы как услуга”. Предоставляя фермерам компенсацию за использование сельскохозяйственных роботов, эта концепция обеспечивает мелким фермерам удобный и надежный способ получения дохода.

2. Технология переменной скорости подачи воды (VRT)

На поле редко наблюдается единообразие факторов, определяющих урожайность. Кроме того, равномерное применение ресурсов не обеспечивает максимально возможного урожая или прибыльности.

Для максимального повышения эффективности использования ресурсов и, как следствие, роста урожайности и прибыли на отдельных полях, технология переменной нормы внесения (VRT) предполагает индивидуальную настройку и существенное различие норм внесения таких ресурсов, как удобрения, химикаты и семенные коробочки, в соответствующих местах по всему полю. Это делается для максимального использования потенциала всей площади поля.

Для доставки удобрений и удобрений такие транспортные средства, как дроны, тракторы и другие сельскохозяйственные роботы, оснащаются оборудованием, способным работать с переменной скоростью (например, опрыскивателями и разбрасывателями).

Мелкие фермерские хозяйства часто не могут оправдать покупку такого оборудования из-за его непомерно высокой стоимости (по оценкам, от 150 000 до 250 000 танзанийских шиллингов), а также сложности его понимания и использования для фермеров.

GeoPard — одна из компаний, занимающихся разработкой автономных технологий точного земледелия, способная обрабатывать любые данные с геопривязанных ферм. Мы помогаем компаниям, занимающимся растениеводством, внедрять решения для точного земледелия, а также повышать эффективность их работы.

Кроме того, фермеры и консультанты по растениеводству могут получить точное земледелие Технологии нашей компании. API, решения под собственной торговой маркой и виджеты — это лишь некоторые из услуг, которые мы предоставляем крупным агропромышленным предприятиям. Благодаря этому они могут внедрить свои решения всего за несколько недель.

Часто задаваемые вопросы

1. Какая из следующих причин наиболее вероятна, почему большинство мелких фермеров избегают технологий точного земледелия?

Наиболее вероятная причина, по которой большинство мелких фермеров избегают технологий точного земледелия, — это высокие первоначальные затраты, связанные с внедрением и применением этих технологий. Мелкие фермеры часто имеют ограниченные финансовые ресурсы и могут считать точное земледелие слишком дорогим и недоступным.

Кроме того, ограниченный доступ к техническим знаниям, отсутствие инфраструктуры, а также неадекватные услуги по обучению и поддержке также могут отпугивать мелких фермеров от внедрения технологий точного земледелия.

2. Какую пользу приносит фермеру использование технологии GPS таким образом?

Использование технологии GPS в точном земледелии приносит пользу фермерам, обеспечивая точное картирование полей, позволяя целенаправленно вносить удобрения, оптимизировать сельскохозяйственные операции и принимать решения на основе данных.

Точное картирование полей помогает фермерам понимать различия в своих участках, оптимизируя распределение ресурсов. Целенаправленное внесение удобрений и средств защиты растений сокращает потери и снижает затраты. Техника с GPS-навигацией повышает эффективность работы, экономя время и трудозатраты. Сбор и анализ данных позволяют принимать обоснованные решения для повышения производительности и прибыльности.