Како Интернет ствари (IoT) трансформише прецизну пољопривреду и решава тренутне изазове?

Светска популација брзо расте, а процене указују да ће до 2050. године достићи 9,7 милијарди. Да би се прехранили сви, производња хране мора се повећати за 60%, али традиционалне методе пољопривреде – које се ослањају на земљиште, велику потрошњу воде и ручни рад – тешко се држе корака.

Климатске промене, деградација земљишта и несташица воде погоршавају ствари. На пример, само ерозија земљишта кошта пољопривреднике 1440 милијарди фунти годишње због изгубљене продуктивности, док традиционално наводњавање троши 6013 тона слатке воде због застарелих пракси.

У Индији су непредвидиви монсуни смањили приносе пиринча за 15% у последњој деценији. Ови изазови захтевају хитна решења, а паметна пољопривреда – покретана Интернетом ствари (IoT) и аеропоником – нуди спас.

Моћ интернета ствари у модерној пољопривреди

У сржи паметне пољопривреде је Интернет ствари (IoT), мрежа међусобно повезаних уређаја који прикупљају и деле податке у реалном времену. Бежичне сензорске мреже (WSN) су кључне за овај систем.

Ове мреже користе сензоре постављене на пољима за праћење влажности земљишта, температуре, влажности и нивоа хранљивих материја. На пример, сензор DHT22 прати влажност, док TDS сензори мере концентрацију хранљивих материја у води.

Ови подаци се шаљу на клауд платформе попут ThingSpeak-а или AWS IoT-а користећи протоколе мале потрошње енергије попут LoRa-а или ZigBee-а. Након анализе, систем може покренути радње, као што су укључивање пумпи за наводњавање или подешавање нивоа ђубрива.

У Коимбатору, у Индији, пројекат из 2022. године показао је потенцијал интернета ствари (IoT). Сензори су детектовали зоне сувог земљишта у пољима парадајза, омогућавајући циљано наводњавање које је смањило потрошњу воде за 35%.

Слично томе, дронови опремљени мултиспектралним камерама скенирају огромна поља како би идентификовали проблеме попут заразе штеточинама или недостатка хранљивих материја.

Студија из 2019. године користила је дронове за откривање северне пламењаче лишћа у усевима кукуруза са тачношћу од 98%, штедећи пољопривредницима $120 губитака по хектару. Машинско учење додатно унапређује ове системе.

Истраживачи су обучавали вештачке интелигенције на хиљадама слика листова како би дијагностиковали болести попут пепелнице са тачношћу од 99.53%, омогућавајући пољопривредницима да делују пре него што усеви буду уништени.

Аеропоника: Узгој хране без земље

Док Интернет ствари оптимизује традиционалну пољопривреду, аеропоника потпуно редизајнира пољопривреду. Ова метода узгаја биљке у ваздуху, стављајући њихово корење у коморе испуњене маглом које прскају воду и хранљиве материје.

За разлику од узгоја на земљишту, аеропоника користи мање воде и не користи пестициде. Корење ефикасније апсорбује кисеоник, убрзавајући раст.

На пример, зелена салата узгајана аеропонски развија 65% брже него у земљишту, према студији из 2018. године.

Аеропоника је посебно вредна у градовима или регионима са сиромашним земљиштем. Вертикалне фарме слажу биљке у торњеве, производећи 10 пута више хране по квадратном метру него традиционална поља.

У Мексико Ситију, аеропонска фарма из 2022. године дала је 3,8 кг зелене салате по квадратном метру - троструко више од приноса узгоја на тлу - уз коришћење само 10 литара воде по килограму.

Сингапурска компанија Sky Greens иде даље, узгајајући 1 тону поврћа дневно у торњевима висине 9 метара, користећи 95% мање земље од конвенционалних фарми.

Интернет ствари (IoT) подиже аеропонику на виши ниво. Сензори прате влажност, pH вредност и ниво хранљивих материја у кореновим коморама, аутоматски подешавајући циклусе замагљивања.

У пројекту из 2017. године, истраживачи су аутоматизовали аеропонски систем користећи Raspberry Pi, смањујући трошкове рада за 50%. Пољопривредници контролишу ове системе путем мобилних апликација попут AgroDecisor-а, која шаље упозорења о проблемима попут неравнотеже хранљивих материја.

Изазови који успоравају напредак

Упркос свом потенцијалу, Интернет ствари и аеропоника се суочавају са значајним препрекама. Високи трошкови су главна препрека. Основно подешавање Интернета ствари кошта 1.500–5.000, док напредни дронови и сензори захтевају 10.000–50.000 унапред — што је далеко ван домашаја малих пољопривредника у земљама у развоју. У међувремену, одржавање додаје додатних 15–20% годишње, додатно оптерећујући буџете.

Проблем погоршава недостатак интернета. Око 40% становника руралних подручја нема поуздан интернет, што отежава пренос података у реалном времену.

У Етиопији, пилот пројекат Интернета ствари из 2021. године је пропао када је 3G сигнал пао на средини поља, што је пореметило распореде наводњавања. Безбедносни ризици су такође велики. Протоколи Интернета ствари попут MQTT и CoAP често немају енкрипцију, што оставља системе рањивим на хакере.

У 2021. години, 62% пољопривредних IoT система пријавило је сајбер нападе, укључујући кршење података које би могле манипулисати очитавањима сензора или онеспособити опрему.

Техничка сложеност додаје још један слој тешкоће. Пољопривредницима је потребна обука за тумачење података и решавање проблема у системима.

Аеропонски пројекат у Колумбији из 2017. године је пропао када су нетачна подешавања pH вредности оштетила усеве, губећи $12.000 садница.

Чак је и напајање проблем — соларни сензори отказују током монсуна, а дронови трају само 20–30 минута по пуњењу.

Будућност пољопривреде: Иновације на хоризонту

Упркос овим изазовима, будућност изгледа обећавајуће. 5G мреже ће револуционисати повезивање, омогућавајући дроновима да прате огромне фарме у реалном времену.

У Бразилу, у једном испитивању из 2023. године коришћени су дронови повезани на 5G мрежу за скенирање поља соје површине преко 1.000 хектара, откривајући болести за 10 минута уместо за неколико дана. Edge AI, који обрађује податке директно на уређајима, смањује ослањање на облак.

На пример, систем MangoYOLO броји манго са тачношћу од 91% користећи уграђене камере, елиминишући кашњења од отпремања података.

Блокчејн технологија је још једна прекретница. Праћењем производа од фарме до потрошача, обезбеђује се транспарентност и смањује се превара.

Апликација eFarm користи податке прикупљене путем краудсорсинга за верификацију органских сертификата, смањујући преваре за 30%. Волмартов блокчејн систем је смањио грешке у ланцу снабдевања мангом за 90% у 2022. години.

Стакленици вођени вештачком интелигенцијом такође су у порасту. Ови системи користе моделе попут VGG19 за праћење здравља биљака са тачношћу од 91.52%.

У Јапану, роботи попут AGROBOT-а беру јагоде 24/7, утростручујући продуктивност. Урбана подручја такође прихватају аеропонику – берлински Infarm узгаја зачинско биље у продавницама прехрамбених производа, смањујући емисије из транспорта за 95%.

Владе и компаније се ангажују. Индијска агротехнолошка иницијатива из 2023. субвенционише IoT алате за 500.000 малих пољопривредника, док Мајкрософтов FarmBeats обезбеђује јефтине дронове кенијским пољопривредницима.

План за успех

Интернет ствари и аеропоника нису само алати – они су неопходни за одрживу будућност. До 2030. године, ове технологије би могле:

• Уштедите 1,5 трилиона литара воде годишње.
• Смањити емисију гасова стаклене баште за 1,5 гигатона годишње.
• Прехранити додатне 2 милијарде људи без ширења пољопривредног земљишта.

Да би се ово постигло, владе морају субвенционисати приступачне алате, проширити приступ интернету у руралним подручјима и спроводити стандарде сајбер безбедности. Пољопривредницима је потребна обука да ефикасно користе ове технологије.

Као што ФАО наводи, “Будућност хране зависи од данашњих иновација.” Прихватањем интернета ствари и аеропонике, можемо створити свет у коме нико не гладује — и где пољопривреда негује, уместо да штети нашој планети.

Референца: Дханасекар, С. (2025). Свеобухватни преглед актуелних питања и напретка Интернета ствари у прецизној пољопривреди. Computer Science Review, 55, 100694.