Что такое АгТех? Будущее сельского хозяйства

Сельское хозяйство стоит на пороге перемен, вызванных волной новых технологий, под общим названием AgTech. От дронов и датчиков до роботов и искусственный интеллектЭти передовые инструменты обладают огромным потенциалом для решения растущих потребностей в продовольствии и воздействия на окружающую среду. В этом подробном руководстве рассматривается целый ряд инноваций AgTech, преобразующих современное сельское хозяйство.

Мы рассмотрим такие ключевые категории, как программное и аппаратное обеспечение, роботы и модели анализа данных, обеспечивающие будущее сельского хозяйства. Для фермеров, рассматривающих возможность внедрения, мы проанализируем преимущества и проблемы внедрения AgTech. Одно можно сказать с уверенностью: в ближайшие годы автоматизированное сельское хозяйство, управляемое данными, точными данными, произведет революцию в производительности и устойчивости.

Что такое АгТех
Программные решения
Искусственный интеллект
Аппаратные технологии, такие как дроны и датчики
Робототехника
Как внедрить agtech на вашей ферме
Проблемы сельского хозяйства, решаемые с помощью агротехнологий
Основные выводы о будущем сельскохозяйственных технологий

Что такое AgTech?

AgTech в широком смысле относится к любой технологии, применяемой для улучшения методов ведения сельского хозяйства и повышения производительности.
Быстро развивающийся ландшафт AgTech включает в себя:

Программные платформы для оптимизации решений и операций.
Аппаратные средства, такие как автономные беспилотники и роботизированная сельскохозяйственная техника.
Усовершенствованные датчики, измеряющие химический состав почвы, степень зрелости культур, уровень влажности и т.д.
Системы GPS, картографии и технического зрения для отслеживания полей и поголовья скота.
Модели искусственного интеллекта, машинного обучения и предиктивной аналитики.
Интернет вещей и другие развивающиеся технологии все еще доходят до фермерских хозяйств.

Эта трансформация на основе технологий направлена на устойчивое повышение урожайности и эффективности в условиях роста численности населения планеты. AgTech позволяет автоматизировать рутинные задачи, а также осуществлять управление на основе данных, что было невозможно ранее.

По мере того как AgTech доказывает свою окупаемость, процесс внедрения технологий продолжает ускоряться. Согласно последним исследованиям, примерно 70% фермерских хозяйств в настоящее время используют те или иные технологии, например GPS-картирование или датчики урожая. В 2019 году расходы на AgTech составили $7 млрд, а к 2025 году, по прогнозам, достигнут $30 млрд. Далее рассмотрим некоторые известные программные продукты, используемые в фермерских хозяйствах.

Текущие категории сельскохозяйственного программного обеспечения

Специализированное программное обеспечение теперь помогает фермам в планировании, координации, отслеживании урожайности, мониторинге урожая, управлении запасами, обучении персонала и многом другом. Обзор программного обеспечения для сельского хозяйства.

Вот некоторые из наиболее эффективных категорий программного обеспечения для сельского хозяйства:

Программное обеспечение для управления фермой

Программное обеспечение для управления фермерскими хозяйствами помогает фермерам осуществлять обзор, анализ и оптимизацию всей своей деятельности. Эти платформы объединяют в единую централизованную систему такие данные, как телеметрия оборудования, урожайность, расчет заработной платы, бухгалтерский учет, графики работы, лицензии, документация по соблюдению нормативных требований и многое другое. Эти консолидированные данные позволяют принимать оптимальные решения по посеву, расходованию, хранению, продажам и управлению персоналом.

Такие популярные решения, как FarmLogs, Croptracker и Agrivi, предлагают надежные бесплатные планы, а такие компании, как FarmFlo, AgriWebb и Granular, предлагают программное обеспечение премиум-класса с дополнительными возможностями. Большинство из них интегрируются с мобильными приложениями, что позволяет получать доступ к ним "на ходу". Цены варьируются от бесплатных до $8/акр за расширенную функциональность.

Программное обеспечение для точного земледелия

Точное земледелие использует GPS, ГИС-картографию и датчики для проведения целенаправленных мероприятий в полевых условиях. Специализированное программное обеспечение синтезирует массивные потоки данных с метеостанций, почвенных зондов, беспилотников, тракторных парков и т.д., предписывая точные сельскохозяйственные действия на основе гиперлокальных условий.

Основные бренды: John Deere Operations Center, Программное обеспечение Trimble Ag Software, и Climate FieldView. Эти программы интегрируются с автономными тракторами с GPS-навигацией, способными производить посадку, опрыскивание, обработку почвы и уборку урожая с сантиметровой точностью. Стоимость подписки составляет $500-$3000 в год.

Программное обеспечение для мониторинга/каротажа сельскохозяйственных культур

Ежедневный мониторинг посевов для выявления проблем на ранних стадиях жизненно важен, но требует больших трудозатрат. Программное обеспечение для мониторинга сельскохозяйственных культур объединяет спутниковые снимки, записи с беспилотников, данные датчиков и искусственный интеллект для автоматического выявления стресса, прогнозирования урожайности и предупреждения фермеров о признаках заболеваний, вредителей, недостатка питательных веществ и т.д.

Такие компании, как ЦерераКомпании Gamaya, Taranis и Agremo предоставляют специализированное программное обеспечение для мониторинга посевов в качестве услуги. Эти программы позволяют выявлять проблемы, которые могут быть пропущены человеком-скаутом, и при этом охватывают гораздо большую площадь. Стоимость программ составляет примерно $2-$12 в месяц за акр при стандартном и премиальном уровнях анализа.

Искусственный интеллект в сельском хозяйстве: революция в сельском хозяйстве

Интеграция искусственного интеллекта (ИИ), больших языковых моделей, компьютерного зрения и нейронных сетей в сельском хозяйстве меняет наш подход к сельскому хозяйству. Вот как эти технологии оказывают значительное влияние.

Большие языковые модели

Помощь в принятии решений: Большие языковые модели, такие как agri1.ai может анализировать огромные объемы сельскохозяйственных данных, предоставляя ценную информацию и рекомендации по управлению фермой, выбору культур и стратегиям борьбы с вредителями.
Индивидуальные отчеты и прогнозы: они могут создавать отчеты и прогнозы по урожайности сельскохозяйственных культур, состоянию почвы и рыночным тенденциям, помогая фермерам принимать обоснованные решения.

Компьютерное зрение

Мониторинг и анализ урожая: Системы компьютерного зрения способны контролировать состояние сельскохозяйственных культур, выявлять болезни и оценивать зрелость сельскохозяйственных культур, обеспечивая своевременное вмешательство.
Автоматизированный сбор урожая: Эти системы помогают роботам-уборщикам точно идентифицировать и собирать спелые продукты, повышая эффективность и снижая затраты на рабочую силу.

Нейронные сети

Прогнозная аналитика: Нейронные сети анализируют закономерности погоды, состояния почвы и роста сельскохозяйственных культур, прогнозируя такие результаты, как урожайность и риск заболеваний, что приводит к активным методам ведения сельского хозяйства.
Оптимизация ресурсов: Они помогают оптимизировать использование воды, внесение удобрений и другие ресурсы, обеспечивая устойчивое и эффективное сельское хозяйство.

Влияние на сельское хозяйство

Повышенная эффективность и доходность: Эти технологии обеспечивают более точное и эффективное ведение сельского хозяйства, что приводит к увеличению урожайности и сокращению отходов.
Устойчивое развитие и защита окружающей среды: Практика, основанная на искусственном интеллекте, способствует устойчивому сельскому хозяйству, сводя к минимуму воздействие на окружающую среду.
Экономическая эффективность и масштабируемость: Благодаря искусственному интеллекту фермы любого размера могут оптимизировать операции и сократить затраты, делая технологии доступными для более широкого круга фермеров.

Передовые аппаратные технологии для сельского хозяйства

Передовое сельскохозяйственное оборудование использует робототехнику, автоматизацию, визуализацию и датчики для более эффективного решения важнейших сельскохозяйственных задач. Вот некоторые из наиболее многообещающих новых аппаратных инструментов AgTech.

Дроны

Беспилотные летательные аппараты, оснащенные специализированными датчиками и камерами, легко обследуют огромные поля. Дроны создают подробные карты посевов, обнаруживают проблемы с орошением, выявляют очаги вредителей/заболеваний для раннего вмешательства. Кроме того, беспилотные летательные аппараты обеспечивают безопасное и целенаправленное опрыскивание посевов с минимальным уносом.

Среди популярных моделей - серия DJI Agras, разработанная специально для опрыскивания сельскохозяйственных культур. Компании SenseFly и Sentera также предлагают сельскохозяйственные дроны в комплекте с аналитическим программным обеспечением, позволяющим повысить ценность полученных с воздуха данных. Стоимость беспилотников коммерческого класса обычно составляет от $10 000 до $30 000.

Знакомство с беспилотными летательными аппаратами на agtecher.

Роботизированные доильные установки

Автоматизированные системы доения позволяют доить коров без участия человека. Одна роботизированная доильная установка может обслуживать 50-100 коров и зачастую дает больше молока, поскольку коров можно доить чаще. Роботы очищают соски, присоединяют доильные аппараты и управляют потоком молока.

Ведущие поставщики, такие как Lely, GEA Farm, Fullwood Packo, BouMatic и DeLaval, предлагают комплексные роботизированные доильные стойла. Их эффективность позволяет хозяйствам значительно увеличить поголовье. Однако каждый роботизированный доильный аппарат требует инвестиций в размере $150 000-$250 000.

Автономные тракторы и сельскохозяйственные машины

Самоуправляемые тракторы и другая сельскохозяйственная техника, управляемая с помощью GPS, исключает необходимость в человеке-водителе. Автономные технологии позволяют автоматизировать вспашку, обработку почвы, посадку, опрыскивание, уборку урожая и многое другое. John Deere, Case IH и Kubota предлагают коммерческие автономные тракторы, а такие начинающие компании, как Monarch Tractor, выходят на рынок.

Полностью автономное оборудование остается дорогим, но стоимость его снижается. Новые модели тракторов "робот как услуга" также обеспечивают доступную аренду. Их способность работать на полях круглосуточно при минимальном контроле обещает произвести революцию в производстве.

Инновационная сельскохозяйственная робототехника

Роботы, пока еще находящиеся в стадии разработки, берут на себя все больше обязанностей в сельском хозяйстве.

Сельскохозяйственная робототехника инновации включают в себя

Роботизированные подборщики фруктов и овощей

Сбор свежих продуктов всегда был медленной и трудоемкой работой. Но такие роботы, как Agrobot и Abundant Robotics, оснащены усовершенствованными захватами и системами технического зрения, позволяющими идентифицировать и аккуратно собирать спелые продукты. Хотя их возможности и ограничены, они быстро расширятся за счет дополнительных фруктов и овощей. Обнаружить: Автоматизированный робот для сбора фруктов IAV.

Автономные прополочные машины

Точные прополочные машины могут прореживать поля и уничтожать нежелательные растения, избегая при этом посевов. Такие разработчики, как Naio Technologies и Фармвайз создавайте роботов, которые используют мини-пламени, электрический ток или механические инструменты для удаления сорняков. Их безхимический подход более устойчив. Обнаружить: Greenfield Bot: революционный подход к земледелию без химикатов

Роботы для мониторинга животноводства

В настоящее время наземные и воздушные роботы автономно перемещаются по коровникам, следя за состоянием животных. Роботы для животноводства таких компаний, как Antelliq, Cainthus и HerdDogg, передают данные о состоянии здоровья отдельных животных для прогнозирования заболеваний и отслеживания режима питания/активности. Непрерывный мониторинг позволяет повысить уровень благополучия животных.

Автоматизированные системы кормления

Автоматизация кормления позволяет фермерам раздавать корм с минимальными трудозатратами. Такие компании, как Lely, AGCO и Pellon Group, производят большие роботы-раздатчики кормов. Они составляют точные рационы для каждой группы скота и доставляют их по запрограммированному графику кормления. Обнаружить: Zeddy 1250: точная кормушка для животных.

Передовые модели и аналитика в области агротехнологий

Передовые цифровые модели и инструменты прогнозной аналитики извлекают ценную информацию из данных фермы для принятия более эффективных решений.

Моделирование урожайности сельскохозяйственных культур

Сложные алгоритмы анализируют исторические данные об урожайности, погодные условия, типы почв и другие переменные для прогнозирования ожидаемой урожайности. Такие компании, как aWhere и CropMetrics, предоставляют услуги по моделированию оценки урожайности, помогая фермерам в планировании.

Прогнозирование риска заражения вредителями и болезнями

Анализируя погодные данные в режиме реального времени, вероятность выпадения осадков, стадию роста культур и уровень вредоносности в предыдущие годы, модели искусственного интеллекта выявляют условия, благоприятные для возникновения вспышек. Заблаговременное предупреждение позволяет фермерам принять превентивные меры и заблаговременно обработать подверженные риску участки.

Оптимизация ирригации и водопользования

Сочетая данные почвенных датчиков с прогнозом погоды, алгоритмы генерируют сверхточные рецепты полива. Управление подачей воды на основе гиперлокального уровня влажности позволяет избежать потерь при максимальном увеличении урожайности.

Программы управления питательными веществами

Предиктивная аналитика определяет идеальные нормы внесения удобрений для каждой зоны поля на основе данных о питании почвы, потребностей культур, целей урожайности и моделирования питательных веществ. Такая точность позволяет сократить избыточное внесение удобрений, что снижает затраты и загрязнение окружающей среды.

Прогнозирование запасов и товаров

Интегрируя исторические данные о поставках, оценки производства, тенденции спроса и другие сигналы, фермерские хозяйства могут прогнозировать оптимальные объемы запасов и будущие цены на сырьевые товары для более эффективного маркетинга.

Если вас интересуют эти системы: Обзор передовых инновационных разработок, которые будут представлены на выставке Agritechnica 2023

Внедрение агротехнологий в вашем хозяйстве

Заинтересованы в интеграции дополнительных инструментов AgTech, но не знаете, с чего начать?

Следуйте этому пошаговому процессу:

Шаг	Описание
Оценка основных проблем вашего хозяйства	Определите основные проблемы, препятствующие повышению производительности, такие как нехватка рабочей силы, погодные условия, вспышки заболеваний или низкая урожайность. Это позволяет сконцентрировать инвестиции в технологии на приоритетных "болевых точках".
Исследование агротехнологических решений, направленных на решение этих проблем	Поиск инструментов, отвечающих вашим потребностям. Например, фермерские хозяйства, стремящиеся к экономии воды, могут изучить датчики влажности почвы, аэрофотосъемку или технологии автоматизации орошения.
Начните с малого - с пилотных программ	Протестируйте потенциальные AgTech в ограниченном масштабе, прежде чем приступать к развертыванию. Калибруйте решения под условия своего хозяйства. Небольшие пилотные проекты позволяют изучить ситуацию до начала крупных инвестиций.
Обзор возврата инвестиций	Взвесьте, насколько выгоды, полученные в результате реализации пилотных проектов в области AgTech, оправдывают их полное внедрение. Рассчитайте срок окупаемости инвестиций при расширении масштаба, исходя из уже достигнутой экономии.
Развитие навыков персонала наряду с технологиями	Убедитесь, что ваши сотрудники приобретают навыки работы с новыми технологиями с помощью программ обучения, предлагаемых поставщиками, и курсов в местных колледжах. Дополните технологию человеческим потенциалом.
Спроектируйте инфраструктуру для реализации AgTech	Провести аудит систем подключения, электроснабжения и оборудования. При необходимости модернизируйте инфраструктуру, например, высокоскоростной Интернет, чтобы в полной мере использовать самые современные решения.

Проблемы сельского хозяйства, решаемые с помощью агротехнологий

Хотя каждое хозяйство сталкивается с уникальными обстоятельствами, AgTech помогает преодолеть некоторые общие барьеры:

Сельскохозяйственные технологии (AgTech) играют все более важную роль в современном сельском хозяйстве, решая такие проблемы, как нехватка рабочей силы, за счет автоматизации и повышения производительности с помощью интеллектуальных машин. Он играет решающую роль в управлении погодными неопределенностями, используя точные данные для более точного прогнозирования воздействия на климат и оперативной корректировки.

Угроза/Вызов	Технологическое решение
Нехватка рабочей силы	Автоматизация рутинных задач с помощью роботов и интеллектуальных машин позволяет заполнить пробелы, когда квалифицированные сотрудники отсутствуют. Цифровые инструменты также повышают производительность труда.
Неопределенность погоды	Точные полевые данные улучшают прогнозирование влияния микроклимата. Корректировка в реальном времени режимов орошения, защиты от вредителей и сбора урожая позволяет снизить ущерб от сложных условий.
Высокие эксплуатационные расходы	Автоматизация ручного труда сокращает дорогостоящие трудозатраты. Кроме того, повышение эффективности со временем сокращает расходы на топливо, химикаты, электроэнергию и обслуживание оборудования.
Преемственность поколений	Современные технологии, основанные на данных и технологиях, помогают привлечь молодых фермеров. Автоматизация также упрощает перемещение ферм за счет сбора знаний операторов.
Изменение потребительских предпочтений	Подробные данные помогают создавать новые продукты. Прослеживаемость поддерживает местные, органические, устойчиво выращенные и другие новые требования потребителей.
Сужение границ прибыли	Максимально повышая урожайность и оптимизируя все производственные затраты, например на удобрения, AgTech повышает рентабельность ферм. Более высокая производительность при меньшем количестве отходов повышает рентабельность.
Риски и соображения при внедрении агротехнологий	Инноваторы AgTech обещают огромные выгоды, но фермерам следует умерить ожидания. Ключевые риски включают проблемы конфиденциальности и безопасности данных, затраты на технологии, превышающие окупаемость инвестиций, чрезмерную зависимость от технологий для решения критически важных задач, проблемы интеграции в разрозненных системах, недостаточную инфраструктуру Интернета в сельской местности, поддержание киберфизической безопасности.

AgTech также способствует снижению эксплуатационных расходов, содействию преемственности поколений, адаптации к меняющимся потребительским предпочтениям и повышению прибыльности, одновременно преодолевая такие риски, как конфиденциальность данных, интеграция технологий и необходимость надежной сельской интернет-инфраструктуры.

Основные выводы о будущем сельскохозяйственных технологий

Таким образом, данные и автоматизация откроют новые горизонты для производительности, прибыльности и устойчивости сельского хозяйства.

Но для полной реализации обещаний жизненно важны несколько предварительных условий:

Фермеры должны активно планировать внедрение AgTech с учетом основных проблем и специфики конкретного хозяйства.
Для полноценного использования решений после их внедрения сотрудникам потребуется расширенный технологический и аналитический опыт.
Модернизированная сельская инфраструктура, особенно высокоскоростной Интернет, позволяет внедрять самые передовые технологии.
Конструктивное партнерство между разработчиками технологий и фермерами позволит получить максимальную реальную отдачу.
Политика и стимулы должны обеспечивать справедливую выгоду от сельскохозяйственных технологий как для мелких ферм, так и для сельских общин.

При правильном подходе сельскохозяйственные технологии завтрашнего дня открывают широкие возможности для того, чтобы прокормить все большее количество людей, бережно относясь к ограниченным природным ресурсам планеты. Вместе с тем они несут в себе и такие риски, как углубление цифрового неравенства. При грамотном управлении и долгосрочной перспективе будущее сельского хозяйства действительно выглядит светлым.