Цифровизация сельского хозяйства последние несколько лет приобретает очертание обязательного постулата, когда речь идет об эффективности и новых вызовах в отрасли. Ориентирами здесь становятся оптимизация производственных и управленческих процессов на производствах и предприятиях самого разного масштаба. За счет технологий получается собирать, обрабатывать и анализировать довольно большие объемы данных, и в последствии применять их на практике – снижать кадровые затраты, нивелировать технологические препятствия, сокращать издержки производства за счет собранных данных.
Одним из наиболее приоритетных методов развития сельского хозяйства России сейчас является внедрение систем автоматизации производственных и технологических процессов.
Автоматизация животноводства
По своей структуре, автоматизация в животноводстве основывается на внедрении цифровых систем управления различными технологиями на всех этапах разведения животных, это и осеменение, кормление, ветеринарное обслуживание, кормопроизводство и другие подобные процессы.
Оборудование и ПО позволяют собирать информацию в режиме реального времени, оптимизируя процесс управления на производстве. Одна из стоящих задач перед отраслью – это существенное уменьшение влияния человеческого фактора в сфере сельского хозяйства. Современные системы микроклимата либо не требуют, либо практически не требуют участия человека. При нарушении определенных норм, когда параметры выходят за рамки назначенных цифр в системе мониторинга, система уведомляет ответственное лицо. Цифровые данные дают точную информацию, позволяя эффективно отслеживать практически любые нужные действия на объекте сельского хозяйства.
На выставке АГРОС -2024, которая проходила в феврале этого года, наша команда продемонстрировала готовые решения автоматизации систем мониторинга и управления микроклиматом в помещениях животноводческих ферм, птичников, разного рода фермерских хозяйств, предложив два варианта решения.
- Автоматизированная система мониторинга (собирает данные, архивирует, показывает, предупреждает)
- Автоматизированная система мониторинга и управления (тот же функционал, что и у системы мониторинга, но с управлением климатическими системами)
Основное приемущество – это техническое превосходство разрабатываемых нами автоматизированных систем, использование компонентов беспроводной технологии передачи данных LPWAN. Беспроводные технологии позволяет существенно сократить затраты на монтажные работы, сократить время и стоимость работ, упростить процесс установки датчиков в действующих хозяйствах.
Автоматизированная система мониторинга и управления включает в свой состав следующие компоненты:
-
Мобильное автоматизированное рабочее место – планшет, смартфон, ноутбук. Мобильное автоматизированное рабочее место выполняет функции отображения информации при помощи Web-форм.
-
Программируемый логический контроллер ПЛК. Устройство выполняет функции сбора и первичной обработки информации с системы беспроводных датчиков LPWAN. Контроллер подключён к шлюзу LPWAN по USB интерфейсу. Контроллер получает через шлюз посылки с данными от беспроводных датчиков, расшифровывает их и делает доступными по протоколу MQTT. На контроллер устанавлена SCADA – программное обеспечение, система управления человеко-машинного интерфейса. SCADA выполняет функции сбора, обработки, отображения и архивирования информации.
-
Шлюз LPWAN. Выполняет функции ретранслятора. Шлюз получает данные по закрытому протоколу от беспроводных датчиков LPWAN по радиоканалу 868MHz и передаёт данные контроллеру.
- Беспроводные датчики LPWAN. Датчик выполняет передачу показаний температуры, влажности, концетрации газов (СО2, NH3 — амиак, H2S-сероводород циклически, интервал передачи настраиваемый. Совместно с циклической передачей, датчик выполняет передачу показаний в момент выхода значения параметра за установленные пределы – спорадическая передача.
-
Проводные датчики. Используются в системах автоматического управления, где требуется особые требования к точности и качеству управления процессом. Применимы в схемах на основе принципа ПИД регулятора.
Ниже представлена структурная схема автоматизированной системы мониторинга климата.
Автоматизация земледелия и растениеводства
Также мы предлагаем решения автоматизации земледелия и растениеводства. Системы мониторинга параметров температуры и влажности почвы упрощают и оптимизируют процесс выращивания агрокультур.
В этом направлении принцип беспроводной передачи данных LPWAN максимально полно раскрывает свои возможности, так как расположение контрольных точек территориально распределено на значительной площади.
В основе принципа передачи данных по технологии LPWAN лежит свойство радиосистем – увеличение дальности связи при уменьшении скорости передачи данных. Таким образом, низкая скорость передачи данных позволяет добиться большей дальности их приёма.
Подход, используемый для построения LPWAN-сети, схож с принципом работы сетей мобильной связи. LPWAN-сеть использует топологию «звезда», где каждое устройство взаимодействует с шлюзом LP WAN напрямую.
Автоматизация и другие процессы цифровизации в растениеводстве и земледелии позволяют по-другому взглянуть на эффективность выращивания различных культур, отслеживая не урожайные участки, например, или анализировать структуру почвы.
Если говорить про цифровизацию целой сферы, то успешных значений здесь и сейчас получается добиваться с самыми разными технологиями. Интернет вещей, искусственный интеллект, технологии больших данных – лишь начало пути и пример того, как современные технологии могут преобразовывать сельское хозяйство, делая его более эффективным и устойчивым к современным вызовам общества.
