Останніми роками відбувається процес інтеграції натурального (органічного або біологічного), біодинамічного, екстенсивного, промислового та no-till землеробства з новітніми технологіями. Серед останніх, зокрема, інформаційно-технічні системи оперативного моніторингу стану сільськогосподарських угідь. І саме цей напрям є найбільш актуальним та перспективним для умов України.

Зараз крупні агрохолдинги зробили ставку на використання стандартних рішень задач планування на основі використання так званих «коробочних продуктів» (1С, Парус, Oracle EBS та ін.). Але, на жаль, типові рішення не забезпечують реалізації принципу взаємозв’язку перспективного, поточного і оперативного планування та ефективного керування агробіологічним потенціалом сільськогосподарських угідь.

У більшості сільськогосподарських підприємств, що використовують для автоматизації функцій планування системи операційного управління (розроблених на основі як типових, так і індивідуальних проектів) не можуть уникнути головного недоліку даного типу інформаційних систем — акцентів у бік поточного планування.

Кандидат технічних наук, доцент Броварець О.О. завідувач кафедри природничих та технічних дисциплін Київського кооперативного інституту бізнесу і права

Очевидно, що за таких умов виникає необхідність у принципово нових підходах до ведення агровиробництва, що полягає у забезпеченні належної якості виконання технологічних операцій. Якість їх виконання є інтегральним показником ефективності виробництва сільгосппродукції в межах агробіологічного поля. Необхідна якість виконання основних технологічних процесів у рослинництві забезпечується за рахунок інтегрованих інформаційно-технічних систем оперативного моніторингу агробіологічного стану сільськогосподарських угідь.

Але почнемо з історії.

Система знарядь землеробства трансформувалася в ході розвитку людства. Основою переходу від однієї системи землеробства до іншої була економічна ефективність і технічний прогрес. Ці дві на перший погляд прості речі дали можливість здійснити перехід на принципово новий рівень, забезпечуючи при цьому принципово нові можливості, забезпечити оптимальні умови функціонування та використання сучасних інформаційно-технічних систем оперативного моніторингу стану сільськогосподарських угідь.

Етапи розвитку технологій землеробства

Технологія системи землеробства

Коротка характеристика

1

Безплужна система землеробства

Обробіток сільськогосподарських угідь проводиться з використанням примітивних знарядь.

2

Плужна система землеробства

Обробіток сільськогосподарських угідь з використанням плуга, як основного елементу обробітку грунту

3

Інтенсивна система землеробства

Інтенсивні системи землеробства передбачають високопродуктивне використання придатних земель для вирощування найбільш цінних і високоврожайних культур, сортів і гібридів, широке запровадження ефективних заходів відтворення родючості ґрунту з урахуванням найновіших досягнень сільськогосподарської науки і передового досвіду. При інтенсивній системі землеробства родючість ґрунту поліпшується внаслідок застосування добрив, удосконалення технологій, структури посівних площ.

4

Система точного землеробства

Отримання інформації про агробіологічний стан грунтового середовища і прийняття рішення щодо реалізації внесення технологічного матеріалу на основі карт технологій за допомогою створених  картограми полів.

5

No-till система землеробства

Система нульового обробітку грунту, також відома як  No-Till,  — сучасна система  землеробства, що підказала  пермокультурою, при якій грунт не обробляється, а її поверхня ховається спеціально подрібненими залишками рослин  —  мульча.

6

Strip-till система землеробства

Найважливішим чинником упровадження технології STRIP-TILL є скорочення витрат на обробку ґрунту, оскільки велика частина поля не обробляється. Завдяки застосуванню на агрегатах для  STRIP-TILL  комбінації різних робочих органів, які розрізають і заробляють рослинні залишки, проводять глибоке розпушення і кришення ґрунти, утворюють борозну. І все це – за один прохід.

7

Цифрове землеробство

Дана технологія передбачає використання сенсорів, які розміщуються стаціонарно на полі або на рухомому сільськогосподарському агрегаті, який виконує технологічну операцію. Дані від таких сенсорів з використанням IT-технологій використовуються для  отримання оперативної інформації від датчиків та технологічних систем, відображення їх на хмарному ресурсі і прийняття рішень. З використанням таких даних можна створити цифрові моделі сільськогосподарських угідь.

8

Розумне землеробство

Дана технологія передбачає використання розумних систем оперативного контролю та прийняття рішення, які розміщуються стаціонарно на полі або на рухомому сільськогосподарському агрегат. Такі системи дозволяють в режимі реального часу забезпечити оперативне керування якістю виконання технологічних операцій. Ці системи можна назвати інтелектуальними, оскільки у них закладені алгоритми, за допомогою яких вони можуть приймати рішення в режимі реального часу про виконання технологічних операцій на основі отриманих оперативних даних.

9

Глобальне розумне землеробство

Дана технологія ґрунтується на технологіях розумного землеробства та цифрового землеробства. Передбачає наявність хмарного ресурсу, на якому розміщуються дані від розумних систем оперативного контролю та прийняття рішення, які розміщуються стаціонарно на полі або на рухомому сільськогосподарському агрегаті. Ці дані аналізуються і автоматично передаються на іншу сільськогосподарську машину, яка виконує технологічну операції. Ці системи мають можливість створювати автоматичну базу даних для прийняття рішення.

 

На мою думку починаючи інтенсивний розвиток глобального розумного землеробства почнеться з 2020 року. Глобальне розумне землеробство передбачає використання автоматизованих машинно-тракторних агрегатів з розумними сільськогосподарськими машинам, які зможуть «спілкуватися» між собою. Це означає що сільгоспмашини матимуть можливість отримувати інформацію від інших машин, які перед цим виконали свою операцію на полі. Це будуть дані від різного роду датчиків та систем: датчиків оперативної вологості, датчик температур повітря, ґрунту. Ці дані можна буде отримувати після ґрунтообробних робіт, сівби, внесення мінеральних та мікродобрив.

Зараз зароджується розумна система землеробства

На сучасному етапі розроблено досить багато машин для часткової реалізації технологій розумного землеробства. Одним із найважливіших елементів застосування технологій розумного землеробства є оперативний збір та реєстрація місцевизначеної інформації (агробіологічної та фітосанітарної) про стан агробіологічний стан сільськогосподарських угідь. Існуючі технології моніторингу базуються на застосуванні різних способів і засобів збору місцевизначеної інформації і відповідного спеціалізованого обладнання.

Моніторинг — комплекс наукових, технічних, технологічних, організаційних та інших засобів, які забезпечують систематичний контроль (стеження) за станом сільськогосподарських угідь.

У цьому сенсі набуває актуальності розробка та використання принципово нового класу сільськогосподарських машин – технічних систем оперативного моніторингу стану сільськогосподарських угідь.

У зв’язку із цим важливим завданням є розробка і обґрунтування класів технічних систем оперативного моніторингу стану сільськогосподарських угідь залежно від видів виконуваних технологічних операцій.

Етапи реалізації технологій точного землеробства:

  1. Визначення контурів полів для реалізації технологій точного землеробства;
  2. Проведення моніторингу існуючої урожайності агробіологічного урожаю.
  3. Визначення електропровідних властивостей грунтового середовища на заданому полі.
  4. Розробка методики відбору проб по поверхні сільськогосподарського поля.
  5. Відбір зразків грунтових проб (витрати господарства приблизно 35$/га).
  6. Проведення лабораторного аналізу та видача рекомендацій.
  7. Розробка рекомендацій по забезпеченню диференційованого внесення технологічного матеріалу (насіння, мінеральні добрива).
  8. Диференційована сівба сільськогосподарських культур.
  9. Супутниковий моніторинг агробіологічного стану сільськогосподарських угідь протягом вегетаційного періоду ( ціна від 100$/100 га за знімок, періодичність визначимо пізніше).
  10. Аеромоніторинг з використання дрона (вартість дрона від 1500$ за одиницю, який потім залишиться у господарстві)
  11. Диференційоване внесення засобів захисту рослин.
  12. Моніторинг урожайності з врахування реалізованих технологій точного землеробства.

Етапи реалізації технологій точного землеробства:

Технологічний процес

Новітня технологія

Клас інформаційно-технічних систем локального оперативного моніторингу

1

Агротехнічне обстеження

Грунтовий пробовідбірник

Твердомір

Пристрій для визначення електропровідних властивостей грунтового середовища

Ударник

2

Внесення добрив

Локально-дозоване внесення дорив

Технічні системи моніторингу електропровідних властивостей грунту, спектрометричний моніторинг

3

Грунтообробіток

Технологія Strip-till

Моніторинг глибини обробітку, режими роботи робочих органів сільськогосподарської техніки, датчик вологості грунту, датчик щільність грунту

4

Посів

Диференційована сівба сільськогосподарських культур

Технічні системи моніторингу електропровідних властивостей грунту, спектрометричний моніторинг

5

Внесення хімічних препаратів

Локально-дозоване внесення хімічних препаратів

Системи технічного зору

6

Агротехнологічне обстеження посіві під час вегетації

Локально-дозоване внесення мінеральних добрив

Пристрій для визначення прогину стебел конструкції

7

Збір урожаю

Моніторинг урожайності

Об’ємні датчики зерна, датчик вологості

 

Особливістю розумного землеробства є використання не лише автоматизованих машинно-тракторних агрегатів, а і розумних сільськогосподарських машин, які виконують технологічну операцію, зокрема індивідуальний привід виконавчих органів. При виконанні такої операції машини використовують архіви масиву даних про агробіологічний стан сільськогосподарських угідь. Зараз розпочинається зародження даної розумної системи землеробства.

З цією метою досить широко використовують різні датчики оперативного контролю якості виконання технологічних операцій (спектрометри, електропровідні властивості). Зараз зароджуються системи для технологій розумного землеробства. Але за попередніми оцінками володіння такими системами дає можливість зменшити норму винесення технологічного матеріалу (добрив, насіння) при цьому зменшити витрати на 20-30% шляхом оптимізації внесення технологічного матеріалу.

На практиці це означатиме, що машини самі у автоматичному режимі отримуватимуть інформацію про агробіологічний стану, аналізуватимуть терміни виконання технологічних операцій, та самі зможуть виїжджати у поле виконувати технологічні операції. Доля людської праці лише включатиме проведення сервісного обслуговування та поточного ремонту сільськогосподарських машин.

За цих умов машинно-тракторний агрегат сам під’їжджає до сільськогосподарської машини у визначеній точці машинно-тракторного парку, агрегатується з нею та рухається на поле для подальшого виконання технологічної операції.

Це буде справжня революція машин.

Автор: кандидат технічних наук, доцент Броварець О.О. завідувач кафедри природничих та технічних дисциплін Київського кооперативного інституту бізнесу і права

Якщо ви знайшли помилку, будь ласка, виділіть фрагмент тексту та натисніть Ctrl+Enter.