Инновационное органическое сельское хозяйство с IoT для удовлетворения спроса на продукты питания

Будущее сельского хозяйства полно парадоксов. Их решение – задача нашего времени. В последние годы в странах Европейского союза (ЕС) наблюдается феноменальный всплеск внедрения органического земледелия. В 2019 году общая площадь органических посевов составила впечатляющие 13,8 млн. га, что соответствует примерно 8,5% всех сельскохозяйственных земель, используемых в ЕС. Это на 46% больше, чем площадь, отведенная под органическое земледелие в 2012 году. Далее мы поговорим о роли Интернета вещей (IoT) в органическом сельском хозяйстве.
Одной из движущих сил быстрого распространения органического сельского хозяйства является растущая осведомленность о воздействии традиционного сельского хозяйства на окружающую среду. Традиционные методы ведения сельского хозяйства связаны с деградацией почв, загрязнением воды и потерей биоразнообразия. Парадокс заключается в том, что, пытаясь удовлетворить растущие потребности в продовольствии, мы истощаем природные ресурсы. В итоге мы получаем меньше продуктов питания, менее качественных, с ростом цен и проблемами со здоровьем из-за недостатка питательных веществ.

В органическом земледелии, напротив, большое внимание уделяется сохранению и укреплению здоровья почвы, которая служит естественной основой для устойчивого развития сельского хозяйства. Отказ от использования синтетических химикатов, севооборот, покровная культура и компостирование способствуют повышению плодородия и структуры почвы, формированию устойчивой и сбалансированной экосистемы.

Как отмечается в аналитической записке Libelium Agriculture, сельскохозяйственный сектор особенно медленно осваивает новые цифровые технологии, и многие специалисты в этой области до сих пор не знают о преимуществах, которые могут принести IoT и другие подключенные технологии. Однако, чтобы сохранить высокий уровень производства, который по-прежнему обеспечивает промышленное сельское хозяйство, органическое сельское хозяйство должно внедрять новейшие технологии.

Как мы можем разрешить парадоксы
Хотя новые технологии и робототехника начали применяться в сельском хозяйстве, эти инструменты, как правило, не подключены к сети, и поэтому потенциальные преимущества IoT не оцениваются. Кроме того, огромное количество разрозненных данных делает всю информацию неполной, что усиливает недоверие к фермерам, придерживающимся традиционных знаний, интуиции, проб и ошибок, а также знаний о погоде, которые уже не работают в эпоху изменения климата.

Внедрение IoT-технологий в органическое земледелие должно быть безотлагательным, потому что спрос на них срочный, а кризис устойчивости, который мы переживаем, – срочный.
И вот последний парадокс: привлечение молодых фермеров, миллениалов и представителей поколения Z (цифровых аборигенов). Они не только лучше понимают преимущества технологий и силу данных, но и осознают острую необходимость перехода к более устойчивому образу жизни, более аутентичному питанию и более локальному потреблению.

Появилось новое поколение фермеров, которые больше связаны с землей, но не в традиционном понимании этого слова.

Реальный пример в Италии
Инновационные технологии совершают революцию в сельскохозяйственной отрасли, и органическое земледелие не является исключением. Используя возможности Интернета вещей (IoT) и машинного обучения, на Сардинии, где социальный кооператив создал проект “Сельское хозяйство 4.0”, происходит удивительная история успеха. Благодаря интеграции датчиков и исполнительных устройств IoT, подключенных к сети Wi-Fi, это предприятие органического земледелия позволило снизить затраты, повысить качество продукции и внести вклад в достижение Целей устойчивого развития.

Этот кооператив владеет обширными земельными участками и теплицами общей площадью около 6 тыс. кв. м для выращивания сельскохозяйственных культур. Задача состояла в том, чтобы внедрить методы точного земледелия для оптимизации использования ресурсов и повышения общей продуктивности органических культур.

Интеграция IoT, машинного обучения и искусственного интеллекта с ирригационными приводами – это ключ к разрешению парадокса, когда традиционное сельское хозяйство работает на основе передовых технологий. В то время как традиционное сельское хозяйство долгое время зависело от ручного вмешательства и опыта, современные технологии предлагают беспрецедентные возможности для оптимизации и совершенствования сельскохозяйственной практики.
Используя датчики IoT для сбора в режиме реального времени данных об уровне влажности почвы, погодных условиях, качестве воды и состоянии посевов в целом, фермеры получают ценные сведения о конкретных потребностях своих полей.Алгоритмы машинного обучения анализируют эти данные и создают прогнозные модели, позволяющие фермерам принимать обоснованные решения относительно графиков полива и точного распределения воды. Такой подход, основанный на данных, позволяет обеспечить растения необходимым количеством воды в нужное время, сократить потери воды и повысить общую эффективность.

Кроме того, интеграция искусственного интеллекта способствует дальнейшей автоматизации ирригационных систем. Приводы, работающие на основе искусственного интеллекта, могут динамически реагировать на изменяющиеся условия, регулируя подачу воды в зависимости от непосредственных факторов окружающей среды и исторических закономерностей. В результате создается более интеллектуальная, адаптируемая и устойчивая система орошения, которая оптимизирует использование воды, минимизирует воздействие на окружающую среду и, в конечном счете, повышает производительность сельского хозяйства.

Синергия традиционных знаний о земледелии и современных технологий создает гармоничный баланс, разрешая парадокс интеграции проверенных временем практик с самыми передовыми инструментами, доступными в современном сельском хозяйстве.

Три точки зрения на использование данных
Данные, полученные с помощью IoT-датчиков, используются в трех различных аспектах органического земледелия:

Данные для фермера: Данные в реальном времени позволяют осуществлять удаленный мониторинг, отображая динамику изменения различных параметров в виде персонализированных графиков. Это позволяет фермерам планировать оповещения и принимать взвешенные решения на основе полученной информации.

Данные для исполнительных механизмов: Система автоматически активирует электромагнитные клапаны для орошения почвы и других систем на основе установленных пороговых значений. Это достигается путем передачи соответствующих данных на программируемые логические контроллеры (ПЛК) теплиц.

Данные для алгоритма: Платформа Biots использует полученные данные для создания прогнозных моделей с помощью алгоритмов машинного обучения. Эти модели передаются фермерам и исполнительным механизмам для оптимизации ресурсов теплицы с целью достижения максимальной эффективности.

Таким образом, процесс органического земледелия приносит многочисленные выгоды:

Экономия времени: Фермерам больше не нужно ежедневно посещать теплицу или посевы. Дистанционный мониторинг позволяет им получать данные о состоянии растений в режиме реального времени со своих телефонов и компьютеров и даже активировать пульты дистанционного управления, не присутствуя при этом физически.

Экономия затрат: Умные управленческие решения, основанные на сборе данных in situ, позволяют снизить затраты. Например, точный полив позволяет предотвратить нерациональное использование воды, а прогностические модели помогают предотвратить распространенные заболевания растений, снижая тем самым потери.

Повышение производительности: Благодаря внедрению методов точного земледелия органическое сельское хозяйство достигло более высокой урожайности. В глобальном масштабе органическое сельское хозяйство может производить примерно на 30% больше продовольствия с гектара по сравнению с традиционным сельским хозяйством.

Приведенная здесь история является замечательным примером того, как инновационные решения в сельском хозяйстве позволяют бороться со сложными проблемами, стоящими перед нашей планетой. Благодаря использованию методов точного земледелия и передовых алгоритмов машинного обучения органическое сельское хозяйство может достичь большей рентабельности, одновременно способствуя экологической устойчивости и социальной ответственности. Поскольку мы стремимся к устойчивому будущему, интеграция технологий IoT в сельское хозяйство будет иметь решающее значение для улучшения производства продуктов питания и обеспечения ответственного использования ресурсов.

Источник: IoT For All