1. Точное земледелие. Точное земледелие — это стратегический подход к сельскому хозяйству, который использует Интернет вещей, чтобы позволить устройствам наблюдать и измерять урожай, а также домашний скот, а затем обрабатывать данные для определения точных требований к продукции и реагировать соответствующим образом. Согласно февральскому заявлению компании Meticulous Research, рынок точного земледелия, по прогнозам, к 2031 году достигнет 27,81 миллиарда долларов США при среднегодовом темпе роста 12,9% в период с 2024 по 2031 год. Этот ожидаемый рост обусловлен увеличением правительственных инициатив, которые способствуют использованию современных технологий в сельскохозяйственный сектор. Изменение климата также влияет на растущий спрос на точное земледелие.
Датчики IoT оптимизируют управление сельским хозяйством и производством, измеряя уровень влажности почвы и атмосферы, изменения температуры, количество осадков и питательных веществ в почве. Аналогичные устройства отслеживания могут также применяться в животноводстве для оценки воспроизводства, общего состояния здоровья, веса и молочной продуктивности в случае крупного рогатого скота.
Работники могут применять эту информацию к своим методам ведения сельского хозяйства, включая удобрение и защиту сельскохозяйственных культур, рацион питания скота, сезонное планирование сельского хозяйства и определение времени сбора урожая. Эти данные также позволяют фермам реагировать на непредвиденные проблемы, такие как вспышки заболеваний сельскохозяйственных культур и животных, и смягчать их распространение, а также контролировать рост сельскохозяйственных культур и управлять орошением. Применение этих данных к методам ведения сельского хозяйства повышает устойчивость сельского хозяйства за счет работы с изменениями в окружающей среде и оптимизации ресурсов.
2. Использование дронов. Подключенные к Интернету вещей дроны являются еще одним инструментом, который сельскохозяйственный сектор использует для мониторинга урожая, скота, погоды и продукции. Дроны позволяют получать изображения как метод мониторинга полей, преимущество которого заключается в возможности видеть в плохих погодных условиях и условиях освещения, которые спутниковые изображения могут не улавливать, что повышает точность изображений. Эта точность позволяет фермам отслеживать вредителей, сорняки, болезни и соответствующим образом реагировать на их появление. Благодаря точному обзору можно эффективнее контролировать полевые условия и упрощать управление посадкой и посевом.
Агродроны также используются для опыления, удобрения и опрыскивания сельскохозяйственных культур пестицидами. Этот автоматизированный процесс снижает потребность в ручном сельском хозяйстве и экономит время и ресурсы.
3. Мониторинг домашнего скота. Носимые устройства, подключенные к Интернету вещей, позволяют осуществлять мониторинг домашнего скота в реальном времени, включая отслеживание местоположения и мониторинг состояния здоровья. Концепции «подключенных коров» уже примерно семь лет, и с тех пор фермеры могут получить представление о физическом и репродуктивном здоровье своего скота и использовать данные о его местоположении для автоматического кормления или применения методов геозонирования, которые удерживают скот в пределах заданного ограниченного периметра.
Носимые устройства для домашнего скота уменьшают необходимость для фермеров лично оценивать своих животных. Они также могут собирать больше данных, чем можно было бы получить с помощью традиционного наблюдения, что позволяет создавать индивидуальные планы диеты, разведения и ухода для каждого животного, чтобы улучшить рост, а также быстрее выявлять болезни и предотвращать дальнейшее распространение.
4. Умные теплицы. Это передовые сельскохозяйственные структуры, которые используют технологии IoT для создания оптимизированных и контролируемых сред для роста растений. Эти высокотехнологичные теплицы интегрируют датчики, исполнительные механизмы и системы автоматизации для мониторинга и регулирования различных факторов окружающей среды, обеспечивая оптимальные условия для сельскохозяйственных культур.
Концепция интеллектуальных теплиц может помочь упростить ведение сельского хозяйства защищенного грунта. Благодаря интеграции технологий IoT эти теплицы становятся саморегулирующейся средой, которая может контролировать температуру, влажность, уровень освещенности и даже концентрацию CO2 для оптимизации роста растений. Их датчики и приводы работают в тандеме, создавая идеальные условия для каждого вида растений, подстраиваясь в режиме реального времени под изменения внешней погоды или внутренних схем роста.
Камни преткновения для Сельского хозяйства 4.0
Электронное Сельское хозяйство 4.0 уже несколько лет тестирует и совершенствует использование цифровых и автоматизированных технологий и практик, что потенциально может стать одним из значительных успехов в сельском хозяйстве, экологических инициативах и экономике во всем мире. Но высокому вознаграждению чаще всего предшествует высокий риск, а новые методы ведения сельского хозяйства на основе Интернета вещей демонстрируют и то, и другое.
Сельское хозяйство 4.0, усовершенствованное с помощью Интернета вещей, находится в зачаточном состоянии, и существует множество проблем, которые могут помешать правильному использованию и более широкому распространению этих методов или, возможно, даже воспрепятствовать дальнейшим инвестициям для развития. К ним относятся следующие.
Внедрение IoT в сельском хозяйстве сопряжено с трудностями, которые вытекают из самой природы фермерских хозяйств и самой технологии. Проблемы с подключением вызывают беспокойство, поскольку многие фермы расположены в сельской местности, где доступ в интернет ограничен или ненадежен. Такое отсутствие подключения препятствует эффективному развертыванию решений IoT, которые полагаются на непрерывную передачу данных для оптимального функционирования.
Причем, ограничен не только их доступ в интернет, но зачастую и энергетическая емкость хозяйств. Потребности в энергии для сельскохозяйственного IoT существенны, особенно если учесть масштаб — целые поля оснащены датчиками, которые должны работать непрерывно. Хотя возобновляемые источники энергии, такие как солнечная и ветровая энергия, представляют собой жизнеспособные решения, интеграция этих систем с инфраструктурой IoT требует планирования и инвестиций.
Необходимо также учитывать техническое обслуживание, поскольку долговечность и ремонтопригодность устройств являются ключевым фактором в часто суровых и непредсказуемых условиях ведения сельского хозяйства на открытом воздухе. Некоторые передовые технологии Интернета вещей могут потребовать привлечения квалифицированных инженеров для ремонта, что еще больше усложняет процесс обслуживания. Их сложность может доходить до того, что системы Интернета вещей должны быть спроектированы так, чтобы они могли взаимодействовать с существующими сельскохозяйственными системами, такими как системы орошения и климат-контроля. Обеспечение совместимости и плавной интеграции с этими устоявшимися системами имеет важное значение, чтобы избежать нарушения текущих операций и максимизировать преимущества Интернета вещей.
Интеграция IoT в сельское хозяйство также влечет за собой ряд проблем безопасности и связанных с этим расходов. Проблемы безопасности IoT охватывают широкий спектр, например, управление данными и их обслуживание, что имеет решающее значение для обеспечения надежности и доступности информации, собираемой с множества устройств.
Существуют также проблемы конфиденциальности, поскольку персональные и операционные данные, присущие сельскохозяйственным методам, должны быть защищены от несанкционированного доступа. И во всем этом должно быть соответствие нормативным стандартам, требующее соблюдения ряда законов, разработанных для защиты целостности данных и конфиденциальности.
Подверженность облачных систем кибератакам представляет собой значительный риск, поскольку эти платформы часто являются основой операций Интернета вещей - нарушения здесь могут привести к длительным простоям, практически блокируя работу Сельского хозяйства 4.0, которое может быть не полностью оснащено для борьбы с такими инцидентами кибербезопасности. Кроме того, управление сертификатами и их обновление необходимы для безопасной связи, однако они создают логистические проблемы, которые необходимо решать для предотвращения сбоев системы.
Когда дело доходит до затрат на внедрение и управление, финансовые последствия значительны, особенно для небольших местных ферм, которым может не хватать ресурсов для таких технологических инвестиций, что часто требует государственного или внешнего финансирования. Наем специализированных сотрудников для управления и интерпретации данных Интернета вещей увеличивает затраты на рабочую силу, в то время как потребность в энергии для работы этих устройств ведет к увеличению эксплуатационных расходов.
Также существуют расходы, связанные с потенциальным нарушением безопасности — от потери данных до сбоя в работе — риски существенны, что подчеркивает необходимость упреждающих мер безопасности. Инвестиции в методы обеспечения безопасности для защиты экосистемы и устройств IoT не подлежат обсуждению, несмотря на их влияние на бюджет, поскольку они обеспечивают долгосрочную жизнеспособность и безопасность этих инновационных сельскохозяйственных решений.
Взаимосвязанная природа устройств Интернета вещей делает их уязвимыми для киберугроз, поэтому крайне важно с самого начала сделать безопасность неотъемлемой частью решений Интернета вещей в сельском хозяйстве, инвестировать в исследования в области кибербезопасности, информировать фермеров и заинтересованные стороны о методах бдительности и готовности.
Хотя Интернет вещей является ключом к революционному будущему в Сельском хозяйстве 4.0, только через призму строгой безопасности возможно полностью реализовать эту стратегию. Только тогда мы сможем гарантировать, что семена инноваций в электронном сельском хозяйстве прорастут в устойчивое, эффективное и безопасное будущее, которое мы себе представляем».