Спутниковые технологии связи и мониторинга в сельском хозяйстве и агропромыш­ленном комплексе

Внедрение спутникового интернета вещей — IoT, а также иных космических технологий в агропромышленный комплекс меняет сам подход к выращиванию скота и сельхозкультур. Сельское хозяйство становится интеллектуальным.

Новые технологии позволяют фермерам получать в режиме онлайн доступ к информации о состоянии скота, посевов. Спутниковые технологии применимы для мониторинга:

• условий окружающей среды, например, температуры воздуха, количества влаги в почве;
• динамики роста сельхозкультур;
• состояния здоровья, прироста или убыли скота.

Кроме того, спутниковая связь даёт возможность автоматизации ряда процессов для снижения трудозатрат и рисков в сельском хозяйстве. К примеру, владение актуальной информацией о прогнозе погоды позволяет своевременно корректировать планы по орошению, внесению удобрений на поля, выпасу скота.

За счёт применения спутниковых технологий мониторинга и связи в АПК можно избавиться от главных «болей» сельскохозяйственной отрасли. Среди них упомянем нерациональное использование техники, некачественную обработку посевных площадей, снижение урожайности сельхозкультур.

За счёт чего происходит снижение потерь? Космические системы мониторинга позволяют:

1. Контролировать местонахождение, расход топлива, динамику движения спецтехники. А также оптимизировать маршруты сельскохозтехники. Это минимизирует амортизацию механизмов, расход топлива, горюче-смазочных материалов, а также риски потери плодородия почв из-за применения тяжелых машин.
2. Рационализировать количество используемого посевного материала, удобрений, иных веществ. Сельхозтехника со спутниковым позиционированием равномерно вносит семена в почву. А пропуск или повторная обработка земельных участков исключаются.
3. Осуществлять сельхозработы в сложных погодных условиях. Спутниковая навигация даёт возможность операторам сельхозтехники работать в туман или дождь, а также в тёмное время суток.
4. Создать цифровую карту местности для контроля в режиме реального времени земельных наделов, а также своевременной корректировки методов обработки почв. Такая карта также даёт возможность оперативно получать сведения об изменении погодных условий, что важно для аграриев.

Спутниковые системы мониторинга и связи позволяют повысить урожайность сельскохозяйственных культур, сохранить здоровье стада, увеличить поголовье скота. С помощью современных космических технологий с одного земельного участка можно собирать больший урожай, принимать взвешенные решения о времени и месте выпаса скота.

Global Navigation Satellite System (GNSS или ГНСС) включают в себя несколько распространенных в мире систем спутниковой навигации. Это ГЛОНАСС, GPS, BeiDou, Galileo. ГНСС обрабатывает сигналы от нескольких спутниковых систем, что повышает надёжность и точность навигации.

На территории России технологии спутникового мониторинга ГНСС применяются в АПК в рамках составления Атласа земель сельхозназначения. Такая информация позволяет определять границы и уровень востребованности земельных участков, отслеживать эрозию плодоносного слоя почв, обнаруживать подземные воды. Точная карта сельхозугодий даёт возможность повышать эффективность планирования и проведения сельскохозяйственных работ.

Особенность сельхозработ — в их сезонности. В период сева или уборочной страды работы могут вестись в круглосуточном режиме. Это затрудняет подсчёт обработанных площадей, а также контроль использования техники, топлива, ГСМ, посевного материала.

Спутниковый мониторинг транспортных средств в сельском хозяйстве позволяет решить эти проблемы. Кроме того, отслеживание техники в режиме реального времени исключает слив топлива или использование техники сотрудниками в личных целях.

Плюсы применения GNSS в рамках контроля спецтехники:

• демонстрация местонахождения механизмов в режиме онлайн;
• просмотр истории передвижения техники;
• подсчёт количества моточасов и времени работы механизмов;
• точный учёт расхода топлива с фиксацией сведений о заправках и сливах;
• определение площадей обработанных земельных участков;
• фиксация использованных орудий при боронировании, севе, внесении удобрений.

Такой подход позволяет избегать неполной обработки полей, снижает изношенность механизмов за счёт исключения неэффективного или нецелевого использования техники, повышает скорость работы персонала.

Системы спутникового мониторинга востребованы при посадках сельхозкультур. С помощью программного обеспечения можно формировать цифровую карту земельных угодий для контроля всего перечня работ на посевных площадях.

На основе данных, получаемых со спутников, в «умном земледелии»:

• осуществляется точное планирование посевных и уборочных работ;
• досконально рассчитывается необходимое количество посевного материала;
• отслеживаются текущие погодные условия;
• проводятся работы по минимизации эрозии почвы, опустынивания земель сельскохозяйственного назначения.

Иными словами, аграрии с помощью высоких технологий могут в режиме онлайн оценивать состояние почв, а также определять площади обрабатываемых и пустующих полей. Спутниковые системы дают возможность отслеживать актуальную динамику развития посевов, проводить корректирующие агротехнологические работы.

Выпас скота в сельском хозяйстве — один из самых трудозатратных видов работ. С помощью спутниковой связи можно облегчить эту задачу. Аграрии могут отслеживать перемещение животных, а также своевременно получать уведомления об отбившихся особях, приближающихся угрозах.

Технически для этого достаточно одеть на скот ошейники с GPS-трекером. Сигнал с трекера передается на спутник, а затем — на мобильное устройство владельца, показывая, где находится особь. Периодичность обновления информации составляет несколько минут. Этого времени достаточно, чтобы получать актуальную информацию о местонахождении скота.

Удобная функция — ограничение территории выпаса. В трекере достаточно задать допустимые границы для выпаса скота. Если животные перейдут их, фермер тут же получит соответствующий сигнал и сможет своевременно отреагировать.

Переменчивая природа несёт основные риски для аграриев, ведь успех сельскохозяйственной деятельности во многом зависит от капризов погоды. Мониторинг природных явлений с помощью спутников позволяет осуществлять сельхозработы с учётом прогноза. Осадки, ветровая нагрузка, температура воздуха напрямую влияют на эффективность сева, опрыскивания, иных аграрных работ.

При мониторинге погоды спутниковые системы используются по двум основным направлениям:

1. Как источник информации о прогнозируемых погодных явлениях для фермерских приложений.
2. Как передатчики сведений, собранных сельскохозяйственными метеостанциями.

Владение информацией о перемене погоды помогает представителям АПК выстраивать оптимальную линию поведения, планировать сельхозкампании.

В агропромышленном комплексе на текущий год фиксируется рост показателей. Это напрямую связано с внедрением в сельское хозяйство спутникового интернета. Указанные технологии позволяют аграриям получать круглосуточный доступ к данным о состоянии почвы, посевов, скота, прогнозу погоды. Помимо этого, спутниковый интернет открывает сельхозработникам доступ к рынку сбыта, помогая увеличить собственную прибыль.

Важный аспект использования спутникового интернета в АПК — это реализация дистанционного зондирования земельных наделов и территорий выпаса. Такой подход позволяет работникам сельского хозяйства оценивать состояние земель и посевов без физических усилий со своей стороны.

Кроме этого, через спутниковый интернет фермеры могут подключаться к финансовым услугам, интернет-площадкам для реализации сельхозпродукции, получать консультации от профильных экспертов. В результате правильного применения таких возможностей аграрии могут увеличивать свою выручку.

Однако есть проблемы. Использование спутникового интернета в сельском хозяйстве влечёт большие финансовые затраты из-за дороговизны технологии. Это отпугивает ряд фермеров и тормозит проникновение технологии в различные отрасли АПК.

Несмотря на описанные выше проблемы, спутниковый интернет с каждым годом становится всё более важным и востребованным инструментом сельского хозяйства. Он открывает для аграриев доступ к глобальному рынку, услугам в виде кредитов и проведения платежей, а также профильным информационным ресурсам. Такое преимущество позволяет сельхозработникам повышать прибыль и актуализировать знания для дальнейшей успешной деятельности.

Умное земледелие невозможно без оперативной связи между поставщиком и потребителем. Спутниковый интернет дает возможность аграриям быстрее реагировать на запросы рынка, обрабатывать конкретные заказы. В результате растёт количество совершенных сделок, увеличивается финансовая отдача от сельхозработ.

Влияние спутниковых технологий на результативность сельскохозяйственного труда объясняется тем, что с помощью интернета жители аграрных районов получают устойчивую связь с внешним миром. Фермеры могут в любое время получить новейшую информацию о разработках в сфере увеличения урожайности сельхозкультур, увеличения поголовья стада, прочим профильным темам.

Доступ к актуальным данным о погодных условиях и их прогнозирование даёт возможность аграриям своевременно корректировать графики сева, подкормки, опрыскивания, сбора урожая. Так, проведенные в США исследования показали, что с помощью спутникового интернета фермеры смогли увеличить урожайность на 20% (по данным Калифорнийского университета).

Использование спутникового интернета для сельского хозяйства открывает фермерам путь к повышению не только урожайности, но и прибыли в целом. Дальнейшее развитие спутникового интернета позволит минимизировать существующие проблемы, что приведёт к массовому распространению технологии в АПК.

Интернет вещей (IoT) оказывает значимое влияние на все сферы деятельности человечества, в том числе на сельское хозяйство. Применение этой технологии в АПК формирует так называемое «интеллектуальное фермерство». IoT позволяет аграриям минимизировать трудовые, материальные затраты, сократить объём отходов, увеличить доходность своих хозяйств.

Плюсов применения интернета вещей в АПК масса. Среди наиболее ярких примеров упомянем возможность налаживания умного сельского хозяйства и точного земледелия в сферах выращивания скота и сельхозкультур. Для этого применяются не только информационные системы, но и IoT-элементы (датчики, трекеры, автономный транспорт, иное оборудование, системы управления).

Точное земледелие завоевывает всё больше приверженцев по всему миру. Из-за этого в сельском хозяйстве повышается спрос на удаленные оптимизаторы орошения, датчики увлажненности земель и другие элементы интернета вещей. Это даёт аграриям доступ к актуальным сводкам о состоянии почв, посевов, поголовья скота.

Среди других преимуществ внедрения интернета вещей в АПК упомянем:

• Возможность использования для мониторинга сельхозугодий беспилотных летательных и наземных аппаратов. Такая техника применяется для оценки состояния сельскохозяйственных культур, анализа почвы, ирригации, объёмов опрыскивания. Беспилотники ценятся за то, что дают визуализацию, экономят время и силы фермеров.
• Применение умных теплиц для повышения урожайности зерновых культур, овощей, фруктов. В теплицах настраиваются необходимые параметры температуры и влажности. Затем умные теплицы выполняют заданную программу в автоматическом режиме. IoT-датчики самостоятельно собирают и передают фермерам сведения об освещенности, влажности, температуре в теплицах. Это сокращает объём ручного труда в сельском хозяйстве.

Беспроводные приложения интернета вещей пригодны и для мониторинга передвижения, а также самочувствия скота.

Для реализации всего потенциала интернета вещей в сельском хозяйстве необходимо решить некоторые существующие до сих пор проблемы. Например, следует обеспечить надёжное интернет-подключение во всех регионах, вне зависимости от рельефа местности и погодных условий.

К проблемным вопросам также относятся:

• Высокая стоимость IoT, которая формируется из оплаты аппаратного и программного обеспечения, регулярных обновлений и обслуживания системы.
• Совместимость интернета вещей с системами и устройствами, используемыми в сельском хозяйстве.

IoT-технологии имеют большой потенциал для внедрения в сельскохозяйственный сектор АПК. Для повсеместного проникновения на фермы интернет вещей должен гарантировать надёжность и безопасность, а также предоставление данных для оптимизации деятельности сельского хозяйства и повышения прибыли аграриев без сбоев.

Для точного земледелия подходит технология VSAT (Very Small Aperture Terminal). Это система двусторонней широкополосной спутниковой связи. Терминалы VSAT имеют малую апертуру.

В сельском хозяйстве технология востребована в сфере получения доступа к различным профильным услугам. Среди них — картографирование с применением GPS, дистанционное зондирование сельхозугодий, а также аналитика состояния почв, посевов, скота и прочее.

Чаще всего спутниковые технологии VSAT используются в отдаленных и труднодоступных районах. Это объясняется тем, что терминалы не требуют наличия наземной инфраструктуры в виде кабелей или вышек связи.

Спутниковая связь VSAT имеет множество плюсов при использовании в сфере АПК. По сравнению с традиционными технологиями связи VSAT дает большее покрытие, без проблем работает в отдаленных районах, практически не сбоит и не даёт помех.

Стоимость такого оборудования не выше, чем у традиционной сотовой связи. Это даёт возможность аграриям сэкономить. Технология удобна в использовании, не требует каких-либо специальных знаний.

К плюсам также отнесём наличие ряда эксклюзивных функций. Среди них — шифрование данных, сжатие передаваемой информации. Это повышает эффективность и безопасность VSAT-связи.

АПК является основным источником материального благополучия человечества. С каждым годом растёт потребность аграриев в развитии систем планирования, мониторинга и управления земельными ресурсами.

Большой потенциал в этой сфере имеют спутниковые системы связи. Экономическая целесообразность их внедрения в сельское хозяйство объясняется тем, что именно спутниковый интернет и иные космические технологии отвечают современным потребностям сельхозпроизводителей в плане минимизации расходов и повышения прибыльности аграрных предприятий.

Определение экономической эффективности учитывает такие факторы, как объём капиталовложений в создание спутниковых технологий связи для АПК и временной интервал для их покрытия за счёт оказания услуг потребителям.

Распространение ряда спутниковых технологий пока тормозится из-за высокой стоимости услуг связи для сельхозпроизводителей, а также некоторых технических проблем. Однако потенциал у них огромен и постепенно спутниковый интернет и космическая связь проникнут во все сферы сельского хозяйства.

Примером максимальной востребованности является недорогая и качественная VSAT-технология. Ею уже сейчас успешно пользуются в отдаленных и труднодоступных районах. Постепенно такое же широкое применение в сельском хозяйстве получат и другие космические технологии.

Прогресс в космической и АПК невозможны без сотрудничества. Спутниковые технологии в сельском хозяйстве позволят в обозримой перспективе повсеместно внедрить использование роботизированной техники (тракторов, комбайнов, опрыскивателей). Это объясняется тем, что космические технологии позволяют точно позиционировать агрегаты на местности, а также дистанционно управлять ими.

Большое будущее за воздушными и наземными беспилотными аппаратами. Их все чаще используют для осуществления наблюдения за удалёнными земельными наделами, отслеживания движения скота. Среди новых разработок есть дроны-опрыскиватели, которые также востребованы у фермеров.

Другая важная причина применять спутниковую связь в сельском хозяйстве заключается в возможности определять в режиме реального времени состояние почвы, ирригации, посевов, садов, стад. Мониторинг погодных условий и трансляция прогноза метеоявлений позволяют аграриям оперативно координировать планы сельхозработ.

Создание цифровых карт местности даёт возможность сельхозработникам оптимизировать порядок использования земель. На основе искусственного интеллекта есть возможность создавать виртуальные модели систем «посевы-почва-атмосфера» для дальнейшего применения в работе агропредприятий.

Динамика внедрения спутниковых систем в сельское хозяйство позволяет предположить, что уже через несколько лет АПК войдет в число наиболее высокотехнологичных отраслей экономики России.