Умное сельское хозяйство: 13 аспектов, которые следует учесть

Население планеты в 2006 году составляло 6,6 миллиардов человек. Согласно статистике, к 2050 году общая численность населения будет превышать отметку в 9,5 миллиардов. По данным отчета Продовольственной и сельскохозяйственной Организации Объединенных Наций, к 2050 году производство продуктов питания должно увеличиться практически на 70% по сравнению с 2006 г., чтобы прокормить быстро растущее население. Такой показатель может обеспечить постоянное повышение уровня продуктивности сельского хозяйства. При этом особую важность составляет внедрение умного сельского хозяйства.

Перед тем, как перейти к изучению статистики и данных умного сельского хозяйства, следует рассмотреть несколько понятий. С одной стороны, концепция интеллектуального фермерства базируется на использовании большего количества информации для принятия обоснованных решений в сфере сельского хозяйства (big data farming). Такой подход позволяет увеличить объемы производства и прибыль. С другой стороны, «точное земледелие» (precision agriculture) подразумевает тщательный мониторинг динамики и эффективную корректировку урожайности сельскохозяйственных культур. Обе эти концепции крайне важны для понимания сути умного сельского хозяйства, основанного на применении информационных технологий. Давайте рассмотрим некоторые инновационные решения и анализ их эффективности в 2017 году.

Размер рынка 


В 2016 году фермерская индустрия выросла на 6%, а оборот превысил 10 миллиардов долларов. На ближайшее десятилетие запланировано увеличение рынка интеллектуального сельского хозяйства в 4 раза (к концу 2026 года оборот должен составлять свыше 40 млрд. долларов). Основой этого роста станут технологические решения. Они составят не менее 50% от общего количества фермерского труда. По предварительным данным, среднегодовой темп роста умного сельского хозяйства с 2016 по 2026 год составит 11,5%, что само по себе является впечатляющим стартом. В частности, интеллектуальное фермерство будет расти с переменной, но достаточно высокой скоростью.

Основные движущие силы рынка

Как упоминалось выше, рост продуктивности фермерства является результатом повышенного спроса на умное сельское хозяйство. Более пристальный анализ рынка демонстрирует и другие моменты, которые объясняют необходимость внедрения интеллектуальных технологий. За последние годы значительно выросла эффективность тепличного хозяйства, при этом увеличился и спрос на продовольственные товары. К тому же, назрела необходимость более разумного управления животноводством, а орошение (то есть обеспечение земельных ресурсов дополнительной влагой) находится на критическом уровне. Частные фермеры и организованные фермерские хозяйства находятся в поисках более рациональных решений для производства высококачественных культур. При этом важно минимизировать затраты и оптимально использовать уже имеющиеся технологические ресурсы. Таким образом, внедрение умного сельского хозяйство постепенно распространяется по всему миру.

Примечание: По мере роста численности населения увеличивается и спрос на продовольственные товары. При этом доля первичной рабочей силы (сельскохозяйственных рабочих) снижается. Поэтому интеллектуальное фермерство является наиболее разумным способом поддержать и повысить уровень производительности.

Распространение Интернета вещей в сельском хозяйстве

Помимо производительности, главной целью умного сельского хозяйства является повышение эффективности. Добиться желаемого уровня позволит быстрое внедрение в эту отрасль Интернет вещей (IoT). Согласно данным отчета BI Intelligence, до конца текущего десятилетия в сельском хозяйстве будет реализовано более 75 миллионов IoT. По сравнению с 30-миллионным показателем за 2015 год рост составит 150%. Также запланировано ошеломляющее повышение среднего объема сгенерированной и корректируемой информации по отдельным фермам (более 4 млн. к 2050 году в противовес менее 0,5 миллиона точек в 2017). Постепенное внедрение технологических решений позволяет собрать большее количество сельскохозяйственных данных. Это способствует росту производительности и эффективности.

Примечание: Джон Дир является мировым лидером в производстве сельскохозяйственной техники. Он уже начал встраивать в свои тракторы датчики IoT и другие комплектующие с поддержкой веб-интерфейса. «Подключенные тракторы» пользуются не меньшей популярностью, чем рынок «связанных автомобилей».

Компоненты умного сельского хозяйства

Широкое понятие умного сельского хозяйство включает несколько важных составляющих. Для дистанционного отслеживания и управления доходами, затратами и другими метриками фермеры могут использовать мобильные приложения. Чувствительные полевые датчики продемонстрировали свою полезность как аппаратные и программные технологии. А интеллектуальное геопозиционирование (GPS) позволило сделать фермерскую практику еще рациональнее. Не стоит сбрасывать со счетов и коммуникационные технологии. Телематика (способ передачи данных на большие расстояния), расширенный инструментарий и платформы для анализа информации стали основным пунктом умного сельского хозяйства. Эти технологии совершенствуются с каждым кварталом. В результате этого интеллектуальное фермерство также становится более развитым.

Северная Америка остается лидером рынка

В начале этого года Северная Америка с рынком франчайзинга в сельском хозяйстве стоимостью 5000 миллионов долларов стала явным мировым лидером в этой отрасли. К 2026 году среднегодовой темп роста этого рынка будет варьировать в пределах 10% и в итоге достигнет отметки в 16 миллиардов долларов. Тем не менее, лидерами станут азиатские рынки Тихого океана (за исключением Японии). Их среднегодовой темп роста составит 13,7%. В странах Латинской Америки прирост технологического сельского хозяйства будет составлять более 12%. Так же быстро с точки зрения роста стандартов развивается интеллектуальное земледелие в странах Европы, Ближнего Востока и Африки.

Интеллектуальное управление орошением

В докладе Beecham Research сообщается, что сельскохозяйственная отрасль потребляет около 70% от общего объема пресной воды в мире. Это, в свою очередь, подчеркивает важность оптимизации управления ирригационными технологиями и сокращения потерь водных ресурсов. По данным OnFarm, умное сельское хозяйство помогло снизить общее количество воды для орошения фермы на целых 8%. Технологии позволили также сократить энергозатраты почти на 6 долларов. Были достигнуты успехи и в плане снижения стоимости удобрений. В среднем, благодаря умному сельскому хозяйству урожайность увеличилась почти на 2%, и эта цифра, как ожидается, будет расти в ближайшие 8-10 лет.

Примечание: В Соединенных Штатах средний урожай зерновых на гектар составляет 7340 кг. Это практически вдвое превышает средний мировой показатель (3850 кг).

Автоматизированные системы для ведения умного сельского хозяйства

В период с 2017 по 2022 год во всем мире прогнозируется всплеск популярности автоматизированных систем и технологий для умного сельского хозяйства. В частности, росту этой отрасли будут способствовать система VRT (технология с переменной скоростью) и GPS-приемники. В то же время, не менее востребованны среди фермеров будут интеллектуальные системы рулевого управления и наведения. Использование передового оборудования на сельскохозяйственных землях позволит минимизировать затраты, повысить качество и урожайность. По мнению экспертов из области техники, постоянное совершенствование стандартов систем автоматизации и управления играет жизненно важную роль в развитии умного сельского хозяйства.

Рост инвестиций

Очевидные преимущества сельского хозяйства объясняют повышение интереса к нему среди инвесторов. В 2016 году CropX (американская компания по выпуску фермерских смарт-технологий) инвестировала средства в Lab IX и Robert Bosch Venture Capital GmbH. Многие известные производители сенсорных устройств разрабатывают индивидуальные программы и оборудование для отслеживания в соответствии с точными характеристиками, размерами и требованиями конкретной фермы. Значимым примером высокопрофессиональных партнерских отношений между различными компаниями, задействованными в общей цепи разработок интеллектуального сельского хозяйства, является сотрудничество между Trimble Navigation и Avidor High Tech France, Precision AG и Agrinetix (в ноябре 2016 года). Корпорации готовы вкладывать средства в разработку сельскохозяйственных технологий, зная, что доход может быть в разы больше.

Беспилотные транспортные средства

В «связанных фермах» дроны (или беспилотные транспортные средства) играют важную роль в сборе данных об урожае и общем наблюдении за земледелием. За последние пару лет немало компаний-поставщиков сельскохозяйственных технологий стали использовать беспилотники в своей работе. Этот факт еще раз подтверждает популярность и пользу дронов в интеллектуальном фермерстве. Относительно недорогая стоимость и легкая управляемость беспилотных транспортных средств позволяет использовать их в качестве ключевого звена ведения умного сельского хозяйства с поддержкой интернет вещей. Основной функцией дронов является получение изображений с полей. Они смогли повысить не только объем, но и точность данных фермерского хозяйства, поэтому принятие решений стало более осознанным и рациональным.

Понимание разумных сельскохозяйственных экосистем

Потребителями интеллектуальных технологий ведения сельского хозяйства являются, конечно же, фермеры и руководители ферм. А технологические провайдеры являются «поставщиками». Они отвечают за разработку инновационных программных или мобильных приложений, инструментов M2M, датчиков и устройств слежения, каналов связи, средств анализа данных и других интеллектуальных решений для пользователей. Среди них особенно важны заинтересованные производители, например, Джон Дир, который предоставляет тракторы, комбайны и опрыскиватели, а также «влиятельные» (которые способны повлиять на принятие решений, в том числе и на ценообразование). С развитием технологий интеллектуальное сельское хозяйство становится все более диверсифицированным. Поэтому в последние несколько кварталов представители различных отраслей (розничная торговля, финансы, химическая промышленность, машиностроение и т.д.) присоединяются к экосистеме.

Ускоренный темп развития рыбного хозяйства

Преимущества умного сельского хозяйства затронули различные типы ферм. Внутреннее садоводство предлагает оптимальные возможности для точного земледелия. В то же время, внедрение умных технологий стало приносить свои плоды и в рыбоводстве. Отслеживать миграцию рыб и выбирать лучшие места для рыбалки, анализировать образцы прикормки и выявлять вероятные заболевания теперь можно с помощью передовых технических устройств, мониторов или датчиков GPS. Также можно получить информацию о качестве воды. Другими отраслями, которые демонстрируют высокие показатели использования интернет вещей, являются управление животноводством, сельскохозяйственными транспортными средствами и молочными фермами.

Примечание: Хлопок, кукуруза, соевые бобы являются важными культурами, которые попадают под сферу ведения интеллектуального земледелия в Соединенных Штатах. При увеличении использования технологий и, как следствие, улучшении производительности ожидается, что цены в долгосрочной перспективе будут оставаться под контролем.

Препятствия для развития

Несмотря на все его преимущества, умное сельское хозяйство все еще находится на начальной стадии развития. Недавний отчет Trimble показал, что базовый сбор данных используется только в 1 из каждых 4 ферм в мире. В США методы точного земледелия фактически реализованы менее, чем на 40% кукурузных полей. Значимым препятствием является финансовый фактор (создание необходимой инфраструктуры требует значительных первоначальных инвестиций со стороны фермеров). К тому же, озабоченность вызывает неопределенная безопасность данных, а также влияние политики и погодных условий на сельское хозяйство в целом. Широкополосное и беспроводное сетевое покрытие в сельских районах далеко не всегда равномерно, в то время как существуют более специализированные программные установки. Вмешательство в настройки датчиков, получение данных и стандарты сотовой связи вынуждают фермеров с опаской относиться к внедрению умного сельского хозяйства. К тому же, установки интернет вещей на фермах могут пострадать от фрагментации. К счастью, знакомство с ИТ-системами и передовыми методиками растет, поэтому со временем большинство этих проблем будут устранены. 

Рост возможностей

Потребление Интернет вещей быстро набирает популярность. Поэтому на плечи владельцев фермерских хозяйств ложится ответственность за понимание, доступ и реализацию этого «интеллекта» в их повседневной практике ведения сельского хозяйства (например, тракторах или ирригационных системах). Партнерство между Dacom и Orange Business Services показало, что у ведущих мобильных операторов есть значительные ресурсы для сотрудничества с производителями сельскохозяйственного оборудования. Аналогичным образом владельцы платформ M2M могут заключить взаимовыгодные сделки с производителями сенсорных устройств (учитывая важность встроенных SIM-карт в датчиках, которые будут использоваться в сельских районах). В обозримом будущем аппаратные и программные сегменты рынка станут более утонченными. В конечном итоге это приведет к повышению производительности, устойчивости, надежности и оптимизации сельского хозяйства.

Ранее в этом году был запущен проект «Internet of Food and Farm 2020» (IoF2020) для повышения темпов внедрения стандартов и практики интернет вещей в сельском хозяйстве и подтолкнуть общее развитие умного сельского хозяйства в Европе. В четырехлетнем проекте (2017-2020 гг.) объединились представители 19 отраслей, среди которых сельскохозяйственное производство, производство мяса, овощей, фруктов и молочные фермы.

Использование технологий в сельском хозяйстве не является чем-то совершенно новым. Первые газовые тракторы и химические удобрения появились еще в XIX веке, а спутники использовались для сельского хозяйства со второй половины 20-го века. GPS-датчики были включены в тракторы Джона Дира еще в 2001 году. С тех пор технологии прошли долгий путь. Инструменты и услуги с веб-интерфейсом становятся все более и более распространенными, поэтому интерес к Интернет вещей находится на рекордно высоком уровне. Традиционные методы фермерства не справятся с растущими потребностями в продовольствии, поэтому фермеры все чаще обращаются к умному сельскому хозяйству. Это единственная отрасль, которая, вероятно, будет расти в будущем.