Cyfrowe technologie w produkcji rolnej

Rolnictwo podobnie jak przemysł wchodzi w kolejną erę rozwoju technologicznego, którą wyróżnia cyfryzacja procesów produkcyjnych. Szereg rozwiązań z zakresu szeroko pojętej mechatroniki, które znajdują zastosowanie w produkcji rolnej wcześniej zadomowiło się w przemyśle.

Część z innowacyjnych technologii pozwala automatyzować procesy produkcyjne. Inne natomiast umożliwiają pozyskiwanie, przechowywanie, jak i przetwarzanie danych wykorzystywanych w automatycznym sterowaniu pracą maszyn i urządzeń oraz w podejmowaniu decyzji produkcyjnych oraz biznesowych. Dzięki nim spełnia się zarówno koncepcja przemysłu czwartej ery technologicznej, jak i rolnictwa 4.0.

Inteligentne urządzenia

Jednym z najbardziej wyróżniających się rozwiązań, które zrewolucjonizowało cywilizację na początku XXI wieku jest internet. Pozyskiwanie informacji ze stron, przesyłanie i odbieranie wiadomości, słuchanie muzyki, oglądanie plików wideo, uczestnictwo w mediach społecznościowych – to jedne z wielu możliwości, jakie oferuje sieć, które z pewnością są przydatne także i dla rolników. Niemniej internet określany mianem Internetu Rzeczy (ang. Internet of Things, w skrócie IoT) oferuje szereg korzyści dla wielu gałęzi gospodarki narodowej. IoT to ekosystem, w którym wyposażone w sensory różnego rodzaju obiekty (maszyny, urządzenia) i przedmioty komunikują się z komputerami lub innymi urządzeniami mobilnymi. Istotą Internetu Rzeczy są zarówno inteligentne urządzenia, jak i zawarty w nich potencjał w postaci gromadzonych i wysyłanych przez nich danych. Podstawą funkcjonowania IoT są różnego rodzaju sensory podpięte do urządzeń podłączonych do Sieci, przekazujące dane, które po poddaniu analizie pozwalają podejmować decyzje produkcyjne oraz biznesowe. Nieodzownym elementem Internetu Rzeczy są chmury obliczeniowe (cloud computing), które umożliwiają gromadzenie dużego zasobu ilości informacji z różnych źródeł przydatnych na potrzeby poprawy efektywności gospodarstwa. Do nich trafiają dane pozyskane z czujników i sensorów umieszczonych na maszynach, urządzeniach, a w przypadku rolnictwa również na plantacjach czy też i na zwierzętach.

Z rozwiązań IoT coraz częściej korzystają przedsiębiorstwa przemysłowe dokonujące cyfrowej transformacji produkcji. Podpięte do internetu różnego rodzaju czujniki pomiarowe oraz tagi RFID (zwane potocznie chipami) umieszczone w różnych miejscach zakładu (przede wszystkim na linii produkcyjnej) monitorują przebieg produkcji z uwzględnieniem wydajności, zużycia energii i surowców oraz jakości wytwarzanych produktów. Pozyskane z czujników dane są przekazywane do specjalnego oprogramowania, które może znajdować się na serwerze w formie lub w chmurze obliczeniowej. Tam dane są przetwarzane na przydatne informacje. Dzięki tym rozwiązaniom upoważnione osoby mają podgląd na przebieg procesów produkcji i możliwość ingerencji poprzez komputer, smartfon, tablet, jak i inne urządzenia, np. okulary AR (rozszerzonej rzeczywistości) niekoniecznie będąc na terenie firmy. Dzięki połączeniu internetowemu mogą to robić w dowolnym miejscu, gdzie jest zasięg sieci.

IoT oferuje dużo możliwości także i dla rolnictwa. W ekosystem rolniczego Internetu Rzeczy mogą być włączone ciągniki, maszyny, urządzenia stacjonarne (np. roboty udojowe), stacje pogodowe oraz inteligentne czujniki zakładane na plantacjach, w szklarniach, silosach oraz na zwierzętach. W ten sposób do jednego oprogramowania lub zintegrowanych ze sobą kilku programów mogą wpływać systematycznie w automatyczny sposób dane z pól, pracującego na plantacjach parku maszynowego, budynków inwentarskich czy też szklarni.

Podobnie jak w przedsiębiorstwach przemysłowych rolnicy mogą monitorować przebieg procesów produkcyjnych. Dzięki sieci IoT bez wychodzenia na pole, do obory lub szklarni, a zaglądając na ekran komputera lub smartfonu będą znali parametry pogodowe nad daną plantacją, warunki mikroklimatyczne w budynkach inwentarskich i szklarniach, przebieg pracy parku maszynowego itp. Z poziomu smartfonu lub tabletu poprzez Internet Rzeczy rolnicy mogą zmieniać parametry pracy urządzeń w szklarni, w budynku inwentarskim czy też uruchomić deszczownię, która też może pracować w trybie automatycznym. W przyszłości rolnicy za pomocą internetu będą mogli sterować autonomicznymi robotami oraz bezzałogowymi ciągnikami i maszynami. Tym bardziej będzie to możliwe dzięki technologii 5G oferującej bardzo szybki internet, która nawet w niedalekiej przyszłości zastąpiona zostanie siecią 6G. 

Sensory w rolnictwie

Podstawą automatyzacji i cyfryzacji w produkcji przemysłowej są różnego rodzaju czujniki mierzące wszelakie wartości, jakie można zmierzyć (temperatury, wilgotności, ciśnienia, siły, momenty sił, natężania światła, ruch obiektów itp.). Dostarczają one w czasie rzeczywistym bogaty zasób różnego rodzaju danych wykorzystywanych w automatyzacji pracy maszyn i urządzeń jak i w zarządzaniu produkcją. Za pomocą czujników można monitorować parametry pracy oraz stan techniczny maszyn i urządzeń. Pewna grupa czujników pozwala oceniać stan jakościowy wytwarzanych produktów.

Coraz większą popularność zyskują sensory wyposażone w procesory. Urządzenia te nazywane inteligentnymi sensorami(ang. smart sensors), dzięki swojej rozbudowanej strukturze mogą realizować często bardzo złożone funkcje, pozwalając znacząco uprościć system pomiarowy. Dzięki nim można monitorować przebieg produkcji łącznie z kontrolą jakości.

Klasyczne czujniki, jak i inteligentne sensory znajdują także zastosowanie w rolnictwie. W produkcji roślinnej mierzą one takie parametry jak: wilgotność, temperatura powietrza oraz gleby a także przewodność elektryczną gleby w różnych częściach pola. Popularnym przykładem systemu sensorowego są stacje pogodowe, które raportują do centralnej bazy dane o warunkach atmosferycznych (wilgotność, temperatura, siła wiatru) w czasie rzeczywistym. Smart sensory stają się cennym źródłem informacji, które oprócz danych pozyskiwanych z dronów i satelitów oraz czujników umieszczonych na maszynach zasilają bazy danych systemów do zarządzania gospodarstwem rolnym.

Cały tekst można przeczytać w wydaniu 08/2021 miesięcznika „Przedsiębiorca Rolny”

(JS)

Fot. firmowe