CC BY
55
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТОЧНОЕ ЗЕМЛЕДЕЛИЕ В ЦИФРОВОМ СЕЛЬСКОМ
ХОЗЯЙСТВЕ
12 3
Норалиев Н.Х. , Юсупова Ф.Э. , Кувандиков А.Н. Email: Noraliev6101 @scientifictext.ru
1Норалиев Нурилла Хайдаралиевич - кандидат физико-математических наук, профессор; 2Юсупова Феруза Эркиновна - ассистент, кафедра информационных технологий и математики, Ташкентский государственный аграрный университет; 3Кувандиков Акбар Норбаевич - кандидат экономических наук, доцент, Академия Вооруженных Сил, г. Ташкент, Республика Узбекистан
Аннотация: в данной статье рассматриваются технологии точного земледелия, применение которого позволяет сократить затраты на внесение удобрений, семена, топливо, человеческий труд, а также увеличить урожайность, выровнять физические и агрохимические свойства почвы.
Освещены переспективы внедрения точного земледелия: при обработки почвы и выращивании сельскохозяйственных культур, точный высев, дифференциальное внесение удобрений, подкормки, обработка почвы, применение регуляторов роста, гербицидов, фунгицидов. В рамках внедряемых технологий происходит поэтапное протоколирование, контроль и ведение учета-обмера полей, картирование урожайности, учет рабочего времени и производительности машин, создание электронных карт полей.
Ключевые слова: оптимизации, цифровые устройства, датчики, картография, базы данных, умная технология, умная теплица, системы орошения, информационная система, оптимизация, моделирование, мониторинг, дистанционное зондирование, беспроводная сеть, дроны.
PRECISION FARMING IN DIGITAL AGRICULTURE Noraliev N.R1, Yusupova F.E.2, Kuvandikov A.N.3
1Noraliev Nurilla Haidaralievich - PhD in Physics mathematical Sciences, Professor; 2Yusupova Feruza Erkinovna - Assistant, DEPARTMENT OF INFORMATION TECHNOLOGIES AND MATHEMATICS, TASHKENT STATE AGRARIAN UNIVERSITY; 3Kuvandikov Akbar Norbaevich - Docent, ACADEMY OF THE ARMED FORCES, TASHKENT, REPUBLIC OF UZBEKISTAN
Abstract: this article discusses the technology of precision farming, the use of which allows you to reduce the cost of fertilizing, seeds, fuel, human labor, as well as to increase productivity, to level the physical and agrochemical properties of the soil. The prospects for the introduction of precision farming are highlighted: during soil cultivation and growing crops, precision seeding, differential fertilization, fertilizing, soil cultivation, the use of growth regulators, herbicides, fungicides. Within the framework of the technologies being introduced, step-by-step logging, control and maintenance of accounting and measurement of fields, mapping of productivity, accounting of working time and productivity of machines, creation of electronic maps offields take place. Keywords: оptimizations, digital devices, sensors, cartography, databases, smart technology, smart greenhouse, irrigation systems, information system, optimization, modeling, monitoring, remote sensing, wireless network, drones.
УДК 004:631.58
Введение
Точное земледелие (или как его иногда называют "прецизионное земледелие"-precision agriculture)-комплексная высокотехнологичная система
сельскохозяйственного менеджмента, включающая в себя технологии глобального позиционирования (GPS), географические информационные системы (GIS), технологии оценки урожайности (Yield Monitor Technologies), технологию переменного нормирования (Variable Rate Technology), технологии дистанционного зондирования земли (ДЗЗ) и технологии "интернет вещей" (IoT). Суть точного земледелия в том, что обработка полей производится в зависимости от реальных потребностей выращиваемых в данном месте культур. Эти потребности определяются с помощью современных информационных технологий, включая космическую съемку. При этом средства обработки дифференцируются в пределах различных участков поля, давая максимальный эффект при минимальном ущербе окружающей среде и снижении общего расхода применяемых веществ. Наиболее важным вопросом, решенным в последнее время в европейских странах, было нахождение оптимального уровня использования удобрений и химикатов в растениеводстве, а также определение доз их внесения, исключающих негативное воздействие на почву, растения и окружающую среду. Накопление статистики обработки (куда и сколько внесли каждого вещества) и получаемых результатов (урожайность) позволяет применять различные виды анализа с тем, чтобы в дальнейшем корректировать применяемые дозы для получения максимума отдачи на каждый вкладываемый в обработку затрать.
Точное земледелие - это система управления продуктивностью посевов, основанная на использовании комплекса спутниковых и компьютерных технологий. Вместо того, чтобы пахать, сеять, вносить удобрения «на глаз», как это делалось на протяжении всей предыдущей истории сельского хозяйства, сегодня фермеры могут точно рассчитать количество семян, удобрений и других ресурсов для каждого участка поля с точностью до метра. После того как на основе спутниковых и лабораторных данных составляется точная карта поля с указанием характеристик каждого его участка, фермер получает возможность более рационально распределять ресурсы между ними. Таким образом, удается избежать перерасхода ресурсов там, где они прежде использовались в избытке, и повысить продуктивность тех участков поля, которые ранее недополучали в удобрениях, вспашке или поливе.
При достаточно большом масштабе такой подход позволяет снизить расходы на производство единицы продукции и повысить отдачу с каждого квадратного метра земли. Кроме того, эта технология открывает дополнительные возможности для повышения качества продукции и в глобальном масштабе снижает нагрузку на окружающую среду.
Принцип работы системы точного земледелия
Точное земледелие это множество отдельных технологий, необходимость внедрения которых определяется на усмотрение собственников и руководителей агропредприятия. То есть можно использовать как все технологии сразу, так и лишь некоторые, эффект от которых будет наиболее значительным для данного предприятия.
В основе всей системы точного земледелия лежит использование точных карт полей со всеми их характеристиками. Разумеется, для каждого поля и так существуют кадастровые карты, определяющие его границы на местности. Однако эти карты практически не дают никакой полезной информации в рамках производственного процесса агропредприятия.
Помимо границ участков нужны точные данные о химическом составе почвы, уровне ее влажности (в том числе глубине подземных вод), количестве получаемой
солнечной радиации, углу наклона относительно горизонта, преобладающих ветрах, наличии по близости значимых природных и других объектов (лесов, водоемов, промышленных предприятий, жилых домов, дорог и т.п.). Чем больше факторов учтено и чем подробнее карта, тем точнее можно использовать спутниковые и компьютерные технологии точного земледелия, тем адекватнее и оперативнее можно корректировать производственный процесс.
Составление карт осуществляется различными методиками. Это и взятие проб грунта с дальнейшим проведением лабораторных анализов, и получение информации со спутников, и общий научный анализ каждого участка. Разумеется, карты составляются не на бумаге, а в электронном виде с помощью специальных компьютерных программ, которые интегрируют их с остальным оборудованием. На основе электронных карт создаются точные инструкции по количеству удобрений, семян, воды, которые нужно внести на каждый участок поля. Эти инструкции загружаются в компьютеризированную сельхозтехнику, выходящую в поле. Далее машина обрабатывает поле с минимальным участием человека, который просто контролирует правильность исполнения этих инструкций. Руководствуясь инструкциями и ведомая с помощью спутниковой навигации, машина сама регулирует количество вносимых удобрений и семян на каждом участке поля. При этом исключаются просветы и нахлесты между обработанными участками.
Система параллельного вождения
Одной из самых доступных и в то же время самых популярных технологий точного земледелия является система параллельного вождения. Она требует гораздо меньше затрат на внедрение, чем другие, а эффект заметен сразу. Данная система позволяет проводить полевые работы (вспашка, культивация, сев, внесение удобрений, уборка урожая) с максимальной точностью и минимумом «ненужных» движений. Также важным ее преимуществом является возможность обработки поля ночью с той же эффективностью и точностью, что и днем. Значение такой возможности трудно переоценить, когда из-за неблагоприятных погодных условий для проведения полевых работ есть небольшое «окно» в 2-3 дня, из которых нельзя терять буквально ни одного часа. Система параллельного вождения основана на использовании сигнала спутниковой навигации. При этом, если использовать бесплатный GPS-сигнал, движение сельхозтехники по полю осуществляется с точностью до 30 см. При работе с платным сигналом точность доходит до 2,5 см. Используя платный сигнал, можно радикально сократить площадь пропущенных (необработанных) или дважды обработанных участков поля. Также сокращается длина холостого хода техники и ширина разворотной полосы. В целом сильно снижается (до 20%) удельное количество используемых ресурсов - топлива, семян, удобрений.
Преимуществом системы параллельного вождения является то, что она не требует таких высоких затрат, как другие элементы точного земледелия (например, не нужно составлять подробные карты полей). К тому же она технологически более простая и доступная. При этом система очень быстро окупается - буквально за один-два сезона. Помимо системы параллельного вождения и картографирования полей, о которых мы уже рассказали, стоит упомянуть еще несколько популярных технологий данного направления:
1. Системы GPS-мониторинга. Спутниковая навигация может использоваться не только для точного управления трактором или комбайном в поле, но и для отслеживания его местоположения на местности вообще. Установив GPS-маячки во всю сельхозтехнику и весь служебный автотранспорт, можно не волноваться, что водитель зерновоза или комбайнер по пути с поля в ангар завернет в соседнее село по личным делам, тратя казенное топливо и время.
2. Мобильные устройства. Смартфоны, планшеты, ноутбуки и другие подобные девайсы также находят применение в сельском хозяйстве. Используя установленное
на них специализированное ПО и приложения, можно более оперативно отслеживать и анализировать состояние полей во время выездов на местность.
3. Системы орошения. Всё больше фермеров сталкиваются с возрастающей проблемой нехватки воды для полива полей. Современные технологии позволяют в круглосуточном режиме отслеживать уровень влажности почвы и автоматически поливать только проблемные участки.
4. Смарт-технологии. Технология «умный дом» позволяет управлять всеми инженерными системами здания из единого центра, более рационально расходуя электричество, воду, тепловую энергию и т.д. Тот же принцип можно использовать и в сельском хозяйстве, когда все объекты соединены в общую информационную сеть и могут контролироваться и отчасти управляться удаленно из единого центра.
5. Система датчиков. Разместив в полях беспроводные датчики, можно в реальном времени контролировать состояние посевов, уровень влажности почвы и другие важные параметры удаленно. Это не только снимает необходимость физически выезжать в поля, тратя время и топливо, но и позволяет более оперативно реагировать на любые изменения.
Использовать эти и другие технологии можно как по отдельности, так и в комплексе. Всё зависит от финансовых возможностей предприятия и проблем, которые стоят наиболее остро перед ним.
Список литературы /References
1. Digital Agriculture tecnnology / Adaption&Attitudes, November, 2019. 68 p.
2. Норалиев Н.Х., Юсупова Ф. Цифровые технологии в сельском хозяйстве. Вопросы науки и образования. №8(92), 2020. Стр. 4-11.
3. Постановление Президента Республики Узбекистан №1II1-3927 от 02.09.2018 г. «О создании Фонда поддержки развития цифровой экономики. «Цифровое доверие» // Национальная база данных законодательства, 05.09.2018 г. № 06/18/3927/1824.
