Населення планети зростає — прогнозується, що до 2050 року нас буде вже 10 млрд, а попит на продовольство зросте на 50%. Перед агросектором стоїть непросте завдання — нагодувати людей, маючи менше ресурсів, адже площі родючих ґрунтів та води постійно зменшуються. Додайте до цього нестачу кадрів та зростання цін — і вже маємо завдання з зірочкою.
Рішення №1 — перехід до точного землеробства, коли:
— супутниковий моніторинг передає дані про ґрунт, вологу, стан рослин
— техніка з GPS сіє, удобрює та збирає врожай точно там, де потрібно
— сенсори вологості в ґрунті підказують, коли й скільки поливати, щоб не перевитрачати воду
Розвиток сільського господарства залежить від впровадження розумних рішень уже сьогодні. Зробили добірку wow-технологій в агросекторі, які полегшують життя фермерів та допомагають планеті. Ви дізнаєтесь про трактори, які орють поля без водіїв, про роботів, що виривають бур’яни та обрізають виноград, і дрони, які не тільки розпилюють добрива, але ще й висаджують ліси.
1. Безпілотні трактори та комбайни, що управляються з телефонів
Ферма в окрузі Сонома (Каліфорнія, США) зіткнулася з типовою проблемою: 27 відкритих вакансій для водіїв тракторів — і жодного кандидата протягом кількох тижнів, попри активні пошуки.
Тоді власники прийняли рішення впровадити автономну систему для управління тракторами та змінили опис вакансії. Тепер їм був потрібен оператор агротехнологій, а серед бажаних навичок значився… досвід у відеоіграх. Заявки почали надходити одна за одною.
Кількість людей, які хотіли б працювати в сільському господарстві, з кожним роком зменшується. Автономна техніка не лише компенсує нестачу кадрів, але й повертає інтерес молоді до сільського господарства.
Безпілотні трактори
Deere & Company (США) — гігант у виробництві тракторів. Вона ще у 2000-х роках запропонувала аграріям автоматичне кермування AutoTrac, яке звільняє від необхідності самостійно вести трактор. Фермери визначають межі поля, після чого програма створює оптимальний маршрут. Завдання оператора — тільки коригувати рух. З новими технологіями він може взагалі не перебувати в кабіні.
«Безпілотна техніка може працювати 24/7 — це величезна перевага для фермерів у розпал сезону», — зазначають в Deere. За оцінками, один 8R може обробити близько 130 га за 24 години.
Автономний трактор John Deere 8R (2022 рік) — це GPS-керований агрегат з шістьма парами стереокамер, які забезпечують огляд на 360°. Крім цього, він використовує технологію TruSet, датчики, швидкісні процесори, систему нейронної мережі, AI та ML. Агронавігація оптимізує маршрути техніки, скорочуючи час і витрати палива.
Роботу трактора можна налаштувати за кілька свайпів у застосунку John Deere Operations Center. Farm management software спрощує планування та відстеження всіх процесів на фермі в одному інтерфейсі.
Фермеру достатньо:
- перейти в John Deere Operations Center і створити план для автономного трактора
- надіслати план до трактора
- доставити трактор до поля та активувати режим автономності
- вийти з кабіни, запустити Operations Center Mobile на своєму телефоні та провести пальцем по екрану для активації, щоб розпочати обробку ґрунту
Через кожні 8 годин потрібно лише заправити трактор і перемістити його на нову ділянку. Фермер може бути на зв’язку з машиною 24/7.
Під час кожного проходу обробки ґрунту система збирає дані, створюючи цифровий відбиток поля. Завдяки геоінформаційним системам фермери можуть створювати електронні карти полів та планувати посіви з урахуванням особливостей кожної ділянки.
Для уникнення перешкод алгоритми комп’ютерного зору аналізують зображення з камер та визначають, чи є об’єкт загрозою. Наприклад, трактор не зупиниться через птахів, що пролітають повз, але одразу встане, якщо на полі з’явиться собака.
У 2024 році John Deere оголосила про співпрацю зі SpaceX, щоб забезпечити свої машини супутниковим інтернетом — Starlink і 4G-модемами. Це розв’язує проблему низькоякісного зв’язку на полях.
В січні 2025 компанія John Deere представила наступну модель — автономний трактор 9RX. Він має 16 камер для кращого розпізнавання перешкод і може допомогти не тільки з оранкою, але й з посівом і збором урожаю в поєднанні з сівалками та причепами.
John Deere поставила перед собою мету створити повністю автономну систему вирощування кукурудзи та сої в США до 2030 року.
Безпілотні комбайни
Китай, який є світовим лідером з виробництва рису, активно впроваджує безпілотні комбайни на своїх рисових полях. Це кардинально змінює підходи до збирання врожаю, особливо в умовах, де традиційна техніка часто зазнає невдач. Висока вологість, м'який ґрунт і нерівна поверхня рисових полів завжди були викликом для фермерів.
Безпілотні комбайни, розроблені китайськими та міжнародними компаніями FJ Dynamics, Yanmar і Lovol, оснащені такими інструментами:
- AI — дозволяє машинам розпізнавати стиглість рису, визначати оптимальну швидкість збирання та адаптуватися до умов на полі.
- Комп'ютерний зір — допомагає «бачити» навколишнє середовище, уникаючи перешкод і точно визначаючи межі поля.
- GPS, BeiDou та RTK-точність — забезпечують рух і виконання робіт з точністю до кількох сантиметрів, що критично важливо для мінімізації втрат зерна.
- Інтернет речей — в сільському господарстві використовує датчики та сенсори, дозволяючи фермерам відстежувати роботу комбайнів у реальному часі, а також збирати дані про врожайність, вологість зерна і стан поля.
@chinainlens BeiDou-equipped agricultural machines secure bumper harvest #InnovationinProgress #technology #agriculture #chinainlens ♬ original sound - China in Lens
2. Робототехніка для виноградників та садів
У садах і виноградниках точність — критично важлива. Пошкодження навіть одного цитрусового дерева може означати втрату тисяч доларів та кількох років роботи. Інноваційні технології, такі як AI та робототехніка, відкривають нові можливості для вирощування культур у складних умовах.
Тож знайомтесь, це Ted, робот від Naïo Technologies (Франція), призначений для роботи на виноградниках. Він може обробляти ґрунт (використовуючи розпушувачі, міжрядні леза, диски, культиватори), а також робити обрізку та механічне прополювання. Ще один плюс — інструмент Naotec, який дбайливо очищує лозу до основи щеплення. Клієнти Naïo Technologies зазначають, що Ted за 4 години може виконати обсяг роботи, на який у звичайної людини піде 2 дні.
Ted також має сенсори, що допомагають віддалено здійснювати аудит стану виноградників. Технологія дозволяє виявляти хвороби та збирати корисні дані з поля. Робот може виконувати дві операції одночасно — наприклад, обрізку та прополювання.
Якщо потрібне рішення конкретно для обприскування, в пригоді стане Orchard Autonomous Sprayer S1000 від LG Tech (Китай). Це робот, який може дуже точно розподіляти добрива або засоби захисту рослин/ЗЗР від шкідників. Дрібні частинки розчину рівномірно вкривають листя, не залишаючи пропусків. Роботи мають датчики та камери, які дозволяють їм орієнтуватися в просторі, уникати перешкод і працювати навіть у складних умовах — у теплицях або в затінених садах.
Grape Picker від Slope Helper (Словенія) — автономний комбайн, що дбайливо зрізає грона винограду. Він адаптований для роботи на схилах та оснащений гравітаційно стабілізованим контейнером.
Система повністю автономна і здатна виконувати всі етапи збору врожаю:
- зрізання грон
- завантаження/розвантаження
- доставка кошиків до виноробні
Для управління потрібні два оператори: один слідкує за автопарком роботів у полі, а інший контролює передачу врожаю на виноробню. Логістика врожаю стала простішою завдяки автономним системам доставки.
3. Агродрони — догляд за рослинами з повітря
Використання дронів для точного фермерства може зменшити витрати на пестициди на 30% завдяки їхній здатності застосовувати хімікати лише в уражених зонах, а не по всьому полю. Крім того, дрони можуть підвищити врожайність на 20%, адже агромоніторинг допомагає фермерам швидко виявляти проблеми з рослинами, такі як нестача води або шкідники, та реагувати на них.
Отже, чим корисні агродрони:
- Фотозйомка та збір даних
Ризик-менеджмент у сільському господарстві стає ефективнішим завдяки даним із сенсорів та дронів, які дозволяють передбачати загрози для врожаю. БПЛА знімають поля з висоти навіть у важкодоступних місцях. Знімки перетворюють на 3D-мапи, які допомагають фермерам планувати сівбу, аналізувати ґрунт, контролювати ріст рослин і реагувати миттєво, онлайн виявляючи шкідників, наслідки негоди або ризики для врожаю.
Дрон DJI Matrice 300 RTK має час польоту до 55 хвилин, може нести камери високої роздільності (наприклад, Zenmuse P1, 20 МП) та lidar (Zenmuse L1). Використовується для створення детальних 3D-мап і моніторингу здоров’я культур.
б) загальна схема польоту для збору даних БПЛА
- Посів, розпилення добрив та хімікатів
Деякі компанії тестують новий метод: дрони «стріляють» капсулами з насінням і поживними речовинами прямо в ґрунт. Переваги — економія часу і витрат. Дрони засаджують поле в рази швидше, ніж люди або техніка, і можуть легко працювати на схилах або в лісах. Наприклад: у Каліфорнії застосовують дрони DroneSeed для відновлення лісів після пожеж. Один БПЛА може засіяти до 20 га за день капсулами з насінням, захистом від гризунів та добривом. Дрони працюють у «зграях» (до 5 одночасно) за попередньо заданими маршрутами. Якщо традиційний метод вимагає 3 років для підготовки саджанців, їхньої висадки та догляду, то дрони DroneSeed дозволяють засіяти насіння і почати відновлення лісу всього за 3 місяці.
DJI Agras T50 (Китай) — новинка 2024 року, що вміє обприскувати й вносити тверді добрива. Дрон оснащений ШІ, стереокамерами, тепловізором і може працювати навіть у тумані або при слабкому дощі. Він транспортує до 40 кг рідини або 50 кг гранул, забезпечуючи рівномірний розподіл речовин зі швидкістю до 24 л/хв. Підтримує аерофотозйомку для самостійного створення мап і побудови маршрутів. Охоплює до 21 га полів або 4 га садів на годину. Система O3 забезпечує зв’язок до 2 км, а інтелектуальні акумулятори заряджаються за 9 хвилин. Дрон інтегрується з Mavic 3M для диференційного внесення добрив, що дозволяє економити ресурси, застосовуючи їх лише там, де це необхідно.
- Відлякування птахів
Пернаті дуже люблять ласувати ягодами та фруктами, що завдає шкоди врожаю. Дослідження Вашингтонського державного університету (WSU) показало, що рух і гуркіт дронів уже самі по собі зменшують кількість птахів у 4 рази. Це особливо ефективно для перших зустрічей, коли птахи ще не звикли до технології.
Дрони Robird від Clear Flight Solutions (Нідерланди) розроблені так, щоб імітувати вигляд хижаків (наприклад, самки сапсана) і маневрують, як хижак під час полювання. Дрон Mavic 2 Enterprise від DJI (Китай) може записувати високі багатотональні звуки, спеціально розроблені для відлякування птахів. Австралійський фруктовий сад Priest Bros Orchards за один рік зменшив пошкодження від птахів у своїх садах до 90%, використовуючи лазерний відлякувач.
4. Вертикальне землеробство: як виростити більше на меншій площі
Щороку через ерозію втрачається близько 24 млрд тонн родючого ґрунту. Основні причини — постійна оранка та інтенсивне використання добрив, що призводить до ерозії в 100 разів швидше, ніж формується новий ґрунт. Деградація відбувається набагато швидше, ніж природне відновлення.
Вертикальне фермерство частково розв’язує цю проблему. Це метод вирощування культур у вертикально розташованих шарах, часто в закритих приміщеннях, таких як теплиці або склади. На вертикальних фермах найкраще ростуть зелень і трави (салат, шпинат, базилік, кінза, м’ята, рукола). Крім цього, вирощують низькорослі сорти овочів (перець, огірки, томати), ягоди та гриби. Деякі ферми експериментують із зерновими культурами та навіть картоплею, але поки що це не масштабне виробництво.
Для аналізу даних (температура, вологість, світло) та оптимізації процесів використовують AI та ML. Big data допомагає обробляти величезні обсяги інформації, прогнозуючи врожайність і потреби рослин. Cенсори та IoT регулюють температуру, вологість і рівень CO₂ для ідеальних умов. Автоматизація контролю процесів зменшує вплив людського фактора та підвищує ефективність роботи.
Переваги вертикального фермерства:
- Вища продуктивність. Ферми можуть виробляти в 350 разів більше продукції на квадратний метр порівняно з традиційними методами землеробства.
- Через контрольоване середовище зменшується потреба в пестицидах. Біологічні засоби захисту рослин поступово витісняють хімікати на вертикальних фермах.
- Стабільний врожай. Контрольовані умови дозволяють вирощувати культури цілий рік, незалежно від сезону або клімату.
Jones Food Company (Великобританія) — одна з найбільших вертикальних ферм у Європі, що працює з 2017 року.
Основні досягнення JFC:
- Постачає 3 тис. кг свіжих трав щотижня до британських супермаркетів.
- Вирощує 30% всього базиліку у Великій Британії.
- Використовує альтернативні джерела енергії, такі як сонячні панелі, для забезпечення роботи теплиць та зменшення вуглецевого сліду.
- Очищає та повторно використовує кожен літр води до 30 разів — рециркуляція скорочує загальне споживання на 90%.
- Вирощує рослини в перероблених пластикових пляшках.
JFC поєднує робототехніку та штучний інтелект: дані з приміщень для вирощування, пророщування та збору врожаю аналізуються машинним навчанням, що дозволяє оптимізувати процеси.
5. Розумне зрошення з IoT
З давніх-давен фермери в усьому світі шукали способи впоратися з нестачею дощів. Щоб взяти ситуацію під контроль, вони використовували зрошувальні системи, які допомагали подолати дефіцит води та підвищити врожайність.
Однак традиційне зрошення малоефективне — майже 50% води втрачається через стік, випаровування та вітер. Основна причина — використання примітивних таймерів та механічних контролерів, які працюють за фіксованим розкладом, а не за реальними потребами рослин.
Сучасний підхід — це розумне зрошення, яке дозволяє подавати рівно стільки води, скільки потрібно, і саме тоді, коли це необхідно. Аналіз ґрунту за допомогою сенсорів IoT дозволяє оптимізувати полив і внесення добрив для кожної ділянки поля.
Як це працює?
На полі або в теплиці встановлюють датчики вологості ґрунту, температури, освітлення, рівня води та атмосферних умов, метеостанції тощо. Датчики постійно вимірюють ключові показники та передають їх на сервер у режимі реального часу.
Датчики можуть бути під’єднані до хмарної платформи або локального сервера через Wi-Fi, мобільні мережі або LoRaWAN (енергоефективна бездротова технологія). Ці технології допомагають надсилати дані в систему управління, де вони обробляються AI та алгоритмами Big Data. Після аналізу інформації система може автоматично вмикати або вимикати полив.
Приклади компаній
- CropX (США) — пропонує платформу, яка використовує сенсори та ШІ для надання рекомендацій щодо точного зрошення. Тестування системи зрошення CropX на плантаціях цукрової тростини в Північній та Південній Америці, Африці та Австралії допомогло збільшити врожайність у середньому на 70%.
- Netafim (Ізраїль) — світовий лідер у галузі крапельного зрошення, що пропонує рішення з IoT для точного постачання води та добрив. В Індії фермери, які використовували Netafim, знизили споживання води майже вдвічі та збільшили врожайність на 25%.
