Rolnictwo autonomiczne

Tradycyjne wyobrażenie rolnictwa to pole uprawne, na którym rolnik prowadzi traktor. Ciągły wzrost liczby ludności na świecie sprawi, że w obrazie tym nastąpi co najmniej jedna istotna zmiana: Choć nie zaniknie szczególna relacja wiążąca rolników z ich maszynami, to większość prac na polu maszyny będą wykonywać samodzielnie.

Do 2050 r. liczba ludności na świecie wzrośnie do około 9 miliardów.Prognoza Organizacji Narodów Zjednoczonych ds. Wyżywienia i Rolnictwa (FAO). A cechą wspólną wszystkich ludzi jest to, że muszą jeść. To stawia poważne wyzwanie przed przemysłem rolnym. Rolnicy muszą uzyskać większe plony z mniejszej liczby hektarów, a jednocześnie zmagają się z problemem znalezienia wystarczającej ilości wykwalifikowanej siły roboczej. Odpowiedzią są urządzenia autonomiczne. Nawet najbardziej wykwalifikowany traktorzysta nie może równać się z maszyną pod względem powtarzalnej precyzji. Autonomiczne urządzenia rolnicze mogą pracować z centymetrową dokładnością przez wiele godzin – a właśnie tego potrzeba w gospodarstwie rolnym przyszłości.

Strat w uprawie ziemniaków można uniknąć, wysiewając je dokładnie w środku skiby. Autonomiczną maszynę można zaprogramować tak, aby wszystkie ziemniaki na polu były posadzone dokładnie tak, jak należy. Co więcej, maszyna zrobi to szybko i nie potrzebuje przerw w pracy.

Inną, oprócz niezwykłej precyzji, zaletą autonomicznych urządzeń jest możliwość lepszego wykorzystania zasobów. Zamiast rozpylać nawozy i pestycydy na powierzchni całego pola, można je aplikować bezpośrednio na rośliny uprawne. „Pozwala to rolnikom zwiększyć zbiory, a jednocześnie obniżyć koszty, gdyż każda roślina otrzymuje dokładnie taką dawkę, jakiej potrzebuje” – wyjaśnia Stefan Taxer, menedżer produktów automatyki mobilnej w B&R.

Zyskuje na tym również środowisko. Pierwszymi w kolejce do wprowadzenia obsługi maszynami autonomicznymi są również zadania czasochłonne i pracochłonne, takie jak orka i odchwaszczanie. „Urządzenia autonomiczne są odpowiedzią na brak wykwalifikowanej siły roboczej w rolnictwie” – podkreśla Taxer. Maszyny zwalniają również pracowników od uciążliwych i monotonnych zadań.

Aby urządzenia rolnicze mogły wykonywać wszystkie te prace w sposób autonomiczny, muszą pozyskiwać dane z różnych czujników. Kolejny warunek to możliwość przetwarzania tych danych. „Moc obliczeniowa jest kluczowym wymogiem w przypadku każdej autonomicznej maszyny” – mówi Taxer. Nie wystarczą standardowe systemy sterowania, w rodzaju tych używanych do automatyzacji maszyn produkcyjnych. Duży wzrost produktywności można osiągnąć dzięki analityce dużych zbiorów danych.

Jeśli autonomicznemu ciągnikowi umożliwi się dostęp do danych, na przykład ze stacji pogodowych, będzie on w stanie określić, kiedy będą najlepsze warunki do wykonania danego zadania. W przypadku niekorzystnej zmiany pogody może się automatycznie zatrzymać i wrócić do pracy, gdy sytuacja się poprawi.

Aby zapewnić moc obliczeniową potrzebną do analizy i prowadzenia autonomicznych procesów, B&R oferuje specjalnie zaprojektowany komputer do maszyn mobilnych. „Komputer posiada procesor Intel o szerokim zakresie skalowalności – od Celerona po Core i7” – zaznacza Taxer. Technologia Intel zapewnia wysoką wydajność przy niskim zużyciu energii i optymalnej efektywności energetycznej.

„Na rynku urządzeń przenośnych nie ma innego produktu, który oferuje taką moc obliczeniową i modułowość w kompaktowej formie komputera” – zauważa Taxer. B&R może czerpać ze swego 40-letniego doświadczenia w automatyzacji i produkcji komputerów osobistych dla potrzeb produkcji przemysłowej.

Komputer jest specjalnie zaprojektowany do pracy w trudnych warunkach. Stopień ochrony IP69K umożliwia stosowanie w zakresie temperatur od -40°C do +85°C. Całkowicie zamknięta obudowa nie posiada wentylatora i jest bardzo odporna na wstrząsy i wibracje. Specjalnie zaprojektowane rozwiązanie służące do regulacji temperatury chroni procesor przed przegrzaniem, zapewniając jednocześnie doskonałą pracę w niskich temperaturach.

Aby maszyny mogły tworzyć sieć i komunikować się ze sobą, muszą wymieniać dane. Kombajn zbożowy z ciągnikiem i podążającą za nim przyczepa może na przykład śledzić prędkość ciągnika i dane dotyczące kierowania, aby optymalnie wykorzystać dostępną przestrzeń ładunkową, minimalizując jednocześnie ilość odpadów materiału siewnego. Maszyny komunikują się ze sobą za pomocą specjalnych protokołów.

B&R oferuje szeroko stosowane protokoły MQTT i AMQP. Umożliwiają one niezawodne przesyłanie pakietów danych nawet w przypadku małej przepustowości lub czasowej niedostępności połączenia sieciowego. „Od sprzętu i oprogramowania po jednolity, otwarty standard komunikacji – B&R jako partner technologiczny zapewnia szeroki dostęp do najbardziej zaawansowanych praktyk inteligentnego rolnictwa” – zapewnia Taxer.