Цифровизация сельского хозяйства

Введение . В последнее время широкое распространение во всем мире получают цифровые, информационные и телекоммуникационные ресурсы, происходит активная цифровизация процессов деятельности различных сфер жизни общества. Сельское хозяйство не является исключением. Растущее население Земли – а к 2050 году оно может увеличиться на два миллиарда человек – требует все больше продовольствия. Справиться с производством больших объемов продукции, пользуясь исключительно устаревшими разработками, довольно сложно. Последнее является одним из важнейших аргументов для введения IT-технологий во все сферы агропромышленного комплекса [1].

По мнению многих экспертов, те компании, которые активно используют инновационные технологии в своем бизнесе, могут добиться высокого роста доходности и стать лидерами на рынке агропродукции в современных экономических условиях. При этом существует мнение, что через 10 лет при прочих равных условиях более 80% российских сельхозпредприятий будут использовать в своей работе digital-решения [2].

Цель исследования . Целью исследования является изучение сущности понятия «цифровизация сельского хозяйства» и применение цифровых технологий в области сельского хозяйства.

Материалы и методы исследований . Материалы исследования получены из интернет-источников, докладов профильных ведомств и научных статей отечественных авторов и специалистов. Методологической основой является общенаучные методы исследования: анализ, синтез, дедукция, индукция, сравнительный анализ.

Результаты и обсуждение . Цифровизация предполагает введение цифровых технологий куда-либо; перевод или переход на цифровой способ связи, записи и передачи данных с помощью цифровых устройств [3]. Данный термин напрямую связан с цифровой экономикой, ведь под последним определением подразумевается хозяйственная деятельность, в которой ключевым фактором производства являются данные в цифровом виде.

Процессы цифровизации в странах мира происходят неравномерно. В настоящее время в структуре ВВП России доля цифровой экономики невелика и составляет около 5%, что намного ниже, чем в развитых странах мира. Лидирующие позиции по цифровизации сельского хозяйства занимают США, Австралия, Канада и страны ЕС [4]. Россия имеет огромный ресурсный потенциал для развития данной сферы, однако прорыв в этой области можно совершить, лишь включившись в процесс цифровизации экономики АПК. Именно поэтому интерес государства к цифровым технологиям, которые используются в сельском хозяйстве, растет в геометрической прогрессии. В настоящее время Министерством сельского хозяйства РФ разработан ведомственный проект «Цифровое сельское хозяйство» со сроком реализации в 2019– 2024 гг., основной целью которого является внедрение цифровых технологий, обеспечивающих технологический прорыв в АПК.

В настоящее время под использованием цифровых технологий в сельском хозяйстве подразумевают не только применение персональных компьютеров. Цифровизация касается всего цикла растениеводства и животноводства. Это планирование посева, расчет корма для скота, цифровое моделирование урожая, автоматизированные поливы и т.д. [5].

Пробоотборное оборудование подразумевает под собой приложения, которые могут выявлять такие параметры как: вес биомассы, содержание хлорофилла, вес фруктов и др. Такое оборудование относится к портативным. Это позволяет производить анализы непосредственно на территории сельхозугодий без необходимости отправлять данные в лаборатории. Сенсорные датчики осуществляют накопление информации о параметрах воздуха, почвы, растений с помощью беспроводной сети. Например, одно приложение позволяет удаленно получать данные об уровне влаги в полях и информировать фермеров о необходимости полива. С целью оптимизации сельскохозяйственных операций, которые выполняются с использованием техники, применяются такие технологии как оптические датчики, GPS и др. Воздушные и спутниковые сенсорные устройства позволяют получать многоспектральные изображения для составления карт биофизических параметров сельскохозяйственных культур. Например, одно приложение сканирует поля с беспилотного аэроплана для выявления зон, в которые требуется внести удобрения.

Уже сегодня используются различные IoT датчики в сельском хозяйстве. К примеру, они позволяют с высокой точностью прогнозировать погоду и выявлять заболевания у скота на ранних стадиях. Область применения технологии IoT охватывает различные направления: «умные» фермы; «умные» теплицы; точное земледелие; управление сырьем, хранение сельскохозяйственной продукции и др. [6].

Всё большее распространение получает одно из важных направлений цифровизации – точное, или координатное земледелие. Его суть заключается в том, что управление агротехнологическими операциями осуществляется с максимальным учётом характеристики и состояния каждого микроучастка поля. Среди таких программно-аппаратных решений IoT в сельхозотрасли используются датчики контроля влажности грунта, системы автополива с автоматической регуляцией интенсивности и скорости подачи воды и т.п.

На основе IoT также создаются «умные» теплицы и фермы. Данные технологии минимизируют ручное вмешательство человека в производственные процессы и помогают организовать бесперебойный контроль важных параметров. Например, используемые датчики в таком IoT-решении позволят получать информацию о: температуре окружающей среды, уровне освещенности, влажности воздуха, атмосферном давлении и т.д.

Основные направления цифровизации АПК представлены на рис. 1.

Сельскохозяйственное производство имеет свои специфические особенности, с которыми приходится сталкиваться при введение цифровых технологий. К основным можно отнести следующие:

v участие в технологическом процессе живых организмов, связь работы технического оборудования с растениями, животными и людьми, что может приводить к случайным изменениям;

v сложность, многообразие производственных процессов;

v    распределенность контролируемых параметров по большой площади, случайный характер их природы;

v     технологическое разнообразие сельхозпроизводства и культур.

Базовые направления цифровизации АПК

• Управление температурным режимом хранилищ

• Управление уровнем влажности и содержанием углекислого газа

■ Учет объема собранного урожая

• Контроль сроков годности урожая, сырья

• Контроль местоположения и передвижения транспорта

• Контроль расхода топлива

• Контроль времени работы персонала

Точное земледелие

• •    Составление технологических карт рельефа сельхоз угодий

• •    Планирование засева по данным рельефа и качества почвы

• •    Контроль уровня влажности и минерализации почвы

• •    Контроль уровня света и силы ветра

• •    Мониторинг температурного режима

• •    Планирование механизмов оптимального полива и

• •    удобрения почвы

• •    Планирование оптимального времени сбора урожая

  Умные теплицы

  
  

• •    Контроль уровня влажности и минерализации почвы

• •    Контроль освещенности

• •    Планирование механизма оптимального полива и проветривания

• •    Планирование оптимального времени сбора урожая

  Умные фермы

  
  

  • Мониторинг передвижения животных

  • •    Мониторинг здоровья животных

  • •    Управление оптимальным временем дойки и

  
  

Рисунок 1 – Базовые направления цифровизации АПК (составлено автором на основе [7])

Цифровизация способствует увеличению количества и качества получаемой сельхозпродукции, минимизации вложений капитала, повышению производительности сельскохозяйственного производства, уменьшению вредного воздействия на природу и снижению зависимости от человеческого фактора. Грамотное внедрение и использование цифровых технологий приведет к повышению эффективности сельского хозяйства [8].

По данным Минсельхоза России элементы точного земледелия применяются в 1591 хозяйстве страны на площади 7521 тыс. га. Лидирующее положение по количеству хозяйств в регионе занимают Липецкая, Орловская, Самарская, Курганская, Воронежская и Тюменская области, а по площадям хозяйств региона – Липецкая (2352 тыс. га), Самарская (704 тыс. га) и Орловская (684 тыс. га) области.

В Орловской области активно используется система ГЛОНАСС (К-57). Это первый кластер, созданный в регионе и единственный в России, работающий с экосистемой ГЛОНАСС. Благодаря данной системе стало возможным осуществлять не только навигацию, но и спутниковый мониторинг транспорта, что значительно облегчило управление сельскохозяйственными машинами. [9].

В России также есть несколько проектов маркетплейсов для АПК: Smart Seeds, «Электронный фермер», Prod.center, «Агро24». Они позволяют осуществлять торговлю сельхозпродукцией и товарами для сельскохозяйственной инфраструктуры. Интересен проект Россельхозбанка, который получил название «Своё фермерство». Данная платформа содержит не только услуги, но и разнообразные сервисы, предназначенные для эффективного ведения сельского хозяйства (рис. 2).

Работа в сельском хозяйстве

Телеветеринар © ВетЭкперт

Агроном онлайн о _ Карта с/х л.                              предприятий России

Программа            - Прогноз урожая испытаний Иннагро     ”

Сертификация

Халяль

Перейти                                         Перейти

перейти                                         перейти

Продавай продукты и агротуры on-line

Органическое производство

Перейти

S

Навигатор госуслуг

Перейти

Рисунок 2 – Онлайн-платформа, объединяющая современные решения для фермеров: продажа и покупка товаров, модернизация бизнеса, поиск сотрудников, льготное финансирование [10]

Кроме перечисленного выше, существуют и другие отечественные компании, предоставляющие цифровые услуги. Например, ExactFarming - платформа, которая позволяет фермерам эффективно управлять агробизнесом. Она собирает данные из различных источников: полевые спутники, сенсоры, метеостанции – и одновременно выступает источником данных, используя собранную информацию системы. Для начала работы с приложением важно указать лишь контуры полей и историю севооборота. Еще одна компания – «Ростелеком» со своим проектом «Цифровая экосистема АПК». Данная платформа позволяет объединить все цифровые сервисы агрокомпании и обеспечить безопасный информационный обмен между ними.

На сегодняшний день некоторые крупные холдинги уже применяют цифровые технологии. Так, «Мираторг» использует управление стадом, системы точного земледелия, «Русагро» – умное производство, управление сырьем, системы точного земледелия, «Степь» – системы точного земледелия, агроскаутинг, цифровую транспортную платформу [11].

Цифровизация позволяет увеличить рентабельность сельхозпроизводства, повысить урожайность. Например, у «Русагро» в 2018 году урожайность подсолнечника и кукурузы выросла на 28% и 12% соответственно. «Агротерра» за год применения технологий (NDVI-мониторинг, GPS-мониторинг, лабораторные обследования, агроскаутинг) повысила урожайность сои на 11,5%, пшеницы – на 6,5% [12].

Выводы. Однако, несмотря на все выше перечисленное, цифровизация идет медленными темпами. Внедрение всех технологий в полном объеме не представляется возможным на данном этапе в силу объективных причин: сложное финансовое положение более половины аграрных товаропроизводителей, низкий уровень развития инфраструктуры цифровых коммуникаций на селе, ориентация аграрной отрасли на традиционные способы обработки информации и т.д. [13].

Аналитический центр Минсельхоза России среди проблем, связанных с внедрением IT-технологий в АПК, выделяет:

• -    низкое проникновение цифровых технологий в сельской местности и сельскохозяйственном производстве (менее 10 % цифровизации);

• -    слабое покрытие сетями передачи данных;

• -    недостаток и не полнота информации о существующих и разрабатываемых цифровых технологиях;

• -    недостаточное нормативно-правовое закрепление правовых основ, обеспечивающих координацию и межведомственное взаимодействие при сборе информации и внедрении цифровых технологий, для нужд сельского хозяйства, обеспечивающих население продовольствием и наращивание агроэкспорта;

• -    отсутствие программ, способствующих внедрению (субсидирующих затраты производства) цифровизации в АПК для малых и средних сельскохозяйственных товаропроизводителей, в т. ч. ЛПХ;

• -    отсутствие правовых оснований взаимодействия и сбора информации о введении сельскохозяйственной деятельности хозяйствами населения (ЛПХ) и связанная с этим ограниченная возможность поддержки их деятельности [14].

Помимо прочего, развитие сельского хозяйства в данном направлении невозможно без четко отлаженного механизма обеспечения государственной финансовой поддержки аграрного сектора. Для этого государству нужна долгосрочная стратегия инновационного технико-технологического развития сельскохозяйственного сектора, адаптирующая отрасль к постепенному переходу на технологический уклад с масштабным применением инструментов цифровой экономики [15].

Заключение . Таким образом, цифровизацию можно рассматривать как один из ключевых факторов стабильного развития сельских территорий. Она неминуемо приведет к прогрессу отрасли в силу появления эффективных технологических решений. Цифровая трансформация сельского хозяйства в России неизбежна и стремительна. Она играет большую роль в развитии страны, но на данный момент находится на начальном этапе. Наряду со значимыми достижениями научнотехнического прогресса, возникновением и введением в производство компонентов системы точного земледелия, роботизированной техники, беспилотных летательных аппаратов и множества всевозможных датчиков контроля и мониторинга технологий и агроценозов, имеется немало проблем, связанных с программным, техническим и материальным обеспечением отрасли растениеводства и животноводства, решение которых требуется уже в ближайшие годы.

https://cyberleninka.ru/article/n/potentsial-razvitiya-tsifrovogo-selskogo-hozyaystva-rossii (дата обращения 15.11.2021).

https://regionorel.ru/novosti/novosti/tsifrovoe_selskoe_khozyaystvo_mif_ili_realnost/   (дата обращения 19.11.21).