Před několika lety byla pojmenována iniciativa ,,Zemědělství 4.0“ jako odnož nové předem avizované průmyslové revoluce pojmenované ,,Průmysl 4.0“. Plány slibovaly, že se přístup k zemědělství změní, a to zejména v oblasti řízení procesů, přesnosti operací a využití nových technologií. Tento článek nemá za cíl přinést nové a zásadní informace, ale spíše přehled o jednotlivých oblastech, technologiích a prvcích, které by v současnosti měly být v rámci zemědělské činnosti podle ,,Zemědělství 4.0.“ samozřejmostí a hlavními pilíři jeho náplně. Článek vznikl z analýzy vědeckých článků publikovaných mezi lety 2019 – 2023. Jak se tyto informace liší od cílů ,,Zemědělství 4.0“ a od reálné zemědělské praxe je ponecháno na úsudku čtenářů.
Ať se již pohybujeme na úrovni nejmodernějších technologií nebo těch ,,tradičních“, jejich zavádění vždy souvisí s finančními prostředky, které je nutné vynaložit na jejich pořízení a provoz. Alespoň z pohledu uživatelů, tedy zemědělců. Z pohledu výrobců a prodejců je vznik nových technologií spojen s prostředky investovanými do výzkumu vývoje a lidských zdrojů a zároveň s obrovskou příležitostí uspět na trhu s něčím novým. V neposlední řadě by se měl formou podpory na celém procesu významně podílet i stát, mezi jehož cíle patří, aby se tímto směrem zemědělství vyvíjelo.
Klíčové prvky Zemědělství 4.0
Stále větší důležitost je v zemědělství kladena na práci s daty. Ať již interními v rámci chodu podniku nebo externími, která zemědělský podnik poskytuje nebo přijímá (v rámci prodeje, nákupu, reportingu atd.). Využití dat v zemědělském sektoru sice není novým pojmem, ale novinka spočívá v možnosti sektorové digitalizace. Dalším aspektem je kvalita informací získaných na úrovni farmy a technologie používané ke sběru, ukládání, zpracování, správě a sdílení takových dat. Výpočetní výkon stal v průběhu času dostupnější, což umožňuje tvořit nové nástroje na podporu řízení. Pokroky v technologii senzorů umožňují sledovat specifické parametry v reálném čase. Požadovaná data jsou sbírána zařízeními IoT (z výrazu Internet of Things). Data získaná v terénu jsou přenášena pomocí sítě na cloudový server pro jejich ukládání, zpracování a analýzy. Například technologie BIG DATA podporují využití velkého objemu dat v reálném čase včetně dat historických. Vedle ,,standardních“ algoritnů jsou pro vyhodnocení dat stále častěji využívány technologie umělé inteligence (AI). Významný pokrok v práci s daty umožňuje robotizace a vyšší stupně automatizace procesů. Klíčové prvky využívané moderními technologiemi lze stručně popsat následovně:
Senzory jsou hlavními částmi konceptu IoT (Internet of Things - síť fyzických zařízení, která jsou vybavena síťovou konektivitou, která umožňuje těmto zařízením sběr a využití dat).
Pokroky v technologiích umožňují zmenšit jejich velikost a zároveň je činí sofistikovanějšími a levnějšími. V posledních letech jsou v zemědělském sektoru široce používány drátové i bezdrátové senzory. Hrají nepostradatelnou roli v zemědělských činnostech tím, že získávají údaje o rostlinách, zvířatech, technologiích a prostředí.
Dálkový průzkum země je považován za techniku získávání dat na dálku prostřednictvím přístrojů, které nejsou ve fyzickém kontaktu se zkoumanými objekty. Z celého elektromagnetického spektra se v aplikacích dálkového průzkumu používá pouze malý rozsah vlnových délek. Patří mezi ně hlavně měření ve viditelné, infračervené a mikrovlnné oblasti. Platformy využívané pro tato měření zahrnují satelity, letecké snímkování s využitím letadel nebo dronů (UAV), bezpilotní pozemní vozidla (UGV) a ruční senzory. Pro měření lze využít i možnost instalace snímačů na běžně používanou mechanizaci a technologické prvky.
Často využívanými aplikacemi dálkového průzkumu jsou v zemědělství vegetační indexy pro hodnocení množství a stavu vegetace. Výsledky měření lze využít například k predikci výnosu plodin, stanovení obsahu živin, vodního stresu, zaplevelení, výskytu škůdců a chorob, vlastností půdy, atd.
Bezdrátové sítě senzorů (WSN) jsou využívány v řadě moderních technologií. Plní tři základní funkce:
- snímání;
- komunikace mezi různými složkami sítě;
- výpočty pomocí hardwaru, softwaru a algoritmů.
Pokud jsou součástí bezdrátové sítě senzorů akční členy (označované též aktuátory – fyzická zařízení odpovědná za interakci. s prostředím,) jsou tyto sítě označovány jako (WSAN). Jedná se například o prvky automatické navigace, sekční vypínání trysek při aplikaci, spínání ventilátorů ve stáji atp.
Robotika zaznamenala v posledních letech v zemědělství značný rozvoj. Hlavním důvodem je lepší finanční dostupnost a hlavně akutní potřeba zemědělských podniků nahradit nedostatek lidských zdrojů. Z počátku byly roboty využívány prakticky výhradně v živočišné výrobě, kde byly využity v průběhu celého roku a mohly nahradit jednoduché manuální činnosti. Postupně ale pronikají i do ostatních oblastí zemědělské výroby a v současnosti je možné pořídit autonomní energetické prostředky nebo přípojnou mechanizaci s robotickými prvky. Tyto roboty se podílejí na řadě zemědělských úkolů, jako je kultivace, odběr vzorků půdy, řízení zavlažování, přesná aplikace hnojiv a přípravků na ochranu, sklizňové a posklizňové operace atd.
Internet věcí (IoT) je termín používaný k označení konektivity mezi fyzickými a digitálními prvky. Pronikl do několika domén, jako je zdravotnictví, chytré domácnosti, chytrá města, průmyslová výroba, a zemědělství není výjimkou. Procesy v zemědělství je třeba neustále monitorovat a kontrolovat. Moderní technologie v kombinaci s internetem věcí ukázaly velký potenciál přispívat k dosažení vyšší efektivity zemědělských činností. V kontextu internetu věcí jsou používány různé komunikační protokoly a technologie. Srovnání nejčastěji používaných v je uvedeno v tabulce 1.
Sítě. Pro zemědělské aplikace založené na IoT jsou obecně nejvhodnější bezdrátové komunikační protokoly, jejichž spotřeba energie a náklady jsou nižší a mají dobrý dosah přenosu. To je případ Sigfox, ZigBee nebo LoRa. Technologie radiofrekvenční identifikace (RFID) a technologie NFC jsou používány spíše pro sledování zemědělských produktů. Wi-Fi se ve velké míře používá v přenosných zařízeních (např. smartphony, notebooky a tablety) a stolních počítačích, bohužel ale není tím nejvhodnějším řešením pro zemědělské aplikace, protože vyžaduje relativně hodně energie a je poměrně nákladná. V případě Bluetooth, přestože se jedná o vysoce bezpečnou technologii, je jeho přenosový dosah krátký a spotřeba energie vysoká, takže je vhodný pro krátkodobý přenos na krátkou vzdálenost.
Celý článek Jiřího Součka najdete v Mechanizaci zemědělství 12/2024.*
Na úvodním obrázku je pokládání hadic pro řízenou kapkovou závlahu raných brambor – zařízení vyvinuté ve VÚZT, v.v.i.
Tento web používá soubory cookie, abychom vám mohli poskytnout tu nejlepší možnou uživatelskou zkušenost. Informace o souborech cookie se ukládají ve vašem prohlížeči a plní funkce, jako je rozpoznání vás, když se vrátíte na naši webovou stránku, a pomáhají našemu týmu pochopit, které části webu jsou pro vás nejzajímavější a nejužitečnější.
Nezbytně nutné soubory cookies
Nezbytně nutný soubor cookie by měl být vždy povolen, abychom mohli uložit vaše preference nastavení souborů cookie.
Pokud tento soubor cookie zakážete, nebudeme moci uložit vaše preference. To znamená, že při každé návštěvě těchto webových stránek budete muset soubory cookies znovu povolit nebo zakázat.
Analytické soubory cookie
Tyto soubory cookie nám umožňují počítat návštěvy a provoz, abychom měli přehled o tom, které stránky jsou nejoblíbenější a jak se na našem webu návštěvníci pohybují. Veškeré informace, které tyto soubory cookie shromažďují, jsou agregované, a tedy anonymní.
Povolte prosím nejprve nezbytně nutné soubory cookies, abychom mohli uložit vaše preference!