Камеры и RFID помогают повысить урожайность.
Технологии безопасности, используемые для решения сельскохозяйственных задач, дают возможность производителям, дистрибьюторам и системным интеграторам думать о новых торговых перспективах.
Чтобы выжить в период кризиса и нестабильности рынка, поставщики услуг безопасности находят для своих технологий инновационные сферы применения.
В сельском хозяйстве рынок для систем видеонаблюдения и бесконтактной радиочастотной идентификации (RFID) растет уже десять лет.
Держа в уме, что нужно выйти за рамки традиционных задач, посмотрим, как технологии безопасности применяются для решения вопросов правильного земледелия, защиты сельскохозяйственных культур и безопасности процессов переработки урожая и сырья.
Взгляд с высоты.
Для качественной агрономии фермерские хозяйства прибегают к помощи аэрофотосъемки, выполняемой беспилотными летательными аппаратами (unmanned air vehicle — UAV).
«Съемка с воздуха позволяет определить участки осолоненности почвы, болезней растений, наличие насекомых, вредителей и погибших культур», — считает Грег Левис (Greg Lewis), основатель фирмы «On Demand Imagery Solutions».
Для контроля растительности, летательные аппараты, как правило, запускаются в хорошую ясную погоду для получения качественных снимков».
Мультиспектральная съемка и NDVI.
Мультиспектральные камеры, использующие ближний инфракрасный спектр в контрасте с красным спектром от стандартных цифровых камер, дают агрономам показатель растительности, известный также как «показатель естественной разницы растительности» (Normalized Difference Vegetation Index – NDVI).
«Через соотношение между ближними инфракрасными и красными длинами волн, этот показатель демонстрирует разницу в растительности и позволяет агрономам выделить аномальные участки и говорить о проблемных территориях», — говорит Левис.
«С помощью показателя NDVI агрономы могут выделить плодородные участки земли, измерить уровень усталости почвы и определить общее состояние поля», — таково мнение Стива Хейнольда (Steve Heinold), вице-президента «Tetracam».
Отклонение результатов NDVI от нормы может указать на градобитие, кротов, заражение сельскохозяйственными вредителями и на нехватку азотных удобрений, наряду с другими возможными проблемами.
Фермеры могут застраховать культуры от градобития, а страховые компании могут осуществить страховые выплаты на основании данных мультиспектральных снимков с воздуха, которые подтверждают размер и место гибели урожая.
Мультиспектральные снимки дают земледельцам более точные данные уровня азота непосредственно в листьях, — утверждает Хейнольд.
Для фермеров очень важно не переборщить с удобрениями, так как внесенные в большом количестве они загрязняют воду и почву».
Сложение воедино.
Управлять цифровыми камерами и самими сельскохозяйственными летательными аппаратами можно по радиоканалу и с помощью GPS, что делает решение удобным в использовании и снижает человеческие трудозатраты.
Согласно правилам авиации, беспилотные летательные аппараты должны передвигаться на одной постоянной высоте, что не дает камере возможности захватить все поле целиком на одном снимке.
Для того, чтобы сложить многочисленные снимки отельных участков в целостное изображение поля, существующие программные разработки направлены на создание технологии совмещения изображений на основе данных GPS.
Такая точная технология требует мощных и современных программных возможностей для склеивания изображений.
«На сегодняшний день программа фирмы «On Demand Imagery Solutions» позволяет решать вопросы неправильной ориентации снимков и автоматизировать процесс соединения с использованием координат изображений», — считает Левис.
На рисунке: Показатель NDVI картофельного поля с поливочной системой.
Красные зоны указывают на проблемы, вызванные распространением тли, которая приводит к гибели растений.
Данные, полученные от мультиспектральных камер с летательных аппаратов, помогают фермерам вести хозяйство.
«Снимки мультиспектральных камер тоже можно предварительно обработать, загрузить в программу для склеивания мозаикой или с наложением, а потом поправить и привязать к местности», — рассказывает Хейнольд.
Используя контрольные точки из данных фотографии, например, озера, деревья и растительность, алгоритмы программы склеивания снимков могут сложить фотографии в правильном порядке, тем самым позволяя агрономам решить проблемы нужным образом»
Расширяющаяся ниша.
По словам Хейнольда, с удешевлением и распространением летательных аппаратов, рынок для точного земледелия с помощью мультиспектральных камер будет однозначно расти.
Люди все больше интересуются автопилотными GPS-летательными аппаратами. Этот рынок пока узок, но он растет.
«Производители, например, компания «MicroPilot», специализирующаяся в области миниатюрных автопилотных летательных аппаратов, предлагают дешевые решения, которые стоят около 7000 USD за аппарат», — говорит Пьер Пепин (Pierre Pepin), вице-президент по маркетингу и продажам фирмы «MicroPilot».
Эти аппараты созданы специально для слежения за зерновыми культурами и применения в похожих задачах, например, для отслеживания крупного рогатого скота на пастбищах и в лесных угодьях».
Слежение за лососем.
Чтобы сохранить и защитить аквакультуру, можно использовать RFID-технологию для слежения за миграцией лосося.
На сельскохозяйственном рынке пассивных RFID-меток, доля слежения за рыбой незначительна в сравнении с домашним скотом.
Однако, это важный метод измерения и подсчета численности рыбы, который дает результаты за короткий период времени.
Сегодня 80 процентов рынка слежения за лососем находится в США.
Больше того, государство спонсирует данный сегмент рынка.
Опасность гидротехнических сооружений.
В бассейне реки Колумбия, расположенной на северо-западе США, сосредоточено более 15 миллионов проходных рыб, известных как лосось.
Лосось воспроизводится в речной воде, мигрирует в океан для созревания на 1-5 лет, потом возвращается в родную среду.
«Для отслеживания миграции лосося и предотвращения его попадания в турбины гидроэлектростанций примерно 5 процентов рыбы отмечают с помощью пассивных интегрированных передатчиков, каждый из которых имеет уникальный код и заведен в базу данных, — говорит Зеке Мейия (Zeke Mejia), технический директор фирмы «Digital Angel».
Очень много молодой рыбы, называемой «серебрянка» («смолт»), отмечаются в местах обнаружения или в системах обхода турбин, расположенных на дамбах, и потом попадают в дикую природу».
«Турбины гидроэлектростанций представляют серьезную опасность для мигрирующей рыбы, постоянно убивая ее, — говорит Мейия.
Турбина может засосать рыбу на глубину 10 метров, перемолоть и выбросить обратно на поверхность.
Поэтому специально для агропромышленного комплекса была разработана RFID-система слежения за лососем для обеспечения его безопасного прохождения через плотины».
Безопасный проход.
«Каждая система обхода записывает дату и время каждой проходящей через нее рыбы с радиомаячком, сравнивая данные с показателями выживания рыбы, полученными с других рек и озер на пути следования рыбы, — говорит Мейия.
Благодаря этим данным биологи делают выводы о разных проблемах, например, уровне загрязнения озер, фермах и заводах, которые сбрасывают в воду слишком много отходов, или сплавляют лес. Также ученые могут точно определить качество репродукции и условий мест нереста или новые нерестилища».
На входе каждой турбины установлена мелкая сетка для отсева рыбы и перенаправления ее в трубу, оснащенную RFID-считывателем.
Каждая система обхода имеет два 20-дюймовых прохода для лосося, в каждом из которых установлены считыватели для отметки путей миграции.
Никаких заторов при прохождении лососем этой системы не возникает, потому что считыватели работают очень быстро, со скоростью 30 миллисекунд, пропуская ежедневно миллионы особей рыбы с радиомаячком.
Поскольку информации о каждой отмеченной рыбе собирается в электронном виде, любая конкретная рыба может быть отобрана по ее сигналу на плотинах, в реках, в инкубаторах или прудах акклиматизации, — говорит Мейия.
Рыба отлавливается для физического обследования, и этот процесс очень важен для воспроизведения истории жизни рыбы».
Отслеживание креветок.
Помимо отслеживания животных и рыб, RFID-технологии успешно применяются и для решения вопросов переработки продуктов и сырья.
Поскольку креветки являются дорогим продуктом и их переработкой занимаются люди, это самый трудный для отслеживания продукт.
Большие предприятия ежедневно обрабатывают от 50 до 100 тонн креветок.
«Владельцы предприятий с таким большим оборотом крайне заинтересованы в информации о том, сколько поступило сырья на переработку и сколько продукта вышло с переработки, а также интересен весь путь продукта в процессе производства.
То есть, все нужно отслеживать, — говорит доктор Найявуд Вонгкомет (Dr. Naiyavud Wongkomet), представитель компании «IE Technology Processing.
Процесс обработки креветки заключается в 10-ти отдельных шагах и не представляет возможным отследить креветку без использовании RFID.
Раньше, когда вели бумажный учет, рабочий вручную записывал код каждой корзины с креветками, расходуя ежедневно тысячи бумажек.
Теперь RFID-метка прикрепляется к корзине или емкости.
В этих емкостях есть вся информация о креветках, начиная от места, откуда они поступили, и информации, когда их выпотрошили, почистили, взвесили, заморозили и упаковали.
RFID автоматизирует сбор данных всех этих процессов, передавая информацию в программу слежения», — говорит Вонгкомет.
На рисунке:
Показатель NDVI картофельного поля с поливочной системой.
Красные зоны указывают на проблемы, вызванные распространением тли, которая приводит к гибели растений.
Данные, полученные от мультиспектральных камер с летательных аппаратов, помогают фермерам вести хозяйство.
Другие преимущества RFID.
«На предприятиях с численностью сотрудников до 5000 человек производственный контроль настолько же важен, как и для слежения за креветками», — говорит Вонгкомет.
Благодаря RFID-меткам управляющие могут отследить результаты труда и оценить продуктивность работников.
Например, если вместо 30 минут времени, которое обычно требуется на очистку корзины с креветками, сотрудник тратит 3 часа, RFID-система может доложить, когда корзина поступила на следующий этап обработки.
Соответственно управляющий может разобраться в ситуации или с сотрудником.
Еда и ее переработка сегодня находятся под жестким контролем.
США, Япония и европейские страны ввели нормы и правила по отслеживанию места производства и безопасности продуктов питания.
Технология RFID помогает компаниям выполнять эти нормы.
«Не беря во внимание сверхвыгоду от системы отслеживания креветок, первоначальные вложения в эту технологию, как правило, окупаются в течение года-двух, — отмечает Вонгкомет.
Мы постоянно видим рост числа новых пользователей. Еще недавно процесс внедрения этой технологии был медленным, но клиенты становятся все более заинтересованными, что неуклонно ведет к ее распространению».
Будущее применение.
Такие технологии, как видеонаблюдение и RFID, не ограничены лишь рынком безопасности и однозначно могут использоваться в широком спектре решений.
Во время суматохи и экономической нестабильности, инновации и изобретательность помогут расширить границы бизнеса и увидеть новых партнеров сквозь завесу финансовой бури.