La población de la Tierra ya ha excedido la marca de 7.300 millones y no se detendrá allí. Para 2050, se espera que 9.700 millones de personas vivan en el planeta. En esta situación, el tema de la nutrición llega a la vanguardia, porque para alimentar a una población tan grande, es necesario aumentar la producción de alimentos muchas veces. Los agricultores e ingenieros ya están trabajando en esta tarea y planean lograrla mediante el desarrollo y la construcción de granjas "inteligentes".
En el umbral de la cuarta revolución industrial en la que se encuentra la humanidad, también se producirán cambios serios en la agricultura, donde se introducirán sistemáticamente tecnologías de sistemas ciberfísicos, Internet de las cosas (IoT) y computación en la nube.
Los avances tecnológicos se pueden aplicar en casi todas las etapas de la agricultura, y las tecnologías ya implementadas se pueden dividir en tres categorías principales, que se convertirán en la base de la agricultura "inteligente": estos son robots autónomos, vehículos aéreos no tripulados (UAV) o drones, y varios sensores IoT. A continuación hablaremos más sobre cada uno de ellos.
Robots
Los robots han estado diciendo que los humanos serán reemplazados por muchos años, y gradualmente estas predicciones se harán realidad. La agricultura no es una excepción, y dado que la agricultura a menudo implica una tarea laboriosa con cierta frecuencia de acciones repetitivas, este es un entorno ideal para la robótica.
Las granjas ya utilizan robots agrícolas para diversas tareas: sembrar, regar, cosechar y clasificar cultivos. La tecnología "inteligente" continúa mejorando y en el futuro aumentará el volumen de productos agrícolas y mejorará su calidad con un menor uso de recursos humanos.
Drone tractor
El tractor es la base de cualquier granja y está claro que con la tendencia del desarrollo de vehículos no tripulados en el mundo, los conductores de tractores también son los primeros en abandonar sus cabañas. Tendrán que irse a casa o volver a capacitarse con especialistas que ingresen datos cartográficos y establezcan los límites de los campos, así como aprender a programar la ruta de movimiento utilizando programas especiales y determinar otros parámetros de la operación de tractores no tripulados.
Sin embargo, con el tiempo, las capacidades de los tractores no tripulados se expandirán y se volverán más autónomos. Incluirán cámaras adicionales, sistemas de visión por computadora, navegación GPS, una conexión a Internet para monitoreo y control remoto, tecnología de escaneo láser LIDAR para detectar obstáculos y evitar colisiones.
Según las previsiones de CNH Industrial, que introdujo el concepto de un tractor no tripulado en 2016, en el futuro, dicho equipo podrá utilizar de forma independiente la información operativa de los satélites meteorológicos para determinar automáticamente las mejores condiciones de trabajo, independientemente de los comandos humanos y la hora del día.
Siembra
La aparición de sembradoras reemplazó el trabajo manual pesado del hombre, pero dejó algunos problemas sin resolver. Por ejemplo, con su ayuda, los campos a menudo se siembran de manera dispersa, lo que implica imprecisión y alto consumo de semillas. Para un crecimiento óptimo, las semillas deben sembrarse a la profundidad y distancia correctas entre sí.
Para cumplir con estas condiciones, se utiliza la tecnología de siembra de precisión, que incluye tecnología de mapeo geográfico en combinación con datos de sensores sobre la calidad del suelo, su densidad, nivel de humedad y fertilidad ayudan a negar el factor de aleatoriedad. Con su ayuda, las semillas tienen las mejores posibilidades de germinación, crecimiento y, por lo tanto, rendimiento.
En el futuro, se utilizarán sembradoras de precisión junto con tractores no tripulados y sistemas IoT que transmiten información sobre el progreso de la siembra al agricultor. Por lo tanto, solo una persona podrá sembrar campos enteros, observando el trabajo de numerosas máquinas que usan transmisión de video o un panel de control digital en una computadora o tableta.
Riego automático y riego
El riego por goteo del subsuelo, ampliamente utilizado, ya permite a los agricultores controlar cuándo y cuánta agua reciben los cultivos. Al agregar sensores IoT que monitorean los sistemas de riego para monitorear la humedad del suelo y la salud de las plantas, los agricultores lo harán casi completamente autónomo. Se requerirá intervenir en el proceso solo en caso de algún problema.
Control de malezas
Esta parte de la mano de obra que ahora era manual ahora se confía a los robots. Es cierto, hasta ahora solo como un experimento. por ejemplo, un robot de campo BoniRob. Se mueve por el campo usando un satélite y localizadores láser mientras usa cámaras y tecnología de aprendizaje automático. El robot evalúa las plántulas y elimina las malas hierbas.
El cultivador automatizado Smart Farm también encontró su lugar en la granja. Se mueve con la ayuda de un tractor equipado con un sistema de visualización. Reconoce el tinte fluorescente en las plántulas y, por lo tanto, distingue los cultivos de las malas hierbas. Las malas hierbas sin marcador se destruyen.
Las granjas equipadas con estos y otros robots, tractores no tripulados y sistemas IoT podrán trabajar casi solos.
Cosecha
La puntualidad, el buen clima y la eficiencia son importantes para cosechar los cultivos. Los agricultores usan una variedad de máquinas de cosecha, muchas de las cuales pueden automatizarse. Solo es necesario adaptar la tecnología de tractores no tripulados y equipar cosechadoras y otros equipos de cosecha con sensores avanzados, así como sensores IoT conectados a Internet. Las máquinas podrán comenzar a trabajar automáticamente tan pronto como lleguen las condiciones ideales para la cosecha.
Los avances tecnológicos son especialmente útiles para cosechar frutas y verduras delicadas, que requieren un enfoque más delicado. Los ingenieros ya están trabajando en tales sistemas. Por ejemplo, Panasonic ha creado un prototipo de robot para la cosecha automatizada de tomates. Usando cámaras y un algoritmo para analizar el color y la forma, puede reconocer las frutas e identificar tomates maduros.
El robot Panasonic recoge tomates cortándolos del tallo, pero los ingenieros también están tratando de crear robots que puedan agarrar suavemente frutas y verduras sin dañar su delicada piel.
Abundant Robotics eligió un camino diferente: su prototipo de recolector robótico de manzanas, que se está probando en los EE. UU., Funciona según el principio de una aspiradora y aspira frutas maduras, encontrándolas usando la visión por computadora.
Estos son solo algunos ejemplos de docenas de robots prometedores que pronto se harán cargo de la cosecha, liberando a las personas del trabajo duro.
Vehículos aéreos no tripulados
¿A qué agricultor no le gustaría ver la vista aérea de sus campos? Si antes para la fotografía aérea de tierras de cultivo había que recurrir a los servicios de un helicóptero o un avión pequeño, ahora puede hacer lo mismo con la ayuda de drones equipados con cámaras. Y se requerirá dinero para esto mucho menos.
Las tecnologías de procesamiento de imágenes no se detienen, y hoy en día los sistemas UAV con una amplia variedad de cámaras están disponibles en el mercado, desde estándar hasta los más avanzados, con soporte para resolución ultra alta, la capacidad de disparar en el espectro infrarrojo o ultravioleta e incluso en modo hiperespectral.
Los datos obtenidos con la ayuda de drones permiten evaluar el estado de los cultivos agrícolas y la calidad del suelo, planificar áreas sembradas, optimizar el uso de los recursos y la tierra. Las encuestas de campo regulares también ayudan a seleccionar esquemas de plantación y riego, mapear tierras agrícolas y otros aspectos de la agricultura.
Sin embargo, los drones son útiles no solo por sus capacidades de foto y video. Otros casos de uso incluyen siembra y fumigación.
Varias compañías y grupos de científicos están trabajando en vehículos aéreos no tripulados, que con la ayuda del aire comprimido pueden dispersar las cápsulas con semillas y fertilizantes. En particular, dichos proyectos que utilizan drones son implementados por DroneSeed y BioCarbon. Su objetivo es la reforestación, pero este método no es difícil de adaptar para plantar varios cultivos. Una flota de drones bajo el control de sensores IoT y software para trabajo autónomo podría plantar plantas en lugares ideales para ellas con las mejores condiciones para un crecimiento más rápido y altos rendimientos.
Además, los drones se pueden usar para rociar cultivos. Con la ayuda de GPS, sistemas de medición láser y posicionamiento ultrasónico, los UAV pueden ajustar fácilmente la altitud y la zona de vuelo teniendo en cuenta parámetros como la velocidad del viento, la topografía y la geografía. Esto permite que los drones se pulvericen de manera más eficiente, con mayor precisión y menos pérdidas.
Por ejemplo, la compañía china DJI creó el sistema UAV Agras MG-1 específicamente para pulverizar cultivos. Con el dron se incluye una capacidad de 10 litros que se puede llenar con pesticidas líquidos, herbicidas o fertilizantes. La velocidad máxima de vuelo del Agras MG-1 es de 40 km / h, el alcance máximo y la altitud son de 1 km y 150 m. El radar de microondas permite que el dron mantenga la distancia correcta de los cultivos y garantice una pulverización uniforme. Según el fabricante, Agras MG-1 puede funcionar en modo autónomo, semiautónomo o manual.
Drones para monitoreo y análisis en tiempo real
Otra función útil de los drones es la capacidad de usarlos para realizar un monitoreo remoto y analizar la condición de los campos y cultivos que crecen en ellos. Varios drones pueden reemplazar a todo un ejército de trabajadores. Las personas no necesitarán viajar constantemente por los campos para evaluar visualmente el estado de las plántulas.
Al recibir tales datos en Internet, los agricultores podrán ir al campo solo por algunas razones urgentes que realmente requieren atención, y no perder tiempo examinando plantas sanas.
Sin embargo, mientras que los drones agrícolas están lejos de ser perfectos. El alcance y el tiempo de vuelo para la mayoría de los modelos es inferior al que necesitan los agricultores. Incluso los vehículos aéreos no tripulados más "resistentes" pueden pasar en el aire por solo una hora, y luego necesitan recargar las baterías.
Además, los drones agrícolas todavía están mordiendo. Por ejemplo, comprar uno de los modelos más avanzados de Precision Hawk Lancaster hoy costará $ 25 mil. Por supuesto, hay vehículos aéreos no tripulados menos costosos, pero su equipo a menudo es modesto y no incluye equipos avanzados de fotografía y video o equipos de pulverización necesarios para los agricultores.
Granja conectada: sensores e Internet de las cosas
Los robots y drones agrícolas autónomos traerán muchos beneficios a los agricultores, pero las tecnologías de IoT harán una granja verdaderamente "inteligente" del futuro.
El término "Internet de las cosas" se refiere al concepto de una red informática de objetos físicos ("cosas") equipada con tecnologías integradas para interactuar e intercambiar datos entre sí y con el entorno externo. Las tecnologías IoT ya se están implementando en la práctica en forma de dispositivos inteligentes domésticos con soporte para asistentes de voz digital, equipos médicos inteligentes y equipos industriales.
En granjas inteligentes, se introducirán sensores en cada una de las etapas de producción de silos y en todo tipo de equipos. Los sensores de campo recopilarán datos sobre los niveles de iluminación, las condiciones del suelo, el riego, la calidad del aire y las condiciones climáticas. La información se enviará al agricultor o directamente a los robots agrícolas en los campos. Los grupos de robots equipados con sus propios sensores y equipos de navegación recorrerán los campos y responderán a las señales que reciban sobre la necesidad de desherbar, regar, podar o cosechar. Además, los drones seguirán los campos desde el aire, generando mapas que servirán de guía para los robots y ayudarán a los agricultores a planificar más trabajos agrícolas. Todas estas innovaciones aumentarán la producción agrícola y la calidad de los alimentos.
La compañía de análisis de BI Intelligence predice que la cantidad de dispositivos IoT utilizados en la agricultura aumentará de 30 millones de unidades en 2015 a 75 millones en 2020. También se espera que para 2050, las granjas inteligentes produzcan 4.1 millones de mediciones diarias, en comparación con solo 190 mil en 2014.
Armados con crecientes conjuntos de datos de equipos inteligentes y sensores, así como tecnologías de red para el intercambio de información, los agricultores podrán ver todos los aspectos de sus empresas agrícolas, comprender qué plantas son saludables, cuáles necesitan atención, qué campos necesitan riego y dónde recolectar la cosecha
En este material, solo se ve afectada la punta del iceberg: el cultivo de cultivos. No menos oportunidades para tecnologías avanzadas en el campo de la ganadería. Si cada granja se convierte en una inteligente, entonces el objetivo de un aumento del 70 por ciento en la producción de alimentos será factible.