Populasi Bumi telah melampaui angka 7,3 miliar dan tidak akan berhenti di situ. Pada tahun 2050, diperkirakan 9,7 miliar orang akan hidup di planet ini. Dalam situasi ini, masalah gizi menjadi yang terdepan, karena untuk memberi makan populasi yang begitu besar, perlu untuk meningkatkan produksi makanan berkali-kali. Petani dan insinyur sudah mengerjakan tugas ini dan berencana untuk mencapainya melalui pengembangan dan pembangunan pertanian "pintar".
Pada ambang revolusi industri keempat di mana umat manusia berada, perubahan serius juga akan terjadi di bidang pertanian, di mana teknologi sistem cyberfisik, Internet of things (IoT) dan komputasi awan akan diperkenalkan secara sistematis.
Kemajuan teknologi dapat diterapkan di hampir semua tahap pertanian, dan teknologi yang sudah diterapkan dapat dibagi menjadi tiga kategori utama, yang akan menjadi dasar pertanian "pintar" - ini adalah robot otonom, kendaraan udara tak berawak (UAV) atau drone, dan berbagai sensor IoT. Di bawah ini kita akan berbicara lebih banyak tentang mereka masing-masing.
Robot
Robot telah mengatakan bahwa manusia akan diganti selama bertahun-tahun, dan secara bertahap prediksi ini menjadi kenyataan. Pertanian bukan pengecualian, dan mengingat fakta bahwa pertanian sering melibatkan tugas yang melelahkan dengan frekuensi tindakan berulang yang berulang, ini adalah lingkungan yang ideal untuk robot.
Kebun sudah menggunakan robot pertanian untuk berbagai tugas - menabur, menyiram, memanen dan menyortir tanaman. Teknologi "Cerdas" terus meningkat dan di masa depan akan meningkatkan volume produk pertanian dan meningkatkan kualitasnya dengan penggunaan sumber daya manusia yang lebih sedikit.
Traktor drone
Traktor adalah basis dari pertanian apa pun dan jelas bahwa dengan kecenderungan pengembangan kendaraan tak berawak di dunia, pengemudi traktor juga yang pertama meninggalkan kabin mereka. Mereka harus pulang, atau berlatih kembali menjadi spesialis yang memasukkan data kartografi dan menetapkan batas-batas bidang, serta mempelajari cara memprogram jalur gerak menggunakan program khusus dan menentukan parameter lain dari operasi traktor tak berawak.
Namun, seiring waktu, kemampuan traktor tak berawak akan berkembang, dan mereka akan menjadi lebih mandiri. Mereka akan mencakup kamera tambahan, sistem visi komputer, navigasi GPS, koneksi Internet untuk pemantauan dan kontrol jarak jauh, teknologi pemindaian laser LIDAR untuk mendeteksi hambatan dan mencegah tabrakan.
Menurut perkiraan CNH Industrial, yang memperkenalkan konsep traktor tak berawak pada tahun 2016, di masa depan, peralatan tersebut akan dapat secara mandiri menggunakan informasi operasional dari satelit meteorologi untuk secara otomatis menentukan kondisi kerja terbaik, terlepas dari perintah manusia dan waktu hari.
Menabur
Munculnya latihan benih menggantikan kerja manual manusia yang berat, tetapi meninggalkan beberapa masalah yang belum terselesaikan. Misalnya, dengan bantuan mereka, ladang sering ditaburkan dengan cara bertebaran, yang menyiratkan ketidakakuratan dan konsumsi benih yang tinggi. Untuk pertumbuhan optimal, benih harus disemai pada kedalaman dan jarak yang benar satu sama lain.
Untuk memenuhi kondisi ini, teknologi menabur presisi digunakan, yang mencakup teknologi geo-pemetaan dikombinasikan dengan data sensor pada kualitas tanah, kepadatannya, tingkat kelembaban dan kesuburan membantu meniadakan faktor keacakan. Dengan bantuan mereka, biji memiliki peluang terbaik untuk berkecambah, tumbuh, dan karenanya menghasilkan.
Di masa depan, seeder presisi akan digunakan bersama dengan traktor tak berawak dan sistem IoT yang mentransmisikan informasi tentang kemajuan penaburan kepada petani. Dengan demikian, hanya satu orang yang dapat menabur seluruh bidang, mengamati pekerjaan banyak mesin menggunakan penyiaran video atau panel kontrol digital pada komputer atau tablet.
Penyiraman otomatis dan irigasi
Irigasi tetes tanah yang banyak digunakan sudah memungkinkan petani untuk mengontrol kapan dan berapa banyak tanaman air menerima. Dengan menambahkan sensor IoT yang memantau sistem irigasi untuk memantau kelembaban tanah dan kesehatan tanaman, petani akan membuatnya hampir sepenuhnya otonom. Campur tangan dalam proses hanya akan diperlukan jika ada masalah.
Kontrol gulma
Bagian dari pekerjaan kasar ini sekarang dipercayakan kepada robot. Benar, sejauh ini hanya sebagai percobaan. misalnya, robot bidang BoniRob. Dia bergerak di sekitar lapangan menggunakan pencari satelit dan laser sambil menggunakan kamera dan teknologi pembelajaran mesin. Robot mengevaluasi bibit dan menghilangkan gulma.
Penanam pertanian otomatis Smart Farm juga menemukan tempatnya di pertanian. Dia bergerak dengan bantuan traktor yang dilengkapi dengan sistem visualisasi. Ini mengenali pewarna neon pada bibit dan dengan demikian membedakan tanaman dari gulma. Gulma tanpa spidol dihancurkan.
Peternakan yang dilengkapi dengan robot ini dan lainnya, traktor tak berawak dan sistem IoT akan dapat bekerja hampir sendiri.
Panen
Ketepatan waktu, cuaca yang baik dan efisiensi penting untuk memanen tanaman. Petani menggunakan berbagai mesin panen, yang banyak di antaranya bisa otomatis. Hanya diperlukan untuk mengadaptasi teknologi traktor tak berawak dan menggabungkan peralatan dan peralatan pemanen lainnya dengan sensor canggih, serta sensor IoT yang terhubung ke Internet. Mesin akan dapat mulai bekerja secara otomatis segera setelah kondisi ideal tiba untuk panen.
Kemajuan teknologi sangat berguna untuk memanen buah dan sayuran yang peka, yang membutuhkan pendekatan yang lebih rumit. Insinyur sudah bekerja pada sistem seperti itu. Misalnya, Panasonic telah menciptakan robot prototipe untuk pemanenan tomat otomatis. Dengan menggunakan kamera dan algoritme untuk menganalisis warna dan bentuk, ia dapat mengenali buah-buahan dan mengidentifikasi tomat dewasa.
Robot Panasonic memetik tomat dengan memotongnya dari batang, tetapi para insinyur juga mencoba membuat robot yang dapat dengan lembut mengambil buah dan sayuran tanpa merusak kulit halus mereka.
Abundant Robotics memilih jalur yang berbeda: prototipe apple picker robot mereka, yang sedang diuji di AS, beroperasi berdasarkan prinsip penyedot debu dan menghisap buah matang, menemukannya menggunakan visi komputer.
Ini hanya beberapa contoh dari puluhan robot yang menjanjikan yang akan segera mengambil alih panen, membebaskan orang dari kerja keras.
Kendaraan udara tak berawak
Petani mana yang tidak ingin melihat bidangnya dari udara? Jika sebelumnya untuk foto udara dari tanah pertanian harus menggunakan jasa helikopter atau pesawat kecil, sekarang Anda dapat melakukan hal yang sama dengan bantuan drone yang dilengkapi dengan kamera. Dan uang akan dibutuhkan untuk ini jauh lebih sedikit.
Teknologi pemrosesan gambar tidak tinggal diam, dan saat ini sistem UAV dengan beragam kamera tersedia di pasaran - dari standar hingga yang paling canggih, dengan dukungan resolusi ultra-tinggi, kemampuan memotret dalam spektrum inframerah atau ultraviolet dan bahkan dalam mode hiperspektral.
Data yang diperoleh dengan bantuan drone memungkinkan untuk menilai keadaan tanaman pertanian dan kualitas tanah, merencanakan area yang ditabur, mengoptimalkan penggunaan sumber daya dan tanah. Survei lapangan secara teratur juga membantu dalam memilih skema penanaman dan irigasi, memetakan lahan pertanian, dan aspek pertanian lainnya.
Namun, drone bermanfaat tidak hanya untuk kemampuan foto dan videonya. Kasus penggunaan lainnya termasuk menabur dan menyemprot.
Beberapa perusahaan dan kelompok ilmuwan sedang mengerjakan UAV, yang dengan bantuan udara tekan dapat menyebarkan kapsul dengan biji dan pupuk. Secara khusus, proyek-proyek seperti menggunakan drone diimplementasikan oleh DroneSeed dan BioCarbon. Tujuan mereka adalah reboisasi, tetapi metode ini tidak sulit untuk beradaptasi untuk menanam berbagai tanaman. Armada drone di bawah kendali sensor IoT dan perangkat lunak untuk pekerjaan otonom dapat menanam tanaman di tempat-tempat yang cocok untuk mereka dengan kondisi terbaik untuk pertumbuhan lebih cepat dan hasil tinggi.
Juga, drone dapat digunakan untuk menyemprot tanaman. Dengan bantuan GPS, sistem pengukuran laser dan penentuan posisi ultrasonik, UAV dapat dengan mudah menyesuaikan ketinggian dan zona penerbangan dengan mempertimbangkan parameter-parameter akun seperti kecepatan angin, topografi, dan geografi. Ini memungkinkan drone untuk menyemprotkan lebih efisien, dengan akurasi lebih besar dan lebih sedikit kehilangan.
Sebagai contoh, perusahaan Cina DJI menciptakan sistem UAV Agras MG-1 khusus untuk penyemprotan tanaman. Termasuk dengan drone adalah kapasitas 10 liter yang dapat diisi dengan pestisida cair, herbisida atau pupuk. Kecepatan penerbangan maksimum dari Agras MG-1 adalah 40 km / jam, jangkauan dan ketinggian maksimum adalah 1 km dan 150 m. Radar gelombang mikro memungkinkan pesawat tanpa awak untuk menjaga jarak yang benar dari tanaman dan memastikan penyemprotan yang merata. Menurut pabrikan, Agras MG-1 dapat bekerja dalam mode yang berdiri sendiri, semi-otonom atau manual.
Drone untuk pemantauan dan analisis real-time
Fungsi lain yang berguna dari drone adalah kemampuan untuk menggunakannya untuk melakukan pemantauan jarak jauh dan menganalisis kondisi ladang dan tanaman yang tumbuh di atasnya. Beberapa drone dapat menggantikan seluruh pasukan pekerja. Orang tidak perlu terus-menerus berkeliling ladang untuk menilai secara visual kondisi bibit.
Dengan menerima data seperti itu di Internet, petani akan dapat pergi ke ladang hanya karena beberapa alasan mendesak yang benar-benar membutuhkan perhatian, dan tidak kehilangan waktu untuk memeriksa tanaman sehat.
Namun, sementara drone pertanian jauh dari sempurna. Jangkauan dan waktu terbang untuk sebagian besar model kurang dari yang dibutuhkan petani. Bahkan UAV yang paling "tangguh" dapat menghabiskan di udara hanya sekitar satu jam, dan kemudian mereka perlu mengisi ulang baterai.
Selain itu, drone pertanian masih menggigit. Misalnya, membeli salah satu model Precision Hawk Lancaster tercanggih saat ini akan menelan biaya $ 25 ribu. Tentu saja, ada UAV yang lebih murah, tetapi peralatan mereka seringkali sederhana dan tidak termasuk peralatan foto dan video canggih atau peralatan penyemprotan yang diperlukan bagi petani.
Connected Farm: Sensor dan Internet of Things
Robot dan drone pertanian otonom akan membawa banyak manfaat bagi petani, tetapi teknologi IoT akan membuat pertanian yang benar-benar "pintar" di masa depan.
Istilah "Internet of things" mengacu pada konsep jaringan komputer benda fisik ("things") yang dilengkapi dengan teknologi built-in untuk berinteraksi dan bertukar data satu sama lain dan lingkungan eksternal. Teknologi IoT telah diimplementasikan dalam praktik dalam bentuk perangkat pintar rumahan dengan dukungan untuk asisten suara digital, peralatan medis pintar, dan peralatan industri.
Di pertanian cerdas, sensor akan diperkenalkan di setiap tahap produksi silo dan di semua jenis peralatan. Sensor lapangan akan mengumpulkan data tentang tingkat pencahayaan, kondisi tanah, irigasi, kualitas udara, dan kondisi cuaca. Informasi akan dikirim ke petani atau langsung ke robot pertanian di ladang. Kelompok robot yang dilengkapi dengan sensor mereka sendiri dan peralatan navigasi akan melihat-lihat ladang dan menanggapi sinyal yang mereka terima tentang perlunya penyiangan, penyiraman, pemangkasan atau panen. Selain itu, drone akan mengikuti ladang dari udara, menghasilkan peta yang akan berfungsi sebagai panduan untuk robot dan membantu petani merencanakan pekerjaan pertanian lebih lanjut. Semua inovasi ini akan meningkatkan produksi pertanian dan kualitas makanan.
Perusahaan analitik BI Intelligence memperkirakan bahwa jumlah perangkat IoT yang digunakan dalam pertanian akan meningkat dari 30 juta unit pada 2015 menjadi 75 juta pada 2020. Diharapkan juga pada tahun 2050, pertanian pintar akan menghasilkan 4,1 juta pengukuran setiap hari, dibandingkan dengan hanya 190 ribu pada tahun 2014.
Berbekal tumbuhnya susunan data dari peralatan pintar dan sensor, serta teknologi jaringan untuk bertukar informasi, petani akan dapat melihat semua aspek dari perusahaan pertanian mereka, memahami tanaman mana yang sehat, tanaman mana yang membutuhkan perhatian, bidang mana yang perlu disiram, dan di mana saatnya untuk mengumpulkan tanaman.
Dalam materi ini, hanya ujung gunung es yang terpengaruh - budidaya tanaman. Tidak kurang peluang untuk teknologi maju di bidang peternakan. Jika setiap pertanian berubah menjadi pertanian yang cerdas, maka tujuan peningkatan 70 persen dalam produksi pangan akan menjadi layak.