Špičkové poľnohospodárske technológie by mohli znížiť spotrebu vody až o 70 percent

Poľnohospodárstvo sa na celom svete podieľa 70 percentami na celkovej spotrebe sladkej vody. Výskumníci z laboratória Environmental Networking Technology (ENT) patriaceho Purdueovej univerzite riešia výzvy v oblasti udržateľnosti a životného prostredia interdisciplinárnym výskumom poľnohospodárskeho internetu vecí alebo Ag-IoT. Internet vecí v poľnohospodárstve zahŕňa technológie, ako je bezdrôtová podzemná komunikácia, podpovrchové snímanie a antény v pôde.

Tieto systémy pomáhajú poľnohospodárom sledovať pôdne podmienky v reálnom čase a aplikovať vodu a iné vstupy, napríklad hnojivá, presne vtedy a tam, kde sú potrebné. Najmä monitorovanie podmienok v pôde je veľmi sľubné, pretože pomôže poľnohospodárom efektívnejšie využívať vodu. Snímače sa dajú bezdrôtovo integrovať do zavlažovacích systémov, aby poskytovali informácie o úrovni vlhkosti pôdy v reálnom čase. Štúdie naznačujú, že táto stratégia môže znížiť potrebu vody na zavlažovanie o 20 až 72 %.

Odborníci už desaťročia merajú pôdnu vlhkosť, aby mohli prijímať rozhodnutia o hospodárení s vodou a zavlažovaní. Automatizované technológie do veľkej miery nahradili ručné nástroje na meranie pôdnej vlhkosti, pretože je ťažké vykonávať ručné merania pôdnej vlhkosti na produkčných poliach v odľahlých lokalitách. V poslednom desaťročí začali bezdrôtové technológie na zber dát poskytovať prístup k údajom o vlhkosti pôdy v reálnom čase, čo umožňuje lepšie rozhodovanie o hospodárení s vodou.

Poľnohospodársky internet vecí je sieť vysielačov, antén a snímačov, ktoré v reálnom čase zhromažďujú informácie o plodinách a pôde priamo na poli. Na uľahčenie zberu údajov sú tieto snímače a antény bezdrôtovo prepojené s poľnohospodárskymi zariadeniami. Ag-IoT je kompletný rámec, ktorý dokáže zisťovať podmienky v poľnohospodárskej pôde, navrhovať opatrenia v reakcii na ne a posielať príkazy poľnohospodárskym strojom.

Prepojenie zariadení, ako sú snímače vlhkosti a teploty pôdy na poli, umožňuje autonómne riadiť zavlažovacie systémy a šetriť vodou. Systém môže plánovať zavlažovanie, monitorovať podmienky prostredia a riadiť poľnohospodárske stroje, ako sú sejačky a aplikátory hnojív. Medzi ďalšie aplikácie patrí odhadovanie úrovne živín v pôde a identifikácia škodcov.

Niekedy však umiestnenie týchto komponentov do pôdy naráža na problémy. Výskumníci z laboratória Purdue ENT napríklad zistili, že keď sú antény, ktoré prenášajú údaje zo senzorov, zakopané v pôde, ich prevádzkové charakteristiky sa výrazne menia v závislosti od toho, aká vlhká je pôda. Navyše poľnohospodári používajú na poliach ťažké zariadenia, takže antény musia byť zakopané dostatočne hlboko, aby sa nepoškodili. Vlhkosť v pôde ovplyvňuje komunikáciu medzi sieťou senzorov a riadiacim systémom. Voda v pôde absorbuje energiu signálu, čo oslabuje signály, ktoré systém vysiela. Hustejšia pôda tiež blokuje prenos signálu.

Vedci preto vyvinuli teoretický model a anténu, ktorá zmenou prevádzkovej frekvencie a šírky pásma systému znižuje vplyv pôdy na podzemnú komunikáciu. Vďaka tejto anténe môžu snímače umiestnené vo vrchných vrstvách pôdy poskytovať zavlažovacím systémom informácie o stave pôdy v reálnom čase na vzdialenosť až 200 metrov. Ďalšie riešenie na zlepšenie bezdrôtovej komunikácie v pôde je použitie smerových antén na zameranie energie signálu v požadovanom smere.

Antény, ktoré smerujú energiu do vzduchu, možno použiť aj na bezdrôtovú podzemnú komunikáciu na veľké vzdialenosti. Pre Ag-IoT je čoraz dôležitejšia aj kybernetická bezpečnosť. Siete na farmách potrebujú pokročilé bezpečnostné systémy na ochranu prenášaných informácií. Potrebné sú aj riešenia, ktoré umožnia výskumníkom a poľnohospodárskym poradcom spájať informácie z viacerých fariem. Agregácia údajov týmto spôsobom prinesie presnejšie rozhodnutia o otázkach, ako je napríklad využívanie vody, pričom sa zachová súkromie pestovateľov.

V mnohých vidieckych komunitách je však stále problémom absencia vysokorýchlostného prístupu na internet. Bez vysokorýchlostného internetu farmári nemôžu tento druh technológií nainštalovať. Pomôcť by mohla integrácia satelitného sieťového pripojenia s Ag-IoT. Výskumníci vyvíjajú aj platformy Ag-IoT namontované na vozidlách a mobilné platformy, ktoré využívajú drony. Takéto systémy môžu poskytovať nepretržité pripojenie na poli, čím sa digitálne technológie sprístupnia väčšiemu počtu poľnohospodárov na viacerých miestach.

Zdroj: inverse.com.