A jövő mezőgazdasága - Intelligens mezőgazdasági gépek (1.)

Napjainkban sokszor találkozni azzal a kérdéssel, hogy szükségszerű-e a modern info-kommunikáció megjelenése a mezőgazdaságban, s főleg a mezőgépészetben. A válasz nem egyszerű és egy nem egysíkú, s amelynek jó összefoglalója az 1. ábrán látható. Egyes források szerint a múlt században az USA lakosságának a 95%-a vidéken élt és részt vett az élelmiszer előállításban. Ez az arány napjainkban csupán 15%, és ebből csak 2% kapcsolódik valamilyen formában a mezőgazdasághoz. Vagyis kevesebb ember szükséges az élelmiszer-előállításhoz és teszi azt folyamatosan csökkenő költséggel.
Másik oldalról viszont megjelent a FAO előrejelzése, amely szerint a föld népessége 2050-re eléri 9,6 milliárdot (1. ábra). Annak érdekében, hogy az emberek elegendő élelemhez jussanak, a mezőgazdasági termelést 70%-kal kell növelni. Ezek alapján egyértelműen megállapítható, hogy hagyományos technológiával és gépesítéssel ezek az anomáliák nem feloldhatók.
A megoldás megtalálása érdekében tekintsük át röviden a mezőgazdasági termelés ciklusait.
A mezőgazdaság első, az iparosítás előtti korszaka a Krisztus előtti időktől, az 1920-as évekig tartott. Az önellátó, kisméretű, munka-intenzív gazdaságokban megközelítőleg egy hektár kellett egy fő élelmiszer szükségletének kielégítéséhez.
A második fázis, az iparszerű mezőgazdasági termelés időszaka 1920-2010 közé tehető. A traktorok, kombájnok, műtrágyák és hibrid vetőmagok tették lehetővé a nagyméretű kereskedelmi gazdaságok kialakulását. A fejlődés produktivitása azt eredményezte, hogy már fél hektár lett elegendő öt fő ellátásához.
A harmadik fázis, most van kialakulóban, amikor a termeléshez szükséges adatok nagy mennyisége hozzáférhető a műholdas rendszerek, ill. a gépek és növények szenzorai által.
E törekvések keretében a CLAAS cég együttműködve a T-Systemmel létrehozta a kombájn–traktorpark hálóalapú intelligens betakarítási rendszerét. Az Ipar 4.0 (2. ábra) mintájára ezt Mezőgazdaság 4.0-nak nevezték. A kombájn és a traktor hálózaton keresztül kommunikál, ami azt jelenti, hogyha a magtartály megtelik, akkor a kombájn automatikusan hívja a pótkocsis traktort az ürítés érdekében. Ezzel a lehetőséggel a betakarítás művelete megszakításmentes, ami idő és költség megtakarítást jelent. A jövőben ez az intelligens megoldás kiterjeszthető egyéb területekre is.
Mások mezőgazdasági forradalmakról beszélnek (Ulrich Adam, CEMA), amelyeknek főbb fejezetei a következők:
gépesítés,
műtrágyázás,
iparszerű mezőgazdasági műveletek,
Mezőgazdaság 4.0 (Smart Digital Farming, Smart Digital Ecosystems).

A következőkben a mezőgazdasági fejlődés, gépesítésre gyakorolt hatásait tekintjük át.
A fejlődés fázisai:
Hagyományos gazdálkodás (Conventional Farming). Mivel ezt mindenki ismeri, gyakorolja, ezért most erre nem térünk ki.
Precíziós gazdálkodás (Precision Farming /Crop Production, Livestock, Viticulture/)
Hálózat alapú gazdálkodás (Smart Farming/Connected Farming)
Mezőgazdaság 4.0 (Farming 4.0/Future Farming)

PRECÍZIÓS MEZŐGAZDASÁG

A precíziós mezőgazdaság fogalmának számos meghatározása ismert. Jelen dolgozatunkban a következőt tekintjük meghatározónak. A precíziós gazdálkodás olyan műszaki, informatikai, információs technológiai és termesztéstechnológiai alkalmazások összessége, amelyek hatékonyabbá teszik a szántóföldi növénytermesztést valamint a mezőgazdasági gépüzemszervezést. Mindezt úgy, hogy közben támogatja a környezetvédelmi és fenntarthatósági elvárásokat (Gebbers and Adamchuk, 2010).
A precíziós mezőgazdaság egy olyan rendszer, amely képes a megfelelő kezelést, a megfelelő helyen és időben alkalmazni. Az agrárinformatikai eszközök, rendszerek, szolgáltatások összessége általában a precíziós gazdálkodás fogalmához kapcsolódik, amely mai definíciója szerint egy olyan komplex farmmenedzsment rendszer, amely az időbeli és területi változatosságoknak megfelelően alakítja a termelés folyamatait a megfigyelés, mérés és beavatkozás eszközein keresztül.

A precíziós mezőgazdaság kialakulása

A mai értelemben vett precíziós, vagy más néven helyspecifikus mezőgazdaság megjelenése a világ fejlett mezőgazdasággal rendelkező államaiban (USA, Anglia, Németország) az 1990-es években kezdődött, a hazai agráriumban később, a műholdas helymeghatározás révén kezdett el terjedni. A 2000-es években kialakult a precíziós gazdálkodás alapját a mai napig képező eszközrendszer, amely a globális helyzetmeghatározó rendszer (GPS) széleskörű elterjedésén, a mezőgazdasági gépek nagyfokú automatizálásának lehetőségén, valamint a fejlett térinformatikai szoftverek (GIS) megjelenésén alapul.
A precíziós gazdálkodás következő nagy fejlődési időszakában a gépekhez kapcsolódó precíziós rendszerek kiegészültek a teljes termelési folyamatot lefedő további informatikai elemekkel, amelyek a gazdálkodást négy szinten támogatják:
adatgyűjtés,
adatelemzés,
döntéshozatal,
beavatkozás.

A precíziós mezőgazdaság ágazatai

A precíziós gazdálkodás (Precision Farming – PF) elsősorban a szántóföldi növénytermesztés kapcsán használatos kifejezés, de napjainkban mind többet hallani a precíziós állattartás (Precision Livestock Farming – PLF), ill. a precíziós kertészet, szőlészet (Precision Viticulture – PV) területén történő alkalmazásról.
A széles körben alkalmazott precíziós növénytermesztés eredményeit részletesen ismertetjük, az állattartás és kertészet/szőlészet területéről viszont csak egy-egy jellemző példát mutatunk be.

Precíziós állattartás

Az agrárinformatikai megoldások használata elsősorban az automatizált rendszerek és a digitális adatgyűjtés, adatelemzés révén az állattenyésztő telepeken jellemző. A precíziós állattartás megalapozója az alacsony költségű, vezeték nélküli, egyedi állatazonosítás elektronikus rendszere, amely lehetővé teszi az állatok egyedi megfigyelését a sertés, a szárnyas- és a szarvasmarha-tartásban egyaránt. Továbbá alkalmas az állatok viselkedésének, jólétének, termelékenységének, fizikai környezetének (mikroklíma, emisszió) megfigyelésére és a betegség jeleinek felfedezésére.
A GNSS alapú virtuális kerítés hang- vagy elektronikus jelzéssel képes az állatok karámban tartására.

Precíziós kertészet

A precíziós gazdálkodás a szabadföldi, illetve különösen az utóbbi időben az üvegházas kertészet valamint szintén nemrégiben indult erőteljes fejlődése révén, a szőlészet területén is jelen van. Az új technológia képes távérzékeléssel és műszeres méréssel terménytérképet készíteni, amelynek segítségével megakadályozható, hogy betakarításkor az egészséges, ill. sérült/beteg termény keveredjen.
A precíziós kertészet terjedését gyorsítja az új gépi látási módszerek alkalmazása.
A kertészetben felgyorsult a precíziós öntözési rendszer alkalmazása, amely víztakarékos, minőségjavító és termésnövelő hatású.
A precíziós kertészet fejlődésének három fázisa megfigyelhető meg:
szenzortechnika, amely növeli a gépek működési jellemzőit,
szenzortechnika, amely képes a gép működési jellemzőinek változtatására,
szenzortechnika, amely képes a magas-eloszlású terményjellemzők (színjellemzők, cukortartalom, terménymennyiség) gyűjtésére.

A precíziós mezőgazdaság elterjedése Európában

Az elmúlt tíz évben a precíziós mezőgazdaság a jó tudományból, jó gyakorlattá változott.
Jelenleg az eladott gépek 70-80%-a tartalmaz valamilyen PM elemet (CEMA 2014).

Precíziós növénytermesztés

A precíziós (helyspecifikus) növénytermesztési technológia elsősorban az agrártermelés fejlődését szolgálja, felhasználva többek között a műszaki és informatikai tudományok eredményeit, alkalmazva az alaptudományok korszerű módszereit (Németh et al. 2007). Másrészről jelentősen hozzájárul a környezetvédelmi, ökológiai stb. feladataink megoldásához, az egészséges élelmiszer-alapanyag termeléshez (orvos-, illetve táplálkozástudomány).
A precíziós gazdálkodás feltételrendszere:
helymeghatározás: GPS, RTK, megfelelő erőgép,
térinformatika, távérzékelés: adatgyűjtés, adatintegrálás, adatelemzés;
gépüzemeltetés: erőgép-munkagép kapcsolat, változtatható kijuttatás az intelligens gépeknek köszönhetően.

A precíziós növénytermesztés alapgépe az intelligens traktor, amellyel a műveleteket a megfelelő helyen (navigáció és automata kormányzás), optimális teljesítménykihasználás mellett (motorvezérlés és intelligens erőátviteli rendszer), a kapcsolt munkagépeket megfelelően működtetve (függesztőmű vezérlés, ISOBUS), környezetkímélő módon (motorvezérlés, erőátviteli rendszer, gumiabroncs-nyomásszabályozás) végezhetjük el.
Az erőgép, illetve az erőgép-munkagép csoport üzemi paramétereit folyamatosan felügyelő és optimalizáló vezérlőrendszerek lényegesen tehermentesítik a gépkezelőt, aki így nagyobb figyelmet tud fordítani az elvégzett munka minőségére és ennek megfelelően avatkozhat bele a rendszerbe.
Intelligens gép fogalma alatt azt a traktor–munkagép csoportot vagy önálló erőgépet értjük, amely képes geodéziai munkapontját azonosítani, a művelési igényt meghatározni, a gép beállítását, munkaminőségét mérni, értékelni és változtatni.
Ennek feltételrendszere:
fedélzeti számítógéppel, DGPS és ISOBUS rendszerrel ellátott traktor/erőgép;
digitális térképek (termény, tápanyag, gyom, ill. művelhetőségi);
ISOBUS rendszerrel rendelkező munkagép (szenzorok és beavatkozó szerkezetek);
helyspecifikus alkalmazási megoldások.

Helymeghatározó rendszer (DGPS)
A DGPS/RTK helymeghatározó rendszer főbb jellemzői:
a differenciális korrekcióval nagymértékben növelhető a GPS adatok pontossága.
Lényege, hogy egyszerre legalább két helyen történik adatgyűjtés. Egyrészt ismert pozíciójú stabil földi állomáson (ún. referenciaállomáson) másrészt ismeretlen pozíciójú, egyéb GPS vevőn.
A referenciaállomás adatainak a segítségével egyenlíthetőek ki a mobil GPS-vevők hibái.
Elérhető pontosság: ±2 cm.

A termelés szintjén alkalmazott precíziós technológiákat, eszközöket ma Magyarországon a gazdálkodók szinte kizárólag az integrátorokon keresztül érik el, hiszen ezen eszközök működésének az alapját az integrátor által szolgáltatott RTK rendszerek jelentik. Mivel hazánkban az integrátorok erősen kötődnek egy-egy nagy gépgyártóhoz, így az RTK rendszeren keresztül az integrátor választása a gazdák részéről egy hosszútávú elköteleződést jelent egyik vagy másik nagy nemzetközi gépgyártó megoldásai felé, amelyek egymással ritkán kompatibilis, zárt szisztémákat alkotnak. A szántóföldi műveletek nem igényelnek egységes pontosságot, a műtrágyázás vagy növényvédő szeres kezelés esetében például elegendő egy 15-20 cm-es csatlakozási (pass-to-pass) pontosság, ugyanakkor sorba vetésnél, vagy sorköz kultivátorozásnál a 2-3 cm-es pontosság az elfogadható. Ez utóbbi helymeghatározási pontosság eléréséhez szükséges az RTK (Real Time Kinematic) rendszer alkalmazása.
Hazánkban már több szolgáltató áll a termelők rendelkezésére, amelyek közül a következők a meghatározóak:
GNSS net.hu (FarmRTK)
KITE
Axiál mAXI-NET

Digitális térképek
Az intelligens gépcsoportok megfelelő működtetéséhez a helymeghatározáson kívül elengedhetetlenek a különböző digitális térképek, amelyek a beállítási/művelési követelményeket biztosítják a fedélzeti számítógép számára.
A legfontosabb térkép típusok:
a szántóföld határait és a kerülendő objektumokat tartalmazó térkép,
talajtípus térkép,
gyomtérkép,
tápanyagtérkép,
hozamtérkép.

Szenzorok
Az intelligens gépcsoportok megfelelő működtetésének további alapfeltétele a talaj-, a növény-, a környezet- és főleg a működési jellemzők valós idejű ismerete, amelyet a különféle szenzor rendszerek biztosítanak.
A szenzoros mérésen alapuló rendszereknél a következő szenzor típusokkal találkozhatunk:
talajszenzorok: elektromos vezetőképesség, talaj sótartalom, talajnedvesség, talajhőmérséklet stb.,
növény szenzorok: állományjellemzők, terménynedvesség, tápanyag-ellátottság stb.,
környezeti szenzorok: relatív páratartalom, léghőmérséklet, csapadék, szélsebesség és -irány, levélnedvesség, napsugárzás stb.,
működés ellenőrző szenzorok (erőgép, munkagép).

Traktor-munkagép kommunikáció (ISOBUS ISO 11783)
A precíziós növénytermesztés alapját az intelligens gépcsoportok adják. Az előzőekben ismertettük a rendszer helymeghatározására és a műveleti követelmények megadására alkalmas módszereket és eszközöket. Ezek azonban a precíz működéshez szükséges, de nem elégséges feltételek. A traktor-munkagép együttes csak akkor képes a precíz működésre, ha egymással kommunikálni is tudnak. Ennek megvalósítását az ISOBUS (ISO 11783) rendszer teszi lehetővé (3. ábra).
Az ISOBUS rendszer felépítése (4. ábra):
virtuális terminál,
csatlakozók,
elektromos vezérlőegységek (ecu),
traktor ecu (tecu),
feladatkezelő rendszer (TC).

Virtuális terminál
A virtuális terminál az a vezetőfülkébe épített eszköz, melyen keresztül a gépkezelő kommunikálni tud az ISOBUS hálózathoz csatlakoztatott vezérlőegységekkel (ECU). Fő feladata, hogy megjelenítse a vezérlőegységek által küldött információkat, valamint fogadja és továbbítsa a gépkezelő utasításait a vezérlőegységeknek. A különböző gyártók saját terminálokat fejlesztettek/gyártottak, amelyek sajnos nem mindig kompatibilisek, ami azt jelenti, hogy a gazdák hiába vesznek intelligens traktort és munkagépet, mert a különböző márkák egymással nem képesek kommunikálni. Ezért létrehoztak egy szervezetet (Competence Center ISOBUS e.V. /CCI/ közös európai szervezet) amelynek feladata a különböző gyártmányok kompatibilitási vizsgálata és bizonyítvány kiadása.

Csatlakozók
A traktor és munkagép közötti kapcsolatot standardizált gyorscsatlakozókkal teremthetjük meg, vagyis a dugók és az aljzatok alakja és mérete a traktoron és a munkagépen egyaránt meghatározott.

Elektromos vezérlőegységek (ECU)
Azok a komponensek, amelyek egy ISOBUS hálózat intelligenciáját és képességeit meghatározzák. A traktoron, de sok esetben a munkagépen belül is számos ilyen vezérlőegység található, melyek mind egy bizonyos alrendszer vezérléséért felelnek (5. ábra).

Feladatkezelő rendszer (TC)
Feladatkezelő alatt olyan vezérlőrendszert értünk, mely képes utasításokkal ellátni a munkagépeket, megváltoztatni különböző üzemi paramétereiket a pozíciójuknak megfelelően (helyspecifikus alkalmazás), vagy egy időtervet követve. A programkészítés számítógépes alapon a Farm Menedzsment Rendszer segítségével történik, melyet a traktorba telepített virtuális terminálra kell feltölteni.

ISOBUS kompatibilitás
Az ISOBUS szabvány bevezetését először a nagy traktorgyártó cégek kezdeményezték, de széleskörű elterjedését akadályozta, hogy mindenki a saját rendszerét favorizálta s ezért a munkagépgyártók nem voltak képesek a rendszer követésére. Ezért a német DLG intézet kialakított egy kompatibilitási vizsgálatot, amelynek sikere esetén bizonyítványt adott ki a gép alkalmasságáról.  A fejlődés következő lépcsőjeként a nagy mezőgép vállalatok létrehozták a „Mezőgépipari elektronikai alapítványt (Agricultural Industry Electronics Foundation – AEF).
Az AEF feladata az ISOBUS-szal kapcsolatos alapterületek fejlesztése:
farm management információs rendszer (fmis),
elektromos hajtások,
kamera rendszerek,
nagysebességű isobus és munka közbeni vezeték nélküli kommunikáció.

Az AEF által megvizsgált és elismert gépeket címkével látják el (6. ábra) és az ISOBUS kompabilitás bizonyítására 2017-től már csak ez érvényes (www.aef-isobus-database.org).

Helyspecifikus alkalmazási megoldások
Változtatható adagú műveletek (Variable Rate Technology)
A precíziós növénytermelési rendszer intelligens gépcsoportjai az előzőekben ismertetett képességek birtokában alkalmasak a változtatható adagú kijuttatási műveletek megvalósítására:
talajművelésben (1. kép),
tápanyagpótlásban (2. kép),
permetezésben,
vetésben,
öntözésben.

Intelligens megoldások a betakarításban és szállításban
Intelligens elemek gabonakombájnokon (7. ábra)
A fejlesztés eredményei két csoportba oszthatók:
Kombájn haladásához és kormányzásához kapcsolódó intelligens eszközök (auto pilot, laser pilot, GPS pilot)
Termény betakarításához kapcsolódó intelligens eszközök (terménytérkép, auto cleaning, auto slope).

Intelligens elemek a betakarítás egyéb gépi megoldásainál
Az intelligens elemek további alkalmazásával találkozhatunk a betakarítás egyéb gépi megoldásainál:
bálázók (8. ábra),
járvaszecskázázók (9. ábra),
felszedő szállító kocsik (10-11. ábra).

Automatikus kormányzás
A precíziós gépi megoldások közül hazánkban az automatikus kormányzás terjedt el legjobban. A térkép szoftverek segítségével, előre kijelölt nyomvonalon GPS vezérléssel haladó gépek főbb előnyei:
minden műveletnél azonos nyomvonalon haladás;
csökken az emberi hiba, a taposás és az átfedések mértéke;
a gépkezelő nagymértékű terheléscsökkentése.

A nyomvonalkövetést segítő rendszerek a traktor vezetője számára kijelzik a követendő nyomvonalat és az esetleges eltérés nagyságát is. A navigációt segítő eszközök a kijelzés módja szerint két csoportra oszthatók: LED kijelzős eszközök, LCD kijelzős eszközök.
Működési módjukat tekintve többféle nyomkövetés is megvalósítható:
egyenes vonal követése,
görbe vonal követése,
spirálvonal követése,
táblavégi forgó kijelöléssel vagy anélkül.

Az automatikus kormányzás lehetséges megoldásai a következők:
Erőgépeknél:
dörzskerekes robotpilóta,
fogaskerekes motoros (ez-pilot),
hidraulikus robotpilóta.

Munkagépeknél:
passzív munkagépkormányzás,
aktív munkagépkormányzás.

A precíziós növénytermesztés előnyei:
optimalizált gépesítés (automatikus gépbeállítás, automatikus kormányzás),
minimális műveleti átfedés (kormányzási rendszer),
gépfelügyelet (telemetria),
objektív alapadatok (terménytérkép, szenzor rendszerek),
input optimalizálás (nitrogén szenzor, talajminta, változtatható adagolási térkép),
kisebb kezelői stressz (automatikus kormányzás),
kisebb ökológiai terhelés,
kisebb költség,
nagyobb és megbízhatóbb termés,
nagyobb profit.

Az új rendszer alkalmazásának azonban kritikai feltétele a gazdaság mérete. A költség/ráfordítás arány megkövetel egy bizonyos minimális méretet.

A precíziós növénytermesztés gazdaságossága
A precíziós mezőgazdaság költségcsökkentő hatásairól itthon még nem készültek felmérések. Uniós elemzések azonban jól mutatják, hogy a munkagépek okosításával, nyomon követesével, automatikus kormányzással kb. 2 euró/hektár megtakarítás érhető el. Ha már a teljes gépsor intelligens és az adott parcellában négyzetméter pontosan adatbázisba gyűjtjük a kijuttatott vetőmag, műtrágya, növényvédő szer mennyiségét, valamint a betakarítás adatait, akkor a harmadik évtől a megtakarítás a 40-50 euró/hektárt is elérheti. Ha az üzem szintjén gyűjtjük az adatokat és hozzájutunk az időjárás, növényvédelem adataihoz, információihoz, a megtakarítás elérheti a 80 euró/hektár szintet.

A cikk a MEGOSZ megalakításának 25. évfordulója alkalmából Lajosmizsén szervezett tanácskozáson elhangzott előadás szerkesztett változata.

A jövő mezőgazdasága
Intelligens mezőgazdasági gépek (2.)

Dr. Jóri J. István
BME Gépészmérnöki Kar, Gép- és Terméktervezési Tanszék

MEZŐGAZDASÁG 4.0 (A JÖVŐ MEZŐGAZDASÁGA)

Smart Farming/Digital Farming

A jövő mezőgazdaságát az igények és lehetőségek összhangja jellemzi. A gazdálkodók jobb árakat, a társadalom tápanyag-gazdag ízletes élelmiszereket, a politikusok jobb élelmiszerbiztonságot és mindenki fenntartható környezetet szeretne.
Ennek megvalósításában döntő szerepe lesz az új technológiának, amely a robotok, a távérzékelés és a felhő alapú számítástechnika által biztosított adatbankra támaszkodik.
A digitális mezőgazdaság feladata az, hogy a jelenlegi gazdálkodási gyakorlatot csak a szükséges legkisebb mértékben módosítsa, mivel az jó eredményekkel rendelkezik és a fenntarthatósága is javult. A digitális mezőgazdaság viszont hosszú távon forradalmasítani fogja a mezőgazdasági technológiákat, de csak lépésről lépésre haladva („bit by bit”).
A digitális mezőgazdaság programját európai és hazai szervezetek dolgozták ki (Európai Innovációs Partnerség /EIP-AGRI/: „Europe’s Opportunity in Digital Agriculture”, Digitális Agrárstratégia /IVSZ Szövetség a Digitális Gazdaságért/).
Napjainkban a modern szenzorok, az automatikus kormányzási rendszerek és a munkagép vezérelte traktorok alkalmazása ellenére a teljesen automatikus traktorok és munkagépek kialakítása még laboratóriumi stádiumban van.
A fejlesztési törekvések fő irányai a következők szerint foglalhatók össze:
elektromos hajtás és szabályzás a mezőgazdasági gépeken;
IoT (Internet of Things), amely elősegíti a gépek és processzorok kommunikációját;
nanotechnológia és bioszenzorok,
drónok és automatikus platformok.

A mechanikus és hidraulikus hajtások helyett alkalmazott elektromos hajtási rendszerek nagyobb precizitást és pontosabb szabályzást tesznek lehetővé. Az elektromos hajtásrendszerek nagyban segítik a precíziós gazdálkodás elterjedését. Az olyan elektromos hajtású részegységek, mint az elektromos adagolású műtrágyaszórók jelentik a következő innovációs lépést.
Az informatika oldaláról az előrelépést elsősorban az egyedi és integrált szenzorok nagyfokú elterjedése, a felhő- és mobilalapú technológiák előtérbe kerülése, valamint a Big Data típusú adatfeldolgozó rendszerek nagyarányú fejlődése jelenti.
A nagymennyiségű adatállomány kezelése új módszereket igényel, amelyek a „felhő” rendszeren alapulnak és lehetővé teszik az adattárolást, -megosztást és cserét. Ugyanis az adatkezelés és -kompatibilitás a fő akadályozó tényező az adatforrásokból származó információk összegyűjtésében és felhasználásában.
Az internet alapú adattárolás és továbbítás jelenleg használatos eszközei (USB, flash card) helyett a „felhő alapú” adatforgalmazást célszerű bevezetni. Azonban további kísérletek szükségesek a felhasználóbarát felhő-alapú mezőgazdasági irányítási rendszerek (Farm Management System) kifejlesztése érdekében. A jövő hálózatalapú digitális mezőgazdasága helyenként már ma is megtalálható.
A mezőgazdaság arculata megváltozott: a traktorok és kombájnok tele vannak szenzorokkal és egyes részegységeik automatizáltak. Az ember nélküli repülő szerkezetek (UAV) és a műholdak ma már nélkülözhetetlenek. A nagypontosságú tábla adatok megjelenítése a gazdálkodó tabletjén rövidesen szabványszerű lesz a mezőgazdaságban.

Az Internet of Things (IoT) fogalma

Az IoT műszerek, járművek, épületek közötti internet együttműködés, amely szenzorok, elektronikai elemek, szoftverek, aktuátorok által biztosított hálózati kapcsolódással jön létre, és amelynek eredménye adatok gyűjtése és cseréje (12. ábra)
Az IoT egy okos termék. Az okos termékekben szenzorok, mikroprocesszorok, adat tárolók, szabályzó elemek, beépített szoftverek és valószínűleg egy felhasználói interfész található.
Az IoT egy környezet, amelyben tárgyakat, állatokat vagy embereket látnak el azonosítóval és hálózati adattovábbító képességekkel, anélkül, hogy szükségük lenne ember–ember vagy ember–számítógép közötti kapcsolatra.
Az IoT a vezetéknélküli technológiák, a mikro-elektromechanikai rendszerek és az internet összekapcsolásából jött létre.
Az állategyedek szenzorált megfigyelése költségkímélő megoldás. Az IoT vezetéknélküli távmegfigyelésből kapott adatok (tartózkodási hely, egészségi állapot, állati jólét) lehetővé teszik a költségcsökkentést.

IoT a mezőgazdaságban

Az M2M (Machine to Machine) integrált része az IoT-nek, amely lehetővé teszi a gépek, eszközök, készülékek közötti együttműködést az internet hálózaton keresztül (13. ábra). Ezek közé tartozik az okostelefon, a tablet, amelyekkel M2M-vel felszerelt járművek, monitorok, szenzorok vannak összekötve, s ezáltal képesek adatok küldésére, fogadására.
Különböző M2M kapcsolati lehetőség létezik (14. ábra): cellular M2M, short-range (Wi-Fi, ZigBee, Ethernet), Powerline (PLC), satellite and fixed network (PSTN, ISDN, DSL, fiber and cable). Az AgriM2M-ben legnagyobb lehetőséget a cellularM2M jelent.
Az M2M alkalmazások öt területét különböztetjük meg:
gép- és eszközszabályozás/monitorozás,
precíziós mezőgazdaság,
környezet monitorozás,
állattartás,
okos logisztika.

Az M2M applikációk a gazdálkodók számára többek között lehetőséget biztosítanak:
a talajállapot távmérésére,
a gépek, eszközök monitorozására,
időjárási adatok rögzítésére,
az állatállomány és a termény állapotának megbecsülésére.

Mindezt mobiltelefonon, számítógépen és egyéb eszközökön keresztül lehet megvalósítani. Az M2M alkalmazható hőmérséklet, tömeg, térbeli helyzet adatainak automatikus egymás közötti vagy hálózatba küldésére, fogadására. 
Az adatáramlás a különböző helyeken (tábla, termény, állati egyed, gépi eszköz, traktor, öntöző szivattyú, magtartály stb.) elhelyezett M2M forrásból indul és a szükséges adatok az M2M terminálon jelennek meg (15. ábra).
Az M2M végfelhasználói a gazdálkodók, a szövetkezetek és egyéb agri-biznisz társaságok. A kisterületen gazdálkodók saját eszközeik és gépeik számára az AgriM2M applikációt használhatják (18. ábra).
Az M2M használata a következő területeken járhat előnyökkel:
lehetővé teszi a valós idejű információszerzést a növény- és állatállomány állapotáról,
a valós idejű szabályozással és megfigyeléssel maximalizálható a gépek és eszközök hatékonysága,
a logisztika monitorizálásával csökkenhetők a vesztességek.

Connected Farm/Intelligens Gazdaság

Hálózati működés

A jövő mezőgazdasági üzeme teljes hálózati működést jelent: a műholdak és a földi szenzorok részletes információt adnak a növényzet állapotáról. Mindezeket összevetve az időjárási előrejelzés adataival, a termesztendő fajták jellemzőivel, a korábbi termesztési adatbázis elemeivel, ill. a munkatervvel, a termelő megbízható ismeretek alapján hozhatja meg a mindennapi döntését. A rendszer ugyanakkor képes a gazdálkodót figyelmeztetni a technikai és financiális akadályokról, problémákról (17. ábra).
A „hálózati működés” egy divatos kifejezés: a fejlesztési törekvések abban az irányban haladnak, hogy egy gazdaság minden adatát ismerjük – a traktortól kezdve, a növény szenzorokon át a betakarító gépekig – s mindezt hálózatba kötve. A prototípus egy valós idejű digitális szoftver volt, amely mutatta a növény növekedését, a műtrágyaszükségletet és a betakarítás kezdeti időpontját.
A Connected Farm Field applikáció lehetővé teszi a gazdálkodó számára, hogy tabletjén vagy okostelefonján keresztül tanulmányozza gazdálkodásának korábbi adatait. Az applikáció flexibilis vagyis alkalmazható kukorica, búza, rizs, napraforgó és egyéb növényekhez is.
Tulajdonságai:
táblakiválasztás GPS alapon,
műveleti adatok bevitele (talajművelés, vetés, permetezés, betakarítás stb.),
korábbi műveleti adatok áttekintése,
kézírásos megjegyzések bevitele,
a tábla határok és a saját pozíció megadása.

Támogatói rendszerek

A globális mezőgépgyártó cégek saját Geo-alapú üzemeltető és feladattámogató rendszert fejlesztettek ki: EASY, AGCOMMAND, JDLink. Ezek alkalmazásával a gazdálkodók és dílerek képesek a feladatok és gépi adatok valós idejű megosztására a gazdaság számítógépei és a mobil eszközök között.

CLAAS Easy (18. ábra)
A CLAAS cég a betakarítási technológia és géprendszer intelligens működésére fejlesztett ki egy négy blokkból álló támogatói rendszert:
On board fedélzeti rendszer: működés ellenőrzés és optimalizálás a vezető fülkéből (Cebis, Cemos, Cruise Pilot),
On field szántóföldi rendszer: produktivitás növelés (Opti fill, Auto fill, Crop sensor, GPS Pilot, Auto Pilot, Cam Pilot, Laser Pilot),
On track logisztikai rendszer: gépmegfigyelés és távdiagnosztika (Telematics, Apdi),
On farm üzemi rendszer: műveleti szoftver megoldások (Agrocom Map, Agrocom Net).

Fuse Technology (19. ábra)
Az AGCO által kifejlesztett Fuse Technology az optimális gazdálkodás alapja. A technológia elemeivel (automatikus kormányzás, telematika és fejlett szenzorok) ellátott okos, az egyes feladatokra specializált hálózatban dolgozó gépek képesek kommunikálni az üzemeltetés irányítójával éppúgy, mint a külső szervizellátóval.
A rendszer biztosítja a gazdálkodó folyamatos és optimális működését, vagyis a gépek megfelelőhelyen és időben való alkalmazhatóságát a teljes termelési ciklus alatt. Ezáltal lehetséges a jól informált döntés hozatal, amellyel csökkenhetők a költségek, növelhetők a terméseredmények és a profitabilitás.

John Deere Connected Farm
A John Deere cég is kifejlesztett saját „agri-iot”rendszert (Program Farmsight), amely képessé teszi a gazdálkodót a termés eredményeinek növelésére és a munka optimalizálására.
A JD FarmSight három területet foglal magába:
A gép működési-monitor optimalizálja a működési paramétereket. Ez tulajdonképpen egy pro-aktív szerviz.
A farm logisztikai adatok segítik a gazdálkodót a géppark felügyeletében. Ez a gép-gép kommunikáció fejlesztése annak érdekében, hogy a gépek egymással kommunikáljanak. Ez lehetővé teszi, hogy egy személy felügyelje a teljes gépparkot.
A döntés támogatási rendszer a gazdálkodót segíti a helyes döntés meghozatalában, a hibák megelőzésében, a hatékonyság növelésében.

A JD cég új szabványok kidolgozását és bevezetést kezdeményezi a hálózati gazdálkodási rendszer elterjesztése érdekében.

Drónok és robotok

Drónok alkalmazása

Az utóbbi időben fokozott az érdeklődés az alacsony költségű könnyű pilóta nélküli eszközök (UAV) közbeszédben drónok használata irányába. Az eszközök pontosabb elnevezése távirányítású pilótanélküli rendszer (RPAS).
Az Unmanned Aerial Systems (UAS) rendszer segíti a gazdálkodókat a precíziós mezőgazdasági rendszer egyes elemi információinak – víz stressz, tápanyagtartalom eltérések, növény betegségek – (közel) valósidejű megismeréséhez (20. ábra).
Az EU FieldCopter programja lehetővé teszi a legmodernebb multi-spektrális kamerák felszerelését az UAS eszközökre annak érdekben, hogy a megfelelő információ a megfelelő helyről és időben a gazdálkodók rendelkezésére álljon. A repülőgépen és a műholdas platformon elhelyezett multi- és hiperspektrális kamerák különböző hullámhosszon (látható, hő, infra /NIR/) működő távérzékelésével lehetséges a növényállomány vegetációs jellemzőinek elemzése, amely magyarázatot adhat az állapot változások térbeli és időbeli lefolyására (21. ábra).

Drónok a kertészetben

A robotok végigrepülve egy gyümölcsöskert fölött, először feltérképezik azt, majd analizálnak nemcsak minden egyes növényt, de minden darab gyümölcsöt is. A gazdálkodók így rendkívül értékes információkhoz juthatnak, hiszen „élő képet” kaphatnak gazdaságuk pillanatnyi állapotáról, és szó szerint fára szabottan tudják megoldani a permetezést, valamint a tápanyag- és vízutánpótlást.
A repülő robotoktól kapott és betöltött adatok alapján minden egyes fa a számára szükséges mennyiséget kaphatja tápanyagból, vízből és vegyszerből, ezáltal minden korábbinál homogénebb állomány jöhet létre. A kutatók szerint az egyedi igényekre szabott kijuttatás révén a termésmennyiség mintegy 10%-kal növekedhet, miközben a víz- és inputanyag-szükséglet körülbelül 25%-kal csökken.

Robotizált mezőgazdaság

A robotok alkalmazásának a mezőgazdaság különböző területein már hagyománya van (fejő robot, takarmánykiosztó robot stb.). Jelen körülmények között csupán a precíziós szántóföldi robotok legújabb változatairól adunk információt (3. kép).
Az erőgépek robotizációjának első lépése szinkronizált csoportos üzemeltetés.
A traktorok szinkronizálásával a következő cégek foglalkoznak:
Fendt: GuideConcept
GNSS és rádió jellel kapcsolja össze a két traktort
John Deere: Maschine Sync
MTG 3G (Modular Telematics Gateway)
MCR (Machine Communication Radio)

A CNH társaság ezen is túllépve mutatta be robot traktorait, amelyek igény szerint készülhetnek hagyományos felépítésben (New Holland), ill. vezető fülke nélküli változatban egyaránt (4-5. kép).

Lapszám: 
Promó: 
Nem