FarmTelemetry

Systém FarmTelemetry poskytuje řešení pro zvýšení efektivity farmy pomocí optimalizace vstupů jako jsou spotřeby energií pro pohon zemědělské techniky na polích, pro dopravu všech vstupů i výstupů apod. Aby se dosáhlo této úspory je nutné znát spotřebu energie jednotlivých plodin na každém poli pomocí výpočtu energetického potenciálu určitých plodin na daných polích. Znalost energetického potenciálu je dána:

• zaznamenáváním pohybu zemědělské techniky v reálném čase,
• vyhodnocováním ekonomické efektivity zásahů na plodinách v rámci půdních bloků,
• vyhodnocováním přejezdů techniky v rámci půdního prostředí, což vyžaduje detailní analýzu pohybu techniky po půdních blocích.

Běžné nástroje pro řízení farem poskytují v současné době různorodá data, ať již statistická nebo s prostorovou složkou. V rostlinné výrobě tato data obvykle představují informace o jednotlivých půdních blocích, stavu půdy a záznamy o ošetřování plodin. Navíc tento objem dat rozšiřují také senzorová data z různých statických nebo mobilních zařízení jako jsou zemědělské stroje, senzory v polích nebo na plodinách, lokální meteostanice apod.

FOODIE projekt

V rámci projektu „Farm-Oriented Open Data in Europe” (FOODIE) byla vyvíjena platforma pro sběr, ukládání, sdílení a analýzu velkého množství prostorových i neprostorových dat. Sběr dat je ověřován na pilotním zemědělském družstvu obdělávající 1 214 ha půdy, kde jsou shromažďována nejen data o správě zemědělských strojů, ale i agro-meteorologická data. Vybrané traktory a stroje byly vybaveny telemetrickými jednotkami zaznamenávajícími pohyb mechanizace a vybrané hodnoty během provozu. Byla vybudována bezdrátová senzorová síť zaznamenávající meteorologické podmínky na polích s plodinami.

Byl navržen nový datový model pro správu senzorových dat a záznamu provozu farmy v rámci jedné platformy a vyvíjena klientská aplikace umožňující uživatelům analyzovat a vizualizovat poskytovaná data.

Sběr dat pomocí senzorů umístěných na zemědělské technice zajišťuje informace nejen o pohybu techniky v rámci pracovního dne, ale i informace o vykonávaných činnostech. Každé aktivní zařízení (traktor, mlátička apod.) je vybaveno monitorovací jednotkou, která v pravidelných intervalech odečítá aktuální hodnoty veličin z připojených senzorů, elektronických řídicích jednotek (ECU CAN/BUS) a GNSS přijímače. GNSS přijímač zajišťuje záznam pozic daného zařízení v průběhu celé aktivity. Aktivní zařízení jsou zároveň vybaveny čtečkou RFID tagů, která zajišťuje komunikaci mezi aktivním a přípojným pasivním zařízením, které je vybaveno právě tímto RFID tagem s jednoznačným identifikátorem. Skupina aktuálních měřených hodnot je odeslána na sběrný server a dále zpracována. Frekvence sběru hodnot je volitelná tak, aby odpovídala plynulosti pohybu zařízení. Během testování se jako vhodný interval sběru hodnot ukázala doba 2 vteřin pro polní práce a 15 vteřin pro přesun po cestách.

Sběr agro-meteorologických dat zajišťuje bezdrátová senzorová síť skládající se z jednotlivých měřících nodů s různými připojenými senzory rozmístěných v rámci půdních bloků. Připojené senzory zajišťují sběr dat ze vzduchu (teplota, tlak, srážky, vlhkost apod.), i z půdy (teplota, vlhkost, vodní potenciál, vodivost, objemový obsah vody apod.). Jednotlivé nody jsou bezdrátově připojeny k bráně, které zajišťuje sběr dat a předání přes internetové připojení na sběrný server. Součástí bezdrátové senzorové sítě je meteorologická stanice zaznamenávající aktuální stav počasí v dané lokalitě farmy. V kombinaci s regionální meteorologickou službou poskytuje souvislé informace o počasí v dané oblasti.

Serverová aplikace zajišťuje příjem dat z mobilních jednotek umístěných na aktivních zařízeních i sběr dat ze statických nodů rozmístěných v rámci půdních bloků. Přijatá data jsou na serveru kontrolována a následně uložena do datového modelu v databázi s prostorovou nadstavbou (PostgreSQL s nadstavbou PostGIS). Optimalizovaný datový model zajišťuje předzpracování dat ve formě vhodné pro další analýzy a publikování dat v uživatelské aplikaci.

Foodie model

Datový model vytvořený v rámci projektu Foodie poskytuje způsob uložení různorodých informací o farmě, její správě, vstupních zdrojích a ekonomických ukazatelích. Foodie datový model vznikl jako unikátní syntéza z různých soudobých používaných datových modelů (INSPIRE, LPIS apod.) Odvozením datového modelu ze současných závazných modelů umožňuje velice efektivní harmonizaci s dalšími datovými modely.

Analýzy

Analytický modul FarmTelemetry obsahuje řadu analýz, které zpracovávají sebraná data z aktivních zařízení a spolu se záznamy o zásazích na půdních blocích. Systém poskytuje soubor denních analýz pro každé aktivní zařízení, které vyhodnocují denní využití techniky:

• Dobu strávenou na jednotlivých půdních blocích,
• poměr časového využití dané techniky pro práci na půdních blocích, pro pojezdy a pro neaktivní stání,
• záznam trasy techniky,
• pracovní deník obsahující časy počátku a konce dané aktivity, její případné umístění na půdním bloku, identifikátor připojeného pasivního zařízení bylo-li využito, spotřebované množství paliva, délku případných prodlev a záznam trasy daného úkonu.

FarmTelemetry poskytuje i analýzy vztažené k jednotlivým půdním blokům, které vyhodnocují efektivitu obdělávání daného bloku:

• Měsíční přehled zásahů podle jednotlivých aktivních a příp. přípojných zařízení na daném pozemku, celkově strávenou dobu za daný měsíc a spotřebované pohonné hmoty pro každou kombinaci aktivního stroje a přípojeného zařízení,
• denní přehled zásahů podle jednotlivých aktivních a přípojných zařízení na daném pozemku včetně celkově strávené doby a spotřebovaných pohonných hmot,
• poměr zásahů na jednotlivých management zónách daného pozemku, pokud je takto rozdělen.

Výše uvedené analýzy v kombinaci se znalostí osetých plodin na jednotlivých pozemcích, spotřebě hnojiv a prostředků na ošetření plodin umožňují analyzovat další jevy, které umožňují snižovat spotřebu vstupů, efektivně využívat dostupnou techniku, vyhodnocovat ekonomickou efektivitu pěstování jednotlivých plodin na daným půdních blocích.

Závěr

Systém FarmTelemetry poskytuje komplexní systém pro evidenci činností a intervencí na farmě. Systém umožňuje zaznamenávat pohyb aktivních strojů s přípojnými zařízeními, přijímat měření z bezdrátové senzorové sítě sledující agro-meteorologické veličiny. Dále umožňuje evidovat osevní plány, spotřeby hnojiv a ošetřujících prostředků. Systém implementuje datové modely pro senzorová data i pro data správy farmy, které jsou vzájemně propojené. Díky tomuto propojení lze provádět komplexní analýzy nad všemi dostupnými daty. Dostupné analýzy provádí vyhodnocení efektivnosti a ekonomičnosti využívání flotily aktivních strojů a přípojných zařízení. Osevní plány spolu s daty o jednotlivých zásazích na půdních blocích umožňují analyzovat ekonomickou náročnost pěstování jednotlivých plodin. Díky propojení s geografickými daty ze systému LPIS a evidenci použití hnojiv lze velice jednoduše dokládat dodržování veškerých směrnic (např. nitrátová směrnice).

Více informací naleznete na stránkách www.farmtelemetry.eu.