Виртуальный агроном

Легион-медиа

Журнал «Агротехника и технологии»

март – апрель 2015

Читать номер

«Умные» почвенные датчики на службе у сельхозпредприятий: роскошь или жизненная необходимость?

В древности в русских деревнях готовность земли к севу проверяли довольно экстравагантным способом. Глава семьи или опытный старец выходил в поле, снимал штаны и садился на землю. Считалось, что только так можно лучше почувствовать достаточно ли прогрелась почва. С тех пор агрономия проделала большой путь, и теперь пачкаться не обязательно.

Для определения готовности почвы используют либо прогнозы погоды, либо различные датчики, которые, помимо прочего, могут управлять поливом и даже внесением удобрений. Производить такую технику сегодня не гнушаются многие известные компании. Среди них — австрийская Adcon, нидерландская Dacom, австралийская Sentek, израильская Phytech и российская Smart Agro. Кстати, Smart Agro — первая российская компания, занимающаяся разработкой и производством подобного оборудования.

Интернет вещей

О том, что стартап будет выпускать приборы для сельского хозяйства, основатель компании Андрей Мельников поначалу и не подозревал. «У нас была некая технологическая концепция Smart Space, «умное пространство». То есть мы знали, что при желании можем с помощью универсальной программной платформы и техники связывать друг с другом любые вещи.

Например, домашний чайник и смартфон. Это то, что сейчас называется «интернет вещей». Однако чем больше компания занималась изучением рынков, тем очевиднее для нее становилась наличие технологической дыры в этой области в отечественном сельском хозяйстве.

Эксперт-агроном и молодой фермер Федор Черников, согласившийся стать частью команды, натолкнул создателей на мысль, как эту идею воплотить в сельском хозяйстве и сделать востребованной в тех областях, где применяется искусственное орошение.

В результате получилась следующая система. Датчики на солнечных батареях, расставленные на проблемных участках поля, передают информацию на специальный сайт, зайдя на который фермер может увидеть карту своего поля и узнать, что происходит на этих участках (уровень влажности и засоленности, температуру) в режиме реального времени.

Графики, демонстрирующие состояние полей, генерируются на сайте автоматически. И если что-то не так, например, если на каком-то участке переувлажнена почва, то система сразу же среагирует: подсветит проблемный участок на карте и выдаст сообщение с рекомендациями.

А если такая система связана с поливом и внесением удоб­рений, то она, получив подтверждение от фермера, автоматически последует своему же совету, не прибегая к помощи человека. Дополнительно можно установить приложение на телефон, которое будет информировать фермера так же, как сайт, и настроить получение смс-уведомлений о возникновении критических ситуаций.

Сейчас сайт работает в режиме тестирования. Закончить его планируют весной 2015 года. В этой нише российскому стартапу, который еще даже не вышел на промышленную сборку, придется конкурировать с рядом западных технологий, которые пока редко встречаются на российских полях. Однако в Smart Agro уверены, что российский высокотехнологичный сенсор будет более функциональным, качественным и дешевым.

Сжать землю в кулак

Когда-то астраханский фермер Юрий Факеев (площадь хозяйст­ва 800 га, из них под сев идет 150-200 га; специализация — картофель с небольшим количеством моркови и редьки на открытом грунте с поливом дождеванием) пользовался различными «дедовскими» способами определения влажнос­ти поч­вы. Например, можно было выехать на проблемное поле и определить влажность органолептическим методом: взять комок почвы и сжать его в кулак. Если комок сохраняет форму, но при этом при разламывании пальцами легко разрушается, значит, влажность нормальная, около 60%. При более высокой влажности комок почвы превращался в жижу. Впрочем, есть простые измерительные приборы.

Несколько лет назад Факеев использовал оборудование агрономов советской закалки — тензиометр. Он производится множеством компаний в самой разной модификации, но стандартный простой тензиометр — это хрупкое стеклянное приспособление с жидкостью внутри. После того как прибор втыкают в землю, жидкость, в зависимости от количества воды в почве, поднимается по шкале, отображая уровень текущей влажности. Однако у этого оборудования был недостаток. «Таскать его с собой по полям было неудобно, а динамика влажности меняется быстро — быстрее, чем дойдешь от одной точки измерения до другой. А это значит, что полученным показаниям доверять нельзя. Поэтому лет семь назад я перестал пользоваться этим прибором», — вспоминает фермер.

Однако совсем не следить за поч­вой Факеев не мог. Тем более что его поля находятся на юге Астраханской области, а это не просто жаркая засушливая зона. Весь Лиманский район по югу области, где расположено хозяйство фермера, — бывшее дно Каспийского моря. Вода в этой местности либо быстро испаряется (соль в этом случае остается на стенках микротрещин и пор в почве), либо, насытив почву и не найдя другого пути, вновь выходит на поверхность (в этом случае соль поднимается обратно и оседает на поверхности земли). В результате этих особенностей региона создается ситуация, когда, с одной стороны, поливать надо много, а с другой — очень осторожно. Поэтому свои две дождевальные машины Факеев вынужден регулировать механически, и уследить за их работой на большой площади хозяйства довольно сложно. 

Фермер давно знал о западных производителях «умных» почвенных датчиков, но эти компании не обращались к нему с предложением опробовать свои приборы. Поэтому когда Факееву предложили протестировать пилотную модель Smart Agro, он не отказался. Аграрий использовал ее на одном из картофельных полей площадью около 38 га. Поскольку сайт и приложение для отслеживания данных у компании еще не доделаны, отчеты Факееву присылали по электронной почте, а информацию о форс-мажорных ситуациях — по смс. Среди срочных оповещений был случай, когда рабочий забыл вовремя полить поле, вспоминает фермер. Тот день выдался жарким и средний слой почвы, где находится корневая система картофеля, стал высыхать. Но благодаря получению смс аграрий смог предотвратить гибель растений.

Сайт и приложение Факеев не считает в системе важными. «Сайтом мне все равно некогда пользоваться, потому что я весь день в разъездах и за компьютером бываю редко. А с покрытием сотовой связью у нас есть проблемы», — объясняет он. А вот датчики фермер оценивает высоко, ведь они избавили его от необходимости бегать по полям и проверять влажность. «Я поставил их там, где у меня были проблемные участки. Когда настало время поливать, я по показаниям системы нормировал полив — просил рабочих перенастроить поливальные машины. В итоге у нас получилось грамотно наладить полив на участке, где вода обычно стоит, и образуются лужи», — доволен Факеев. В его регионе цена на воду сос­тавляет 1,5 рубля за кубометр. По словам фермера, сэкономить удалось много: после установки датчиков поля стали поливать в два раза меньше, чем обычно, и на растениях это не сказалось. Конкретные цифры Факеев не приводит, но учитывая, что в области на полив порой затрачивают до 5,7 тыс. кубометров воды на гектар, можно предположить, что фермеру удалось сберечь до 4,2 тыс. руб. на каждом гектаре. Если же полив изначально был экономным, и расход на воду не превышал 3 тыс. руб. за кубометр, то затраты и вовсе стали составлять около 2,2 тыс. руб./га.

Разница в подходе

Smart Agro далеко не первая компания, решившая производить «умные» сенсоры для сельского хозяйст­ва. Кроме того, далеко не всем аграриям необходимо столь продвинутое оборудование. Например, сущест­вуют обычные аналоговые датчики, которые тоже устанавливаются на проблемных участках поля. И несмотря на то, что владельцам этих приборов приходится ходить по полям и самостоятельно снимать показания, такие датчики пользуются гораздо большей популярностью у небольших европейских ферм (20-50 га), чем дорогие «умные» датчики.

 А вот владельцам бескрайних просторов, от горизонта до горизонта засаженных овощами (а это типичный пейзаж в хозяйствах России, Северной Америки и иногда Австралии), уследить за почвой «вручную» не получится. Почвенные датчики придуманы, прежде всего, для засушливой зоны, где всегда есть опасность недолить или перелить, а также для тех хозяйств, которые все больше уходят от погодной зависимости и даже в средней полосе России инвес­тируют в оросительные системы. Разработчики стартапа это прекрасно понимают. 

«Наши клиенты — это юг России и большие хозяйства. Соглас­но статистике Минсельхоза, в России находится 4,6 млн га под орошением, которые в основном заняты овощами и корнеплодами. На них мы и ориентируемся», — отмечает Андрей Мельников. Безусловно, сенсорные датчики — удовольствие не из дешевых. Для сравнения: обычный поч­венный датчик влажности, подходящий для небольших хозяйств, стоит несколько десятков долларов, а датчик от Smart Agro — 63 тыс. руб. 

Но и конкурировать с аналоговыми датчиками, да еще при наличии ручной сборки компания не собирается: «Представьте, возможно ли обходить 200, 300, 500 га только что политого картофеля с аналоговым датчиком в руках? Конечно, нет», — говорит Мельников. Подсчет показывает, что для того чтобы установить «умные» сенсоры, например, на 500 га, аграрию придется выложить почти 6 млн руб. А это цена подержанного импортного трактора, который в хозяйстве час­то бывает гораздо нужнее. 

Однако создатели заверяют, что экономический эффект того стоит, потому что по итогам тестового внедрения система смогла сэкономить 47% выливаемой на поле воды (а значит и электроэнергию, требуемую на полив), что поспособствовало приросту урожайности примерно на 7% по сравнению с аналогичным полем, где система не использовалась. Но заказы для очень больших площадей компания сейчас брать не в состоянии, так как инвесторы, которые могли бы выделить средства на запуск промышленного производства (а нужно около миллиона долларов), еще не нашлись. 

Поэтому Smart Agro снабжает крупных фермеров засушливых зон России, которые не имеют возможности нанимать агрономов, но нуждаются в квалифицированных советах для правильного орошения почвы. У них нет времени, чтобы обегать по сотне-другой гектаров полей за день, определяя влажность почвы, но есть средства и опыт для работы с «умными» датчиками. Фактически такие аграрии рассчитывают получить виртуального агронома, специализирующегося в узкой облас­ти — поливе в засушливой зоне. «Наше преимущество — в программном обеспечении, которое дает рекомендации и строит прогнозы относительно того, как будет развиваться ситуация на поле. Например, если датчик на протяжении определенного периода фиксирует достаточно высокую температуру и влажность, значит, в таких условиях скоро может появиться грибок. 

Поэтому программа дает рекомендации вроде обработки фунгицидами», — объясняет Мельников. Подсказки западных систем слежения за почвой основатель компании считает бесполезными из-за того, что у них, по его мнению, механизм разработан для климата Израиля, США или Европы. Такой прибор, говорит Мельников, будет лишь вводить российского агрария в заб­луждение, утверждая, что при выращивании выбранной культуры влажность и температура почвы должны быть такими же как, как в других странах. И в этом случае система будет постоянно «дергать» фермера, чтобы он что-то сделал. Однако конкуренты заверяют, что предусмотрели разницу в климате и их техника приспособлена для российских условий и аграриев вплоть до перевода всей системы на русский язык и развитой системы дистрибуции. Пос­ледней, как и промышленной сборки, у Smart Agro еще нет.

Хорошо знакомое старое

Исходя из опроса нескольких известных конкурентов Smart Agro можно сделать вывод, что борьба за кошельки фермеров предстоит тяжелая. Все западные компании уже давно работают на рынке, обладают узнаваемым брендом и часто предлагают гораздо более обширный функционал. Один из крупнейших производителей умных почвенных сенсоров, нидерландский Dacom, имеет в России своего дистрибьютера «Макс-Агро», у которого несколько представительств в различных регионах России. В последнем сообщили, что для измерения почвенной влажности у них есть станция TerraSen, работающая на солнечных батареях. 

Она полностью пов­торяет функционал системы от Smart Agro: имеет датчик осадков и почвенный сенсор, который измеряет влажность почвы через каждые 10 см (на глубину до 60 см), плюс датчик определения температуры почвы и наличия в ней солей. У датчика также есть передающее устройство, которое работает при наличии сотовой связи. Различия же систем в том, что вместо сайта у Dacom разработано специальное программное обес­печение, которое подает информацию в виде графиков и таблиц. Сравнений с рекомендуемыми данными датчик не производит, их придется делать самостоятельно, заявили в компании.

Впрочем, для упрощения задачи можно сравнивать новые актуальные показатели с данными прошлых сезонов. В австрийской Adcon по запросу почвенных датчиков предложили сразу несколько приборов разной функциональности, которые подходят для России. Наиболее близким российскому аналогу по функционалу оказался SM1, работающий по технологии, разработанной австралийской компанией Sentek. Так же как и прибор Dacom, SM1 измеряет влажность почвы (через каждые 10 см и на глубину от 30 см до 1,5 м) и ее температуру (на глубине 30 см). 

В дополнение к этому прибору в компании предлагают установить сенсоры, определяющие температуру воздуха, относительную влажность, количество осадков, скорость ветра и его направление, уровень солнечной радиации, наличие углекислого газа, давление воды и многое другое, а также фиксирующие практически все возможные показатели, имеющие хоть какое-то значение в агрономии. Так же как и нидерландский конкурент, австрийская компания разработала программное обеспечение, которое к тому же перевела на русский язык. ПО демонстрирует информацию, замеренную сенсорами, — от влажности и температуры почвы до уровня испарения и любых других показаний с дополнительных счетчиков. 

Также можно подключить смс-оповещение на случай превышения пороговых значений. Советы по орошению предлагается смотреть на специальном сайте. У компании есть свои представители в регионах России. Австралийская Sentek также делает датчик, который измеряет влажность и засоленность поч­вы и имеет программное обеспечение, показывающее состояние почвы в виде графиков, в том числе в приложении на сматфонах. У этой компании тоже есть свои представители в России, более того, ее техника используется другими производителями, в том числе Dacom в их системах контроля.

Что же касается израильской Phytech, то она устанавливает сразу целый комплекс умных сенсоров. Сюда входят датчики контроля не только за влажностью и температурой почвы, но и за целым рядом других показателей, включая измерение солнечной радиации, скорос­ти ветра, количества осадков, поверхностного натяжения воды и даже радиуса ствола дерева (эта опция необходима, если система применяется в садах) и радиуса плодов (для некоторых овощей и фруктов). У компании имеются модификации практически под любую культуру и даже для слежения за ульями. В отличие от конкурентов, Phytech единственная, кто предлагает наблюдать за графиками не с помощью программного обеспечения, а через сайт и приложение для мобильных устройств — точно так же, как планирует сделать Smart Agro. Правда, сайт и приложения Phytech доступны только на английском языке.

Кроме того, сходство со Smart Agro дополняет наличие информации о наступлении у растений стресса. Система информирует об этом самостоятельно. Однако израильская техника рассчитана в основном на небольшие хозяйства. Smart Agro, не имеющая пока своего производства и еще не завершившая работу над сайтом и приложением, надеется «взять» этих продвинутых конкурентов ценой. Сейчас компания ведет переговоры с крупным российском агрохолдингом (название раскрывать отказывается). Но захотят ли российские аграрии ставит дорогое оборудование, и будут ли у них на это деньги, в условиях кризиса предсказать невозможно.

Пример фермы Юрия Факеева показывает лишь их заинтересованность в такой технике, но никак не финансовую возможность ее приобрести, учитывая, что даже с основным, самым необходимым оборудованием, у многих большие проб­лемы. Так что способы контроля влажности, применявшиеся нашими предками, забывать еще рано.

Почти отечественное производство

Поскольку Smart Agro пока не нашла инвесторов для организации промышленного производства, сборку систем приходится осуществлять вручную.

Поэтому в 2015 году стартап сможет выполнить лишь ограниченное количество заказов. По словам основателей компании, это будут, в основном, заказы для Астраханской и Волгоградской областей, а также Дагестана.
Для запуска промышленного производства придется найти инвестора, согласного выделить около $1 млн.

Печатные платы планируется заказывать в Зеленограде у компании «Резонит», пластиковые корпуса будут делать в Астрахани, а электронные компоненты (передатчики, солнечные батареи и т. п.) закупать в Китае. Сборка будет осуществляться либо в Астрахани, либо в Москве.

По замыслу компании, совместив российскую сборку и китайскую электронику, удастся снизить цену и получить конкурентное преимущество перед иностранными производителями.