Pilotni projekt: ” Pametno kmetijstvo – senzorski sistem za monitoring in napovedi v kmetijstvu z uporabo umetne inteligence”

Evropsko partnerstvo za inovacije (EIP) je del evropske politike za spodbujanje inovativnosti in učinkovitejšega povezovanja med raziskavami in inovativnostjo z namenom hitrejšega pridobivanja uporabnih rešitev. Namen Evropskega partnerstvo za inovacije na področju kmetijske produktivnosti in trajnosti (EIP-AGRI) je spodbujati konkurenčno in trajnostno kmetijstvo in prispevati k zagotavljanju stabilne pridelave hrane, krme in biomaterialov, trajnostnemu upravljanju naravnih virov od katerih sta odvisna tako kmetijstvo kot gozdarstvo in sožitje z okoljem. EIP na področju produktivnosti in trajnosti kmetijstva je opredeljen od 55. do 57. člena Uredbe 1305/2013/EU.

Projekt je del ukrepa M16 – Sodelovanje oz. podukrep M16.2 – Razvoj novih proizvodov, praks, procesov in tehnologij namenjenega razvoju novih oziroma izboljšanih proizvodov, praks, procesov ali tehnologij na področju kmetijstva, živilstva ali gozdarstva, prenosu znanj v prakso in razširjanju rezultatov projekta.

Vodilni partner: Zavod SLOKVA so. p.

Vodja projekta:  Alenka Berložnik  alenka.berloznik@gmail.com

Ostali podporni partnerji: kmetija Andrej Zobec, SLOM d.o.o., kmetija Štefan Špec, kmetija Vid Rajh

Opis projekta:

Pameten način kmetovanja predstavlja izjemno podporo pri doseganju prehranskih izzivov prihodnosti; npr. kako zagotoviti hrano za vse večje število prebivalstva, kako doseči cilje trajnostnega razvoja in kako izboljšati konkurenčnost kmetov. V okviru projekta tako razvijamo inteligentni sistem za monitoring in predikcije v kmetijski rastlinski pridelavi. Sistem je zgrajen iz več namensko razvitih senzorskih postaj za spremljanje okoljskih parametrov, ki pomembno vplivajo na kakovost in razvoj bolezni na kmetijskih kulturah. Razviti senzorski sistemi je mobilen, avtonomen, primerni za uporabo ob različnih vremenskih pogojih, omogočali samodejno lociranje na kmetijskih površinah, zajete podatke pa pošiljali v oblak, kjer se ti shranjujejo za pregled oziroma nadaljnje analize.  V okviru projekta so vključena kmetijska gospodarstva, ki bodo razvite senzorske sisteme namestila na kmetijske površine in spremljala ter beležila pojav bolezni ter drugih neželenih situacij na različnih kmetijskih kulturah. Izvajala se bo dnevna kontrola kmetijskih kultur, kjer bodo postavljene senzorske postaje in se bo beležil pojav vsake nepravilnosti oz. bolezni na kmetijski kulturi. Vsi ti zajeti podatki bodo predstavljali učno bazo na podlagi katere se bo učila umetna inteligenca, ki se bo poskušala naučiti v naprej predvideti pojav določenega neželenega stanja na določeni kmetijski kulturi. S takšnim pristopom se bo predvidoma zmanjšala preventivna in kurativna uporaba fitofarmacevtskih sredstev, predvsem fungicidov. Prav tako bo kmet lahko vedno preko spletne aplikacije spremljal parametre, kot so vlaga, temperatura, vrednost dušika, vetrovnost ipd., na svojih kmetijskih površinah in se na podlagi tega odločal o ukrepih. Učenje sistema bo za določeno kmetijsko kulturo potekalo samo enkrat, ko bo sistem dobro naučen, pa ga bo mogoče uporabljati na poljubnem kmetijskem gospodarstvu.

Izvedene aktivnosti v projektu:

• Študij strokovne literature –  določitev pomembnih parametrov, ki vplivajo na razvoj bolezni  ter posledično kakovost kmetijskih pridelkov.
• Razvoj senzorskih sistemov za meritve parametrov na kmetijskih površinah, kjer je posajena določena kmetijska kultura.
• Zasaditev kmetijske kulture, ki se z  na kateri se ne bo uporabljalo fitofarmacevtskih sredstev in se bo uporabljala izključno za učenje razvitega inteligentnega sistema.
• Postavitev senzorskih sistemov na različnih kmetijskih kulturah.
• Zajemanje podatkov iz senzorjev ter reden dnevni pregled stanja opazovanih kmetijskih rastlin ter vnos podatkov v baze.
• Razvoj sistema za on-line spremljanje parametrov na kmetijskih zemljiščih (vlaga, temperatura zraka, temperatura zemlje, ipd.).

Pričakovani rezultati projekta:

Povečanje produktivnosti v kmetijstvu

Pilotni projekt bo imel pomemben vpliv na prakso na področju kmetijstva, saj bo predstavljala tehnološko rešitev, ki bo praktično uporabna na kmetijah. Povečanje produktivnosti se kaže v smeri prihranka časa pridelovalcev, ki bi ga uporabili za spremljanje razvoja pridelka, kakor tudi iz dela zgodnjega obveščanja o potencialnih žariščih škodljivcev in bolezni, h katerim pripomorejo ugodni okoljski pogoji, in optimalen fitofarmacevtski tretma, ki bo imel v zgodnji fazi manjši negativen učinek na okolje in obenem predstavljal manjši strošek, kot pa če bi pridelovalec odkril kasneje sam.

Drugi vidik povečanja proizvodnje pa se kaže v možnosti pravočasnega oz. vnaprejšnega ukepanja v primeru neugodnih vremeskih pogojih (suša), na kar lahko pridelovalec pravačasno odgovori (namakanje), še preden so znaki pomankanja vode vidni na rastlinah in tako omogoči optimalen razvoj kmetijskih pridelkov.

V okviru izvajanja projekta se bo na kmetijah partnericah izvedel praktični preizkus, kar bo predstavljalo izhodišče za implementacijo rešitev tudi na druge kmetije.  Poleg področja kmetijstva, bodo rezultati pilotnega projekta imeli tudi posreden vpliv na področje živilstva, saj se bo z rezultati projekta izboljšala kakovost kmetijskih (kvalitetnejši, potencialno manj tretiran kmetijski pridelek, kot vhodna kmetijska surovina)  proizvodov uporabljenih v živilstvu.

Zmanjšanje negativnih vplivov kmetijstva na kakovost površinskih in podzemnih voda

Rezultati projekta bodo pomembno prispevali k varovanju naravnih virov, saj se bo z uporabo kontinuiranega monitoringa ter inteligentnih predikcij zmanjšana uporaba fitofarmacevtskih sredstev za zaščito rastlin, kar bo pomembno prispevalo k varovanju vode in drugih naravnih virov. Eden izmed zastavljenih ciljev projekta je indentificirati okoljske pogoje, ki vodijo v potencialno ugodne razmere za razvoj bolezni in škodljivcev. Odgovor na takšno situacijo pa mora biti nemuden, preden se žarišče razširi. V tej fazi je možen selektiven nanos fito-farmacevtskih pripravkov, v manjših količinah kot običajno, kar povzroči manjši negativni vpliv na okolje, še zlasti na kakovost voda, kamor se ostanki fito-farmacevtskih sredstev lahko izpirajo. Še več, v kolikor do potencialno ugodnih situacij za razvoj bolezni in škodljivcev ne pride, pa je možno popolnoma preskočiti korak nanosa nekaterih fito-farmacevtskih pripravkov.

Z uporabo rešitev projekta se bo tako zmanjšalo število preventivnih in kurativnih ukrepov za zaščitno rastlin na kmetijskih gospodarstvih. Posledično se bo na kmetijskem gospodarstvu zmanjšalo število stojnih ur, ki so potrebne za nadzor in izvajanje ukrepov na kmetijskih rastlinah, kar pa vsekakor pomeni zmanjšanje emisij CO₂.

Ohranjanje oziroma izboljšanje proizvodnega potenciala tal

Izboljšanje proizvodnega potenciala tal se kaže vsaj v dveh smereh. Prvi je pravo- oz. pred-časen ukrep priprave tal v smislu namakanja in zagotavljnja hranljivih snovi, glede na predikcije in monitoring opazovanega območja. Drugi pa predstavlja zmanjšanje ciklusov tretiranja s fitofarmacevtskimi pripravki, ki ne izginejo iz okolja, njihov negativni potencial pa se množi in zmanjšuje proizvodni potencial tal.

Povečanje tržne usmerjenosti ter horizontalne in vertikalne povezanosti:

Posredni rezultat uvedbe predlaganega sistema monitoringa in predikcije ima posreden vpliv na tržnem potencialu, saj bolj kvaliteten pridelek dosega boljšo odkupno ceno in ima večji domet na trgu doma in v tujini (npr. omejitve glede kumulative uporabe fito-farmacevtskih sredstev). Po drugi strani odločna in pravočasna, premišljena dejanja pridelovalca storjena na podlagi analize predstavljenega sistema omogočajo prihranke pri vhodnih surovinah (pogonska goriva, fito-farmacevtska sredstva, gnojila,…), kar še dodatno povečuje konkurenčno prednost, obenem z manjšimi negativnimi posledicami na okolje.

Vaše pobude in vprašanja pošljite na jurij.rakun@um.si