Управлять битами и байтами
Работа с информацией в точном земледелии
Чтобы точное земледелие не оставалось просто модным выражением, для него нужно готовить, увязывать и перерабатывать данные. Данные должны быть надежно защищены, в кратчайшие сроки доступны для всех заинтересованных лиц, которым доступ разрешен, и обязательно восприниматься техникой разных фирм в хозяйстве. Об имеющихся слабых местах практического применения обработки данных для точного земледелия рассказывает Хаген Пиотрашке, «Агри Кон ГмбХ» (Аgri Соп GтbН), п. Яна (ФРГ). Он также представляет систему мероприятий по управлению данными.
«Онлайн» или «оффлайн»
Управлять всеми агротехническими операциями на основе агрономических параметров нужно не только для правильного проведения повседневных работ, но и по экономическим соображениям. Каждое действие должно осуществляться строго по потребности, которая, в свою очередь, ориентируется на заданные параметры (например, содержание питательных веществ в почве/растениях). Точное земледелие - это значит: верное средство в требуемые агротехнические сроки в необходимом количестве и в нужном месте! Определение задаваемых агрономических параметров должно осуществляться на возможно большей площади и совпадать примерно по времени с агротехническими мероприятиями.
Поэтому приемы, позволяющие в одном рабочем процессе совместить регистрацию агрономических параметров и управление агротехническими мероприятиями, предпочтительны и широко распространены. Они реализуются системой реального времени («онлайн»-системой) и отличаются тем, что их применение не требует от пользователя прямого менеджмента данных. Система самостоятельно с помощью сенсоров проводит необходимые измерения и обрабатывает их результаты, генерирует управляющие сигналы и передает их на определенный исполнительный элемент (например, разбрасыватель удобрений). Отсутствует необходимость в передаче, преобразовании и сохранении данных «от руки» (рис. 1). Формируемый при такой работе регистрационный массив данных (лог-файл) может быть изъят из замкнутой системы онлайн и использован в качестве информационного дополнения к агротехническим мероприятиям. В логфайле зафиксировано, какое средство, когда, где и в каком количестве было внесено. В противоположность этому существуют приемы точного земледелия, которые предусматривают пространственные и/или временные «разрывы» в технологической цепи между сенсорами и исполнительными элементами. Такие приемы реализуются «оффлайн»-системами. Типичным примером является дифференцированное внесение основного удобрения. При этом сначала производятся отбор почвенных образцов и их лабораторный анализ, с тем чтобы на основе полученных данных разработать план дифференцированного внесения удобрений и так называемую карту внесения удобрений (массив данных, отражающий разделение площади на растровые ячейки с расчетной нормой внесения удобрения). В дальнейшем карта используется в работе с исполнительными элементами. Для преодоления «разрывов» технологической цепи нужна передача данных, чаще всего в виде отдельных файлов. Во многих случаях требуется ручная работа (сохранение, копирование, ввод данных, конвертирование), которую аграрий должен производить сам или поручить агросервисному предприятию.
Каждое «место запрограммированного разрыва» повышает риск того, что соответствующий агроприем или вообще не будет проведен или будет проведен позднее в менее благоприятные агрономические сроки. Маленькая флеш-карта, которая в конце рабочего дня остается в кармане рабочих брюк и далее оказывается не в служебном компьютере, а в стиральной машине, в экстремальном случае может привести к полному краху всего технологического процесса. Производители и поставщики оборудования для точного земледелия в принципе должны быть заинтересованы в том, чтобы их продукция имела минимальный уровень брака и функционировала бы независимо от воздействия внешних факторов. Однако, к сожалению, до сих пор на практике это возможно и оправданно только при агротехнических приемах, для которых задаваемые параметры можно определить с помощью достаточно удобных в использовании и соразмерных с рабочей шириной захвата сенсоров. Для некоторых свойств почвы, на которые ориентируются в Precision Farming при внесении основных удобрений, обработке почвы и уходе за посевами, практически пригодных сенсоров не существует. В этом случае дифференцированное землепользование обеспечивается с помощью «оффлайн»-системы.
Управлять или делегировать управление?
В «оффлайн»-системе - например при дифференцированном внесении основного удобрения - зачастую необходимо взаимоувязывать множество различных данных. Это могут быть, например, географические координаты и лабораторные анализы почвенных проб, предшествующий или ожидаемый вынос элементов питания (на основе картирования урожайности и плана технологии возделывания), а также поступление питательных веществ (на основе данных лог-файла по дозам внесения удобрений на элементарных участках поля). Пользоваться подобными данными следует в течение длительного времени, структурируя их по времени, месту и агрономическому значению. Обычно для этого служит электронная картотека полей. Некоторые производители уже обеспечили выполнение функций, необходимых в Precision Farming: например, в рамках расширения ГИС. Правда, вопреки некоторым многообещающим маркетинговым заверениям типа «щелкнул мышкой и результат готов» значительно возросшую сложность соответствующей программы невозможно спрятать за автоматическими приспособлениями, ассистентами и интеллигентным интерфейсом. Напротив, при ежедневной регистрации агротехнических приемов на всей имеющейся площади этапы выполнения программы - например, при агрономически обоснованном дифференцированном внесении удобрений - имеют значительно более высокую степень сложности. Осложняет дело и ориентация некоторых поставщиков программного обеспечения на определенных изготовителей сельскохозяйственных машин. Многие предприятия с не совсем «одноцветным» парком машин и орудий сталкиваются с проблемой отсутствия или несовместимости интерфейсов, а также форматов данных и файлов. Поэтому несложные и экономичные возможности хотя бы частичной передачи менеджмента данных Precision Farming специализированным предприятиям могут быть интересными для большинства пользователей. Однако для этого необходима, в первую очередь, подходящая инфраструктура данных, имеющая следующие характеристики:
-
обслуживаемая независимым и квалифицированным провайдером центральная база данных (доступность, защита и сохранность информации),
-
гарантированная сохранность данных пользователя и регулирование доступа на чтение и/или запись для других пользователей (например, сотрудников, консультантов, провайдеров) и
-
независимые от изготовителя поддержка и совместимость интерфейсов или форматов данных и файлов.
Самостоятельно подготовить такую инфраструктуру данных решило предприятие «Агри Кон ГмбХ», уже многие годы оказывающее услуги до «последней мили» в сфере точного земледелия. Соответствующий портал Интернета, представленный на выставке «Агри-техника-2007» и находящийся с тех пор в экспериментальной эксплуатации, в скором времени будет доступен не только постоянным клиентам фирмы «Агри Кон ГмбХ» (почвенные сканеры, отбор образцов почвы, N-сенсоры или автопилоты), но и всем заинтересованным фермерским хозяйствам. Многоязычный интерфейс поможет пользователю осуществлять независимый от изготовителя техники ввод и длительное, надежное хранение структурированной информации, связанной с Precision Farming. Отдельные параметры могут предоставляться в весьма доходчивом виде другим пользователям для использования или обработки. Так, например, перед началом работы оператор получает карту разбрасывания удобрений для скачивания на флеш-носитель (SD-карта или USB флеш-драйв), но не имеет при этом полного доступа ко всем производственным данным предприятия. Таким же образом консультантам и специализирующимся на точном земледелии агросервисным предприятиям может быть поручена обработка определенной информации или ввод ее в производственный массив данных.
Золотые правила
Независимо от степени самостоятельной реализации производственным предприятием менеджмента данных Precision Farming и спектра используемых для этого инструментов всегда следует руководствоваться следующими принципами.
Обеспечивать быстрый доступ к данным и защиту их от потери!
- Для хранения наборов данных и их копий использовать разнообразные носители информации, разделенные по возможности пространственно и персонально (USB флеш-драйв или жесткий диск).
- Экспортировать данные в распространенных стандартных форматах (CSV, ESRI-Shapefile).
- Проявлять осторожность при использовании ограниченного доступа, системы кодирования и т. п.
- Избегать тотальной зависимости от отдельных сотрудников, компьютеров и компонентов программного обеспечения.
Больше внимания уделять ясности и порядку!
- Использовать единообразные, однозначные и по возможности самообъясняемые наименования каталогов, названия файлов, идентификаторов полей и атрибутов.
- Поддерживать систему структурирования данных по времени, месту и агрономическому значению (например, «урожайность» - по годам, в субкаталогах - по участкам) или соответствующую картотеку полей.
Более крупные предприятия к тому же должны обращать внимание на то, чтобы по возможности весь персонал был задействован в обязательном менеджменте данных, даже если в отдельных случаях это потребует повышения затрат на оборудование и обучение персонала.
Заключение
Современное растениеводство характеризуется ярко выраженным разделением труда и межхозяйственными связями. Полевые работы должны проводиться точно в срок в условиях неустойчивого равновесия между агротехническими требованиями и имеющимися в распоряжении ресурсами. Выполнение предъявляемых требований и в точном земледелии требует тщательного менеджмента данных.
Хаген Пиотрашке "Агри Кон ГмбХ" - НСХ, № 5, 2009, стр. 36...38
Подготовил и разместил консультант ФГУ РЦСК Пайков Д.Н.