V případě pěstování ovoce a zeleniny ve skleníku vyvíjejí čeští výzkumníci řešení, které včas odhalí případné riziko škod. Pomáhat zemědělcům tak bude třeba robotické rameno nebo chytrý software pro automatickou detekci patogenů a škůdců.
Na projektu spolupracují odborníci z Fakulty aplikované informatiky Univerzity Tomáše Bati ve Zlíně, ze společnosti NWT a z Farmy Bezdínek. Z Programu Trend ho podpořila Technologická agentura České republiky částkou přesahující 23 milionů korun.
Systém přesného monitoringu
Hlavním cílem projektu je sestavit systém precizního monitoringu rostlin se zaměřením na zdravotní stav a odhad sklizně v hydroponickém skleníku.
„Součástí tohoto systému budou robotické podsystémy pro skenování pěstovaného porostu a pro přenos multimediálních informací za využití virtuální reality. Dalším výsledkem výzkumu bude navržený software pro automatickou detekci patogenů a živočišných škůdců na rostlinách a také software pro podporu analýzy porostu pěstovaného ve skleníku,“ vysvětlil Petr Konvalinka, předseda Technologické agentury.
Vyvíjený systém je primárně zaměřený na hydroponické skleníky pro pěstování rajčat, a to především u velkých farem a zemědělských podniků. Jak to všechno bude fungovat?
Ve skleníku se bude na podvozku pohybovat robotické rameno s několika kamerami, které budou průběžně hloubkově skenovat stav pěstovaných rostlin. Budou také schopné vybrat rostlinu, u které lze předpokládat horší zdravotní stav a následně naskenovat detailně některé její listy.
„Robotické rameno bude spojené s řídící jednotkou pro zpracování záznamu z kamery. Obraz bude v reálném čase přenášený do vzdáleného zobrazovacího zařízení. Komunikace bude obousměrná, v reálném čase bude možné ovládat pohyb robotického ramene s kamerami,“ uvedl Petr Janků z Ústavu informatiky a umělé inteligence Fakulty aplikované informatiky Univerzity Tomáše Bati ve Zlíně.
Softwarem proti škůdcům
Součástí systému pro podporu zdraví rostlin v hydroponickém skleníku bude tedy kromě robotického ramene i software pro detekci škůdců a chorob na listech.
Ten bude schopen za využití počítačového vidění, nových algoritmů a moderních metod umělé inteligence zpracovat předem pořízené fotografie listů zkoumané rostliny a následně provést detekci defektů odpovídajících napadení škůdci nebo chorobami.
„Pro sledování například vývoje populace polétavých škůdců v porostu se ve sklenících běžně používají lepové desky. Škůdci se na nich zachytí a jsou následně ručně počítáni, což je pracný a zdlouhavý proces. Lidské počínání je navíc náchylné k chybám,“ upozornil Václav Psota, rostlinolékař z Farmy Bezdínek.
Výzkumníci se proto jako první krok rozhodli tuto činnost zautomatizovat. Výsledkem spolupráce českých specialistů na pěstování rostlin a praktické využívání moderních technologií bude i software, který bude dlouhodobě sledovat produkci skleníku. Na základě vyvinutých algoritmů bude zároveň provádět predikci produkce rostlin a následně analyzovat odchylky v získávaných datech.
Celosvětové téma
Produkce potravin jakéhokoliv druhu s ohledem na její udržitelnost, ekologičnost a nenáročnost je důležitým celosvětovým tématem. Jídla přitom bude zapotřebí čím dál více, protože podle OSN by už v roce 2057 měla světová populace překročit deset miliard lidí. Orné půdy je přitom na Zemi jen omezené množství, kvůli klimatickým změnám jí navíc může ubývat.
Vývojem nových technologií se zabývá velký počet odborníků. A také u pěstování rajčat v hydroponických sklenících jde vývoj rapidně kupředu, zaměřuje se zejména na robotizaci. Doposud ale nebyly nové poznatky aplikované v praxi.
„Originalita našeho řešení spočívá v modularitě systému, která zvýší jeho dostupnost s ohledem na technické a finanční možnosti jednotlivých pěstitelů,“ uvedl Petr Janků z Univerzity Tomáše Bati ve Zlíně.
Výzkumníci nyní dokončují první funkční vzorek robota pro pohyb ve skleníku. Následovat bude implementace všech navržených metod a algoritmů, učení neuronových sítí a ověřování výsledků. „V brzké době plánujeme vyzkoušet první model robota přímo v prostředí testovacího skleníku,“ dodal Janků.
Precizní zemědělství
Experti z Mendelovy univerzity v Brně nedávno potvrdili, že se tzv. precizní zemědělství stále více prosazuje na českých polích. Jde například o navigace propojené přes družice typu GPS, Glonass nebo Galileo, které se staly standardní výbavou mechanizace, stejně jako senzory pro mapování výnosů u sklízecí techniky.
Pěstitelé neustále hledají cesty, jak tuto techniku co nejlépe využít. Čím dál více zemědělských podniků také dávkuje hnojiva na základě výsledků mapování obsahu živin v půdě nebo hodnocení stavu porostů pomocí spektrálních měření.
Vojtěch Lukas z Ústavu agrosystémů a bioklimatologie Mendelovy univerzity na druhou stranu upozornil, že zavádění technologií precizního zemědělství je spojeno se zvýšenými náklady na pořízení moderní zemědělské techniky, nebo využití pokročilých služeb externími dodavateli.
„Mělo by jít tedy v první fázi primárně o doménu větších zemědělských podniků. Hledání různých alternativ na trhu a důslednější využívání nově pořízených technologií ale pozorujeme už i u menších společností a rodinných farem,“ uvedl Lukas.
K zavádění nových technologií mají blíže mladší uživatelé. Podle vědce metody celoplošného sběru a strojové zpracování dat umožňují částečně kompenzovat nedostatek zkušeností u čerstvých absolventů. „Nejde ale jen o věk, podstatné je zapálení agronomů a ochota se inovacím věnovat,“ dodal Lukas.
Ideální české podmínky
Česká republika má podle něj pro zavádění novinek ideální podmínky. V porovnání s ostatními členskými zeměmi EU je zde více velkých zemědělských podniků s dostatečným kapitálem pro pořízení jinak nákladných technologií, které mají také vyšší výměru půdních celků.
To v kombinaci s členitostí půdních a klimatických podmínek a reliéfu terénu přináší vyšší prostorovou variabilitu zemědělských pozemků, což je vedle intenzity hospodaření další klíčový faktor rozhodující o úspěšnosti zavádění precizního zemědělství.
Odborníci odhadují, že se metody precizního zemědělství v českých podmínkách využívají na více než 15 procentech orné půdy. V budoucnu je doplní ve větší míře autonomní roboti, ať už jde o drony pro mapování pozemků, nebo o polní roboty vykonávající nejrůznější polní práce bez přímého řízení obsluhou.
