Az Agrárgazdaság Gazdasági Erősségei
2022-ben az EU agrárszektora csupán a bruttó hazai termék 1,4 százalékát tette ki. 2005 és 2020 között az EU-ban az agrárhasználatú területek nagysága 37 százalékkal csökkent. Több mint 5 millió gazdaság hagyott fel az agrártermeléssel. Az EU-ban közel 4 millió ember dolgozik az agráriumban. Az agráriparosodás során a gazdaságok többsége nagy gazdaság, több mint 100 hektáros területtel rendelkezik. Kevesebb mint 6 százaléknyi agrárvállalkozás üzemeltet olyan gazdaságot, amely kevesebb mint 5 hektáros.
Összességében az agrárium egy kockázatokkal teli iparág. Az időjárás és a környezeti hatások, valamint az időjárási katasztrófák miatt nehéz pontos előrejelzéseket és tervezést végezni az agrárfolyamatok és a terméshozamok tekintetében. Az agrárszektorra vonatkozó támogatások célja ezen kihívások enyhítése.
Okos Agrárium az Európai Unióban (EU)
Az EU-ban az agrárhasználatú területek a teljes földterület körülbelül 40 százalékát teszik ki. Az agrárszektor bruttó termelési értéke 2021-ben 449,5 milliárd eurót tett ki. Ez magában foglalja a növénytermesztést (a teljes érték 55,3 százaléka), az állattenyésztést (36,3 százalék), az agrárszolgáltatásokat (4,8 százalék) és a nem agrár jellegű termékeket és szolgáltatásokat (3,6 százalék).
Az agráripar bruttó hozzáadott értékének átlagos részesedése az EU bruttó hazai termékében mindössze körülbelül 3,10 százalék volt. Ezek a számok nem tükrözik megfelelően az agrárvállalkozások nagy jelentőségét az élelmiszeripar beszállítói szempontjából. Ezenkívül nem egyértelműek az erőfeszítések az agrártermelés minőségének biztosítása és az egészséges táplálkozás előmozdítása terén.
Előrejelzések az IoT Növekedéséről az Agráriumban
Az OECD-FAO Agrárkilátások 2023-2032 szerint a globális népesség 7,9 milliárdról 8,6 milliárdra nő 2032-re. 2032-re a növekvő és gazdagodó globális népesség energia- és élelmiszerigényei várhatóan növelik az agrártermékek iránti keresletet.
A Precedence Research jelentése szerint a globális Internet of Things (IoT) piaca az agráriumban 2022-ben eléri a 13,61 milliárd USD-t, és várhatóan 2032-re körülbelül 33,57 milliárd USD-ra nő. 2023 és 2032 között 9,50 százalékos növekedés várható. 2032-re az IoT-alapú monitorozási szektor várhatóan meghaladja a 8 milliárd USD-t világszerte, míg az intelligens érzékelőrendszerek szektorának elérése várhatóan 3,2 milliárd USD lesz. Ezenkívül a globális mezőgazdasági drónpiac várhatóan meghaladja a 2,21 milliárd USD-t 2032-re.
2022-ben az Ázsia és Csendes-óceáni régió képviseli a legnagyobb bevételi részesedést a globális mezőgazdasági IoT piacon, körülbelül 44 százalékot. Az ‘Allied Market Research’ jelentése szerint a precíziós mezőgazdaság szektor 2021-re a legnagyobb szereplővé vált az agrár IoT piacon. A szoftver szektor jelentős szereplő a globális agrár IoT piacon 2021-ben, széleskörű hardver-vezérlő eszközeivel, köztük a hozamszenzorokkal, talajérzékelőkkel, vízérzékelőkkel és klímaérzékelőkkel, amelyeket a precíziós mezőgazdaságban, intelligens üvegházakban és halastavakban használnak.
Létezik-e Speciális Típusú Mezőgazdaság?
Nincs egyetlen speciális mezőgazdasági típus. Az agrárium egy iparág, ahol élelmiszereket, takarmányokat és mezőgazdasági termékeket gyártanak. Gyorsan világossá válik, hogy az agrárszektor számos alágazatból áll. Ezek az alágazatok közé tartozik a szántóföldi gazdálkodás, szőlőtermesztés, állattenyésztés, erdőgazdálkodás, halászat és akvakultúra, kertészet zöldségtermesztésre fókuszálva, agrártechnológia, műtrágya- és növényvédőszer-gyártók, élelmiszeripar, italipar, logisztika, kutatóintézetek és politikai intézmények.
Világos, hogy a digitalizáció integrálása a vállalatok és a vezeték nélküli IoT technológia számára, az IoT platformok és automatizálás megvalósításának céljából, nagy mértékben függ az agrárszektor egyes alágazataitól. Az olyan digitalizációs lehetőségek, mint az agrár ellátási lánc vagy az eszközkövetés használata elérhetők.
A Digitális Agráriroda
A gazdáknak számos jelentést kell készíteniük. Ezek közé tartozik a felhasznált növényvédő szerek és műtrágyák dokumentálása, az állatok egészségi állapota, a gyógyszeradminisztráció és a betakarítási folyamatok. Tanácsadó cégek specializálódtak a gazdák digitális agrárirodákra való áttérésének kísérésére. Az e-learning kurzusok bemutatják az első lépéseket a papíralapú iroda nélkül.
Ez a példa világosan mutatja, hogy az agrárium még nem lépett be az Ipar 4.0 korába. A gazdálkodás még mindig nagyrészt papíralapú. Azonban a gazdasági előrejelzések szerint az agráripar a jövőben a digitalizációs megoldások és a vezeték nélküli IoT technológia növekedési piacává válik. Szenzor-alapú megoldások nélkül a célzott öntözés, költségoptimalizált növényvédő szer alkalmazás, környezetvédelmi előírások és a talajminőség mérése nem lesz lehetséges. Az Okos Gazdálkodás IoT innovatív digitalizációs megoldásokat képvisel telematikai, felhőalapú számítástechnika és az Internet of Things terén.
Vezeték Nélküli IoT az Agráriumban: Korlátozott Elérhetőség?
Eddig az innovatív vezeték nélküli IoT megoldások inkább kivételek voltak, amelyek nagy figyelmet vonzottak, mivel céljaik annyira nyilvánvalóak: kevesebb víz felhasználása, kevesebb növényvédőszer alkalmazása, a hozam minőségének növelése és az állatjólét előmozdítása. Összességében a vezeték nélküli IoT technológia integrálása az agrártermelésbe kihívást jelentő feladat. Ezt a következő szakaszok fogják bemutatni.
A helyzet egészen más az agráripari egyéb területein, például a mezőgazdasági gépek gyártásában, az agrárnyersanyagok élelmiszerré történő feldolgozásában vagy a mezőgazdasági kémiai adalékanyagok gyártásában. Bár ezek az alágazatok közvetlenül kapcsolódnak az agráriumhoz, olyan iparágakban tartoznak, ahol a vezeték nélküli IoT megoldások már sokkal elterjedtebbek.
Ezek az iparágak az autóipar, a vegyipar, a logisztika (konténerkezelés, rakománykezelés) és az élelmiszeripar. A tiszta mezőgazdasághoz képest ezek az iparágak digitalizáltabbak és automatizáltabbak. Ezért az agráripar általános megítélése a vezeték nélküli IoT technológiák, digitalizáció és automatizálás szempontjából nagyon differenciált kell hogy legyen.
Termékek, Amelyeket az Agrárszektor Számára Terveztek
Az agráriumban fontos vezeték nélküli IoT megoldások és termékek kapcsolódnak a felhőalapú számítástechnikához, az IoT-hoz és a big data-hoz. Szenzoradatok, big data megoldások és IoT alapú rendszerek segítségével jelentősen optimalizálhatók az agrárvagyonkezelés, a konténerkezelés, a rakománykezelés és a hűtési lánc. Az eredmény a következő generációs IoT okos gazdálkodás. Ha elérhető a 5G, akkor a nagy mennyiségű adatok átvitele a mezőgazdasági területeken is garantálható.
Az Agrárium Jelentősége A Múltban és A Jelenben
Az agrárium az egyik legősibb termelő iparág az emberi történelemben. Az emberi történelem legtöbb részében az agrárium volt a fejlődés és az infrastruktúra fejlesztésének motorja. A logisztika és a kiskereskedelem elsősorban az áruk, agrártermékek és haszonállatok szállítására és cseréjére szolgált.
Az ipari forradalom során azonban az agrárium jelentősége csökkent, mint gazdasági szektor. Más iparágak és a szolgáltatási szektor egyre fontosabbá váltak a társadalom számára. Az organikus gazdálkodással az agrárium és a magas minőségű élelmiszerek előállítása ismét nagyobb jelentőséget kap, ezzel együtt az agrárium státusza is növekszik a társadalomban.
Gyakorlatban
2023 Kihívásokkal Teli Év Az Agráriumban
Példa 1: Agrárrobotok Terület-specifikus Precíziós Gazdálkodáshoz
A gazdák arra törekednek, hogy növeljék a hatékonyságot és csökkentsék a költségeket az emberek, állatok és gépek intelligens hálózatba kapcsolásával. Az agrártechnológia kulcsszerepet játszik ebben, mivel növeli a minőséget és a hatékonyságot, valamint megőrzi az erőforrásokat. Az agrárium digitalizálását az agrárrobotok fokozott használata, például precíziós gazdálkodás és talaj-ellenőrzött öntözés által hajtják.
A talaj- és időjárás-monitoring automatizált öntözőrendszerekkel kombinálva hatékony vízgazdálkodást tesz lehetővé, 30-50 százalékos megtakarítással. Az agrárrobotok, például a vezető nélküli traktorok, robotok, gyomirtók és drónok jelentősen csökkentik a költségeket és a munkaerőt. A gyomirtók kamerákat használnak a gyomok észlelésére, és célzott herbicidokat vagy elektromos sokkot alkalmaznak, míg a drónok adatokat gyűjtenek a növényekről és az állatokról.
Spektrális Elemzés és Növényi Anyagcsere
A Fraunhofer Gyárüzemi és Automatizálási Intézet (IFF) modern érzékelő megoldásokat kutat az agráriumban. Célja az ökológiai fenntarthatóság és hatékonyság növelése, a fókuszban pedig az ökoszisztéma áll.
Ennek eredményeként a kutatók bemutatják a „HawkSpex” technológiát, egy adaptív intelligens érzékelőrendszert. Ez a technológia laboratóriumi elemzés nélkül rögzíti a növények állapotát. A technológiát a „BigGrape” projektben tesztelték a szőlészetben. A megoldás szívében a puha érzékelők, más néven virtuális érzékelők állnak. Ezeket hardveres érzékelők és szoftveres kiértékelések gépi tanulási módszerekkel történő kombinálásával hozzák létre. Ezek nemcsak a látható fényt, hanem az infravörös és ultraibolya sugárzást is észlelik. Az intelligens spektrális elemzések rögzítik a növények egészségi állapotát.
Az eredmény egy „spektrális ujjlenyomat”. Ebből egy matematikai algoritmus számítja ki a növények anyagi összetételét. Egészségi állapotuk szerint különböző anyagokat termelnek, amelyek a spektrális elemzés segítségével válnak láthatóvá. Más paraméterek, például vízhiány vagy kártevő fertőzés szintén rögzíthetők a növényi anyagcsere nem invazív mérése révén.
Digitális Állatgazdálkodás Szenzorokkal és MI-vel
A Bajor Állami Mezőgazdasági Kutatóközpont „DigiMilch” projektjében érzékelőket használnak az állatok egészségi állapotának rögzítésére. Az állatok egészsége, és így a gazdasági siker, az állatok egészségétől függ. Az állatok valós idejű monitorozásával a beteg állatok korai stádiumban észlelhetők.
A haszonállatok érzékelő rendszerekkel vannak felszerelve. Ezeket általában az állat fülére, nyakára vagy lábára rögzítik. Olyan paramétereket mérnek, mint a lépésszám, fekvési idő, állási idő, rágási idő, evési idő, testhőmérséklet és ivási ciklusok száma. Az összegyűjtött adatokat valós időben továbbítják okostelefonra vagy számítógépre.
Az MI-asszisztens rendszerek értékelik az adatokat. Ha a rendszer szabálytalanságokat észlel, például hosszabb fekvési időt, csökkent mozgást vagy testhőmérséklet-csökkenést, riasztást ad. A gazdák az összes rögzített adatot helyben, a farm számítógépein, vagy inter-farm hálózatba kapcsolt rendszerekben tárolhatják. Az inter-farm hálózatok lehetővé teszik az adatok hozzáférését jogosult harmadik felek, például külső tenyésztő szervezetek vagy tanácsadók számára.
A mesterséges intelligencia fontos szerepet játszik a növekvő adat-hálózatok értékelésében, hogy következtetéseket lehessen levonni az állatok állapotában bekövetkező változásokról. Az MI segítségével korai stádiumban észlelhetők az egészségügyi problémák, például táplálkozási problémák vagy csökkent termékenység.
Miniatűrizált Lítium-ion Akkumulátorok Gyártása a Fraunhofer-IZM Által
A Fraunhofer IZM mini akkumulátorokat fejleszt a legkisebb alkalmazásokhoz.
Rovarmonitorozás RFID-vel
A Berlinben működő Fraunhofer Intézet Reliability and Microintegration (IZM) Sens4Bee közös kutatási projektjében a méheket apró adat hátizsákkal látják el, amely tartalmaz egy 2 x 2 milliméteres mikroakkumulátort, RFID címkét, adatgyűjtőt és integrált érzékelőket. A hátizsák összesen 10 milligrammot nyom, és biokompatibilis ragasztóval van rögzítve a méhhez. Az akkumulátor napkollektor és energia előállítás révén töltődik.
A projekt célja az, hogy adatokat gyűjtsön arról, hogyan befolyásolja a klímaváltozás és az intenzív mezőgazdaság a méheket, és mely tényezők hozzájárulnak a méhpusztuláshoz.
Körkép
Az IoT szerepe az Agráriumban
Bár az agrárium iparosodása továbbra is fejlődik, és az egyes gazdaságok mezőgazdasági területei egyre nagyobbá válnak, az innovatív digitalizációs megoldások csak szelektíven kerülnek integrálásra. Az agrárium jelenleg számos kihívással néz szembe, többek között a terméshozamok bizonytalanságával, a költségek robbanásszerű növekedésével, és az ipari termékekből származó növekvő versennyel. A gazdák jelenleg árnövekedéssel, támogatási rendszer változásokkal, utódlási problémákkal és nem utolsósorban hálózati bővítéssel küzdenek.
A telematika, okos gazdálkodás, metaverzium, robotika, mesterséges intelligencia vagy RFID-alapú megoldások az agráriumban kivételnek számítanak. Számos alkalmazási terület, az élelmiszer-logisztikában végzett hőmérséklet-ellenőrzéstől kezdve a konténerkezelésen, a gépek karbantartásán és szervizelésén át az AI-megoldásokig, amelyek célja a betakarítási kockázatok csökkentése, az innovatív kutatás és fejlesztés célkitűzései közé tartozik.
A példák azt mutatják, hogy a vezeték nélküli IoT technológiák már bizonyos területeken megvalósulnak. Ezek a megoldások leggyakrabban a logisztikai szektorban, a gépiparban és az élelmiszertermelésben találhatók meg. A szenzor-alapú megoldások a növénytermesztésben vagy az állattenyésztésben ígéretesek, de a hardveres és szoftveres telepítés szempontjából is komplexek. Összességében az agrárium olyan iparág, ahol számos vezeték nélküli IoT megoldás lehetséges.
Okos Gazdálkodás 5G-vel, MI-vel és Big Data-val?
A kutatások szerint a vezeték nélküli szenzorhálózatokat és IoT szenzorokat elsősorban olyan környezeti paraméterek mérésére használják, mint az időjárási adatok (hőmérséklet, páratartalom, csapadék valószínűsége) és a talaj szárazsága. Léteznek olyan szenzorok is, amelyek az állatok egészségi adatait monitorozzák. A legújabb kutatási megközelítések azokra beágyazott rendszerekre összpontosítanak, amelyek olyan paramétereket mérnek, mint az enzimek vagy nukleinsavak.
A szenzorok által gyűjtött adatokat a mérés után úgynevezett csomópontokhoz vagy érzékelő csomópontokhoz továbbítják. A továbbítás Wireless Wide Area Network (WWAN), WLAN, Bluetooth LE, Zigbee vagy LoRaWAN rendszereken keresztül történik. A kutatók az LPWAN technológiát és a 5G-t látják az IoT jövőbeni motorjaiként az agráriumban.
Forrás: ThinkWIOT
https://wiot-group.com/
Kihívások az Agráriumban 2024-ben
Várható Nehézségek
Elemzők egy újabb nehéz évet jósolnak az agráriumban 2024-re. A hatékonyabb élelmiszertermelés iránti nyomás növekszik, miközben a növekedési időszakok alatt a megfelelő csapadék mennyisége iránti bizonytalanság továbbra is fennáll. Az egyik legnagyobb kihívás az elkövetkező évtizedekben a világ növekvő népessége lesz. Jelenleg 8 milliárd ember él a bolygón. Az Egyesült Nemzetek Szervezete előrejelzése szerint a globális népesség 2030-ra 8,5 milliárdra, 2050-re pedig 9,7 milliárdra nő. Bár a népességnövekedés az utóbbi időben lassult, a mezőgazdasági termelékenység növelése elengedhetetlen a globális élelmiszerbiztonság biztosításához.
2014 óta évente rekordhőmérsékleteket mértek. 2022 volt az egyik legmelegebb év az időjárási feljegyzések kezdete óta, a globális átlaghőmérséklet 1,15 Celsius-fokkal haladta meg az iparosodás előtti szintet. A globális felmelegedés meghosszabbítja a növekedési időszakokat, ami elsőre előnyösnek tűnhet, azonban a hőhullámok és aszályok valószínűsége is növekszik. 2022-ben Európa nagy része túl száraz volt tavasszal, és ez a szárazság nyárra is áthúzódott.
2023-ban a gazdák emelkedő termelési költségekkel és csökkenő árakkal szembesültek. Az árak a növényvédő szerek esetében 24 százalékkal, a gombaölő szereké pedig 10 százalék körüli mértékben nőttek. Az olaj (akár 9 százalék) és a gáz (akár 47 százalék) ára is jelentősen emelkedett. A mezőgazdasági árucikkekkel való spekuláció és az agroüzemanyagok gyártása hozzájárul az árfolyam-ingadozásokhoz. Az árak emelkedése drasztikus keresletcsökkenést okoz, különösen a tejtermelők körében.
A modern mezőgazdaságban az új technológiák átalakítják a hagyományos gyakorlatokat. Míg olyan koncepciók, mint a Farming Metaverse, a számítógépes látás, a Digitális Ikertestvér és a Gépi Tanulás Agráriumban ígéretesek, integrációjuk a mezőgazdasági gyakorlatba még mindig korlátozott. A magas költségek, technikai komplexitás és a testreszabás iránti igény kihívások elé állítják a széleskörű alkalmazást. E kihívások ellenére a mezőgazdasági közösség felismeri e technológiák átalakító potenciálját. További kutatásokkal, fejlesztésekkel és együttműködésekkel az út a szélesebb körű alkalmazás felé egyre világosabbá válik, és ígéretes jövőt mutat, ahol a gazdaságok hatékonyabban, pontosabban és fenntarthatóbban működnek.
Kilátások és Jövőkép
Az okos gazdálkodás forradalmasítja a mezőgazdaságot azáltal, hogy fejlett technológiákat alkalmaz a gazdaságok hatékonyságának, termelékenységének és fenntarthatóságának javítására. Ennek egyik kulcsfontosságú eleme a mezőgazdasági újrahasznosítás, amely célja az erőforrások hatékony felhasználása és a hulladék csökkentése. Az RFID-technológia alkalmazásával a gazdaságok jobban nyomon követhetik és kezelhetik erőforrásaikat, a magvaktól kezdve a betakarítógépekig, és ezáltal ellenőrizhetik az újrahasznosítási folyamatokat is.
A jövőben speciális mezőgazdasági szoftverek és telematikai rendszerek lesznek alkalmazva az okos gazdálkodás keretében, amelyek segítenek a talaj állapotának, a növények növekedésének és az állattenyésztés optimális kezelésében az adatok pontos rögzítésével és elemzésével. Ezek a technológiák lehetővé teszik a gazdaságok hatékony nyomon követését, ahol az állatok mozgását és egészségét, valamint a talaj, a növényzet és az időjárási adatok állapotát valós időben lehet monitorozni.
Az okos gazdálkodás integrálása a „okos város” koncepcióba új, és kibővíti a városi mezőgazdaság potenciálját azáltal, hogy lehetővé teszi az élelmiszertermelés hatékony és fenntartható integrálását a városi struktúrákba. Így a mezőgazdaság a városi ellátási lánc részévé válik, amely lerövidíti a szállítási útvonalakat és növeli a termékek frissességét.
Összességében az okos gazdálkodás hidat épít a hagyományos mezőgazdaság és a modern technológiai megoldások között, javítja a mezőgazdasági ellátási lánc digitalizációját, és elősegíti a fenntartható gyakorlatokat, amelyek kulcsfontosságúak a 21. század kihívásainak kezelésében.
Ipari Trendek az Agráriumban
Az ipari trendek fontossága az agráriumban az utóbbi években rendkívüli mértékben növekedett, és alakítja a gazdaságok működését ma. Az egyik kulcsfontosságú trend a big data-val végzett gazdálkodás, amely lehetővé teszi hatalmas mennyiségű mezőgazdasági adat gyűjtését és elemzését. E data felhasználásával a gazdák megalapozott döntéseket hozhatnak, maximalizálhatják a terméshozamot és hatékonyabban használhatják fel az erőforrásokat, ami fenntarthatóbb és nyereségesebb gazdálkodáshoz vezet.
Egy másik jelentős trend a Farming Metaverse, egy virtuális környezet, amely lehetővé teszi a gazdák számára, hogy digitálisan szimulálják és optimalizálják gazdaságaikat. Az Agriculture Digital Twin technológia használatával a gazdák digitális másolatokat készíthetnek a földjeikről és gépeikről. Ezek a digitális ikrek értékes betekintést nyújtanak, és lehetővé teszik különböző forgatókönyvek tesztelését, mielőtt azokat a valóságban alkalmaznák. Ez javítja a tervezést és csökkenti a hibák kockázatát.
A big data szerepe az agráriparban is jelentős hatással van a mezőgazdaságra. A piaci adatok, az időjárási előrejelzések és a talajinformációk elemzésével a gazdaságok alkalmazkodhatnak stratégiáikhoz és versenyképesek maradhatnak. Az agrár IoT megoldások, azaz hálózatba kapcsolt eszközök és szenzorok lehetővé teszik a mezőgazdasági folyamatok pontos monitorozását és irányítását. Ezek a technológiák segítenek az öntözés optimalizálásában, a talaj egészségének nyomon követésében, és a műtrágya és növényvédő szerek felhasználásának minimalizálásában.
A 5G Smart Farming forradalmasítja a mezőgazdaságot azáltal, hogy nagy sebességű internetkapcsolatokat biztosít, amelyek javítják az IoT eszközök közötti kommunikációt. Ez lehetővé teszi a mezőgazdasági tevékenységek valós idejű monitorozását és irányítását, valamint elősegíti az automatizációt és hatékonyságot.
A gépi tanulás az agráriumban szintén fontos trend. Az algoritmusok segítségével végzett mező elemzés lehetővé teszi a terméshozam, a kártevőfertőzés és a talaj termékenység előrejelzését. Ez segít a gazdáknak proaktívan cselekedni és folyamatosan javítani termesztési módszereiket.
Az e-learning az agráriumban szintén fontos szerepet játszik. Hozzáférést biztosít a gazdák számára oktatási forrásokhoz és képzésekhez, amelyek segítenek megérteni és alkalmazni a legújabb technológiákat és legjobb gyakorlatokat. Ez elősegíti a tudás terjesztését és hozzájárul a mezőgazdaság modernizálásához.
Végül, a számítógépes látás alapú gazdálkodás forradalmasítja a mezőgazdasági területek monitorozását. Kamerák és képfeldolgozási technikák használatával korai szakaszban észlelhetők a gyomok, kártevők és növényi betegségek. Ezek a technológiák lehetővé teszik a pontos és célzott kezelést, ami egészségesebb növényeket és magasabb hozamot eredményez.
