Главная » Хабрахабр » [Перевод] Автодоилки и автоматические теплицы: как работает небольшая высокотехнологичная ферма

[Перевод] Автодоилки и автоматические теплицы: как работает небольшая высокотехнологичная ферма

Ферма Ривендейл в пригороде Питтсбурга служит лабораторией для применения технологий на небольших фермах


Каждая такая автодоилка стоит по $200 000

А доят их не люди, но роботизированные установки. Порядка 150 коров джерсейской породы, пасущихся в холмистой местности, принадлежащей ферме Ривендейл, расположенной в Балджере, в 40 км от Питтсбурга, носят ошейники, напоминающие фитнес-браслеты fitbit – они отслеживают их движения, схемы питания и процесс жевания.

Сенсоры и выдвижные металлические экраны контролируют температуру, влажность и количество поступающего внутрь солнечного света. Стоящая неподалёку теплица, занимающая площадь порядка 10 соток, где растут такие ингредиенты будущих салатов, как кудрявая капуста, рукола и молодая морковь, полностью автоматизирована. Комбайны, ориентирующиеся по GPS, дроны, спутниковые фотографии, датчики состояния почвы и суперкомпьютеры помогают растить еду для страны. А вскоре на ферме могут появиться небольшие передвижные роботы, которые будут инспектировать 3 гектара, засеянных овощами, растущими под открытым небом, и находить среди них больные растения и сорняки.
Фермерство в США становится всё более высокотехнологичным. Однако такие технологии в основном разрабатываются для крупных ферм, поля которых простираются, насколько хватает глаз.

Ферма Ривендейл, только что закончившая первый полный год своей работы, предлагает заглянуть в будущее технологий, которые будут доступными для мелких ферм.

На мелких фермах эффективность также в приоритете. Технология, предназначенная для больших ферм, направлена на увеличение урожая и снижение расходов. Но ещё технология может устранить тяжкий и рутинный труд – и такие условия могут убедить молодое поколение оставаться жить на фермах, вместо того, чтобы продавать их.

Специализированное хозяйство требует подхода мелкого масштаба, к примеру, мелких роботов, которых для Ривендейл разрабатывают учёные из расположенного неподалёку университета Карнеги-Меллон, и оборудования из расширяющегося ассортимента движения «медленные инструменты» – группы фермером и инженеров, разрабатывающих доступные инструменты для небольших ферм. Небольшие фермы обычно выращивают особые культуры на небольшой площади.

Владелец фермы Ривендейл, Томас Тул, говорит, что целью предприятия является создание «бутиковой, высокотехнологичной фермы, работающей благодаря технологиям, и выдающей превосходную еду».

Он также состоит в совете директоров Карнеги-Меллон. Ривендейл может позволить себе эту комбинацию передовых коммерческих технологий и научных экспериментов, поскольку Тул – миллиардер, владелец множества предприятий, инвестор в высокотехнологические стартапы и бывший кинопродюсер. Но Тул планирует, что ферма выйдет на самоокупаемость к 2020 году. Пока что он потратил на развитие Ривендейла несколько миллионов долларов.


Молоко, яйца и другие продукты с фермы Ривендейл, раскинувшейся на 70 га, поступают в избранные местные рестораны и отели.

Но её работа, как говорят эксперты, идёт в рамках общей тенденции, когда небольшие фермы изыскивают способы выращивания здоровой еды и домашнего скота, используя меньше ископаемого топлива, удобрений и переработанного корма. Поэтому Ривендейл может ставить больше опытов одновременно, чем другие фермы.

Нью-Йорк, один из активных сторонников применения экологически устойчивого сельского хозяйства на малых фермах. «Мы наблюдаем увеличение частоты использования современных технологий и инструментов на небольших фермах, и этот подход всецело принимается на ферме Ривендейл», — сказал Джек Альгиер, директор Центра еды и сельского хозяйства Стоун-Барнс, некоммерческой фермы из Покантико-хилс, шт.

Теперь там царит диверсификация – доят и разводят коров, выращивают овощи, кормовую кукурузу, куриц и даже пчёл. Тул купил эту землю в 2015 году, и в следующем году началось строительство.

Фермы в Америке многие десятилетия постепенно объединялись, и в 2017 году средний размер фермы составлял 179 га, согласно правительственной статистике. Вместе с пастбищами Ривендейл занимает 70 га. И более половины продукта, производимого в сельском хозяйстве, выдают самые крупные фермы, которых существует достаточно немного, и которые в среднем занимают по 1076 га.

Также продукты поступают бейсбольным командам Питсбург Пайретс и Питсбург Стилерс, частью которых владеет Тул. Молоко, яйца и другие продукты с фермы Ривендейл, раскинувшейся на 70 га, поступают в избранные местные рестораны и отели.


Сюзанна Мейер, главная по сельхозкультурам, описывает Ривендейл как «стартап» в том плане, что ферма началась с амбициозной идеи, с чистого холста земли и в духе экспериментаторства.


Панель автоматизации теплицы, управляющая температурой, влажностью и количеством света.

Если зайти в коровник Ривендейла, вы не встретите там людей – только коров, автоматическую систему подачи корма и три роботизированных автодоилки.

И здесь джерсейские коровы дают на 15% больше молока, чем в среднем по этой породе, причём содержание белка и молочного жира в нём больше, говорит Кристин Грэйди, главный управляющий фермы. В среднем ривендейлских коров доят по четыре раза в день, когда они чувствуют готовность, по сравнению с традиционным ручным режимом по два раза в день.

– А счастливые коровы дают больше молока и лучшего качества». «Они едят, когда хотят, лежат, когда хотят, и кормят, когда хотят, — сказала Грэйди.

У доильных станций расположен подкорм с ванильным вкусом, но коровы не могут постоянно кормиться вкусняшками. У коров уходит одна-две недели на то, чтобы привыкнуть к роботизированным автодоилкам и встроенным стимулам, говорит Родни Рэнкин, управляющий операциями доения. Датчики и весы – а вес коровы может ежедневно меняться на величину вплоть до 34 кг – не дают коровам с незаполненным выменем заходить туда.

Без использования технологий в Ривендейле потребовалось бы пять работников, а сейчас обычно хватает и одного.
Родни Ранкин, управляющий операциями доения.


Автодоилки появились уже давно, но их технология постоянно совершенствуется.

Лазеры направляют молокоотсосы на каждый из четырёх сосков. Когда корова попадает в стойло, её вымя моется при помощи вращающихся щёток. После этого вымя корове очищают йодом и паром. В среднем дойка длится по шесть минут.

Роботизированные доилки появились уже давно, но их технология постоянно совершенствуется, и требует ещё меньше действий со стороны человека, чем несколько лет назад.

Без них и автоматической системы кормления для работы в коровнике потребовалось бы пять работников, а сейчас обычно хватает и одного, сказала Грэйди. Каждый такой аппарат стоит по $200 000.

В некоторых европейских странах до 30% коров подвергаются машинному доению, а в США эта доля составляет всего 2%, как оценивает Мэтью Хаан, эксперт по технологиям доения из сельскохозяйственной программы Пенсильванского государственного университета. Автодоилки, использующиеся в Ривендейле, изготавливаются голландской компанией Lely, лидером индустрии.

Эти факторы поощряют европейских фермеров инвестировать в автоматизацию. Такой разрыв, сказал Хаан, в основном объясняется щедрой правительственной поддержкой в Европе, поддерживающей цены на молоко и высокие зарплаты работников лучше, чем в Америке.

Это, в частности, происходит благодаря изменению политики иммиграции, которая может создать недостаток рабочей силы на фермах. В США даже крупные производители с большим поголовьем коров в Калифорнии, где раньше работа была тяжёлой, уже начинают пробовать роботизированные доилки. Но пока что основными покупателями таких технологий являются небольшие предприятия, имеющие от 120 до 240 коров, сказал Стив Фрайд, менеджер по продажам Lely в Северной Америке.

Джордж Кантор, главный системный инженер из института робототехники Карнеги-Меллон, руководит в Ривендейле проектом разработки «роботов-скаутов», которые смогут распознавать больные растения и сорняки на овощных полях, и потом посылать уведомления на смартфон.

Кантор сказал, что для того, чтобы отличать здоровые растения от больных и сорных, они будут использовать компьютерное зрение и машинное обучение. Его команда осенью провела работу и сбор данных в полях, а затем на зиму переселилась в университетскую лабораторию.

При органическом выращивании пестицидов стараются избегать. Следующий шаг – избавление от сорняков. А чтобы выкопать и вырвать сорняк, требуется операции по захвату и удержанию стебля – Кантор сказал, что эта задача куда как более трудная, и прогресс в этой области идёт медленнее.

Сюзанне Мейер, главе по сельхозкультурам, очень нравится устройство для сбора урожая, двигателем которого служит аккумуляторная дрель, а также небольшой электрический культиватор [англ. Некоторые из используемых в Ривендейле техник больше похожи на хак, чем на высокие технологии. tiller], которого окрестили Тилли – один из вариантов реализации «медленных инструментов».


В работе фермы Ривендейл используются новые технологии, включая и роботизированную кормушку для коров.

Поэтому он занялся разработкой собственных, включая и Тилли, базовая модель которого продаётся по $495, и открыл бизнес Carts and Tools в городе Корваллис. Майкл Макгоуэн, бывший старший научный сотрудник в Лаборатории Лос-Аламоса, купил ферму в Орегоне десять лет назад, начал выращивать там овощи и обнаружил, что для малых ферм не существует доступных инструментов.

Компания Johnny’s Selected Seeds, лидирующий дистрибьютор оборудования для мелких ферм, за последние 10 лет увеличила свой бизнес в пять раз, говорит Адам Лемье, менеджер по продукту компании в отделе инструментов и расходных материалов.

artificial insemination], а не как цифровая магия [искусственного интеллекта]. Для большей части фермеров, занимающихся своим делом давно, AI расшифровывается, как «искусственное осеменение» [англ. Но новое поколение семейных фермеров с удовольствием принимает роботизированных помощников и приложения для смартфона.

«Они мыслят по-другому, пытаются понять, какое будущее ждёт их семейные фермы и как в него впишутся технологии», — сказал Джефф Айнсли, вице-президент Red Barn Consulting, консультирующей семейных фермеров.

Получив диплом в области молочных продуктов в Виргинском технологическом, Флори вернулся на семейную ферму в Дублин, шт. Один из них – Скотт Флори. Вайоминг, в 2009 году, с кучей идей по её модернизации.

Ферма остаётся под попечением семьи, ей управляет лично он, его жена Лаура и его родители, Дэйл и Дженет. С тех пор на ферме установили четыре роботизированных доилки от Lely, оснастили коров трекерами и удвоили количество коров, доведя до 240 голов, не увеличивая штат фермы.

«Без этих устройств меня бы в молочном бизнесе сегодня не было», — сказал Флори, которому сейчас 30.

Но, наблюдая работу Ривендейла в прошедшем году, он сказал: «В итоге начинаешь чрезвычайно уважать фермеров и то, что их труд тяжёлый и сложный. Хозяин Ривендейла, Тул, не сомневается, что когда-нибудь передовые технологии изменят малые фермы. Главное здесь – смешать в правильных пропорциях искусство и науку».


Оставить комментарий

Ваш email нигде не будет показан
Обязательные для заполнения поля помечены *

*

x

Ещё Hi-Tech Интересное!

Как изучение критической уязвимости DHCP в Windows 10 привело к обнаружению еще двух ошибок безопасности

Изображение: Unsplash А в некоторых случаях таких новых уязвимостей оказывается больше одной. Как было описано в предыдущей статье про CVE-2019-0726, иногда поиск деталей об уже известной уязвимости приводит к обнаружению новой уязвимости. Как всегда происходит при поиске уязвимостей, даже если ...

Быстрорастворимое проектирование

Люди учатся архитектуре по старым книжкам, которые писались для Java. Книжки хорошие, но дают решение задач того времени инструментами того времени. Время поменялось, C# уже больше похож на лайтовую Scala, чем Java, а новых хороших книжек мало. Увидим обзор типовых ...