Интеллектуальные сенсорные технологии для экспресс – диагностики сельскохозяйственных культур

Інтелектуальні сенсорні технології для експрес-діагностики сільськогосподарських культурКлючевые слова
Информационные и коммуникационные технологии

Описание
Целью проекта является подготовка к серийному производству распределенных интеллектуальных биосенсоров с радиоканалом и мобильным считыванием данных для прецизионного земледелия, в первую очередь на Украине, а так же других стран, которые высказали заинтересованность во внедрении подобных систем в промышленное сельское хозяйство. Среди таких стран следует отметить Германию, Словакию, Болгарию, Румынию, Россию, Молдова, Малайзию и др. С помощью разработанных биосенсоров с радиоканалом и систем на их основе будут решены следующие задачи:
- экспрессная оценка бактериального поражения промышленных садов и плантаций сельскохозяйственных и лесных культур;
- оптимальное управление искусственным орошением сельскохозяйственных полей;
- внесение оптимальных доз биологически активных добавок и гуминовых веществ с целью повышения урожайности сельскохозяйственных культур;
- экспрессная идентификация бактериоза и вирусной инфекции промышленных садов.

Новизна инновации:
Для развития технологии экспрессного определения состояния растений методом индукции флюоресценции хлорофилла в условиях прецизионного земледелия нами предлагается разработать и подготовить к серийному выпуску распределенные интеллектуальные биосенсоры со встроенным радиоканалом. Принципиальное отличие предложенных сенсоров от автономных приборов состоит в том, что они предварительно размещаются на исследуемых растениях, а считывание данных происходит мобильными средствами одновременно в назначенные сроки по команде с удаленного мобильного компьютера. Таким образом, вместо дорогостоящих приборов, себестоимость которых составляет до 500 долларов США, будут использованы интеллектуальные сенсоры, себестоимость которых на первоначальных этапах не будет превышать 50 долларов США. За короткое время могут быть получены и обработаны сотни измерений с различных полевых участков большой площади, что актуально при быстрых изменениях климатических и техногенных факторов. При этом для размещения сенсоров может быть привлечен сотрудник невысокой квалификации.
Выполненные экспериментальные исследования подтвердили преимущества замены автономных биосенсорных приборов интеллектуальными биосенсорами с радиоканалом, объединенных в распределенную сенсорную систему сбора данных. Эти преимущества особенно важны, когда измерения производятся одновременно на больших сельскохозяйственных площадях.

Описание проблемы:
Быстрое и непрогнозируемое изменение климатических условий, и как следствие, невозможность использования статистических данных прошлых лет для прогнозирования урожаев продемонстрировали острую необходимость разработки новых моделей прогнозирования урожайности сельскохозяйственных культур и влияния на них изменения климатических условий. Эти модели базируются на использовании не статистических, а оперативных данных. Получение исходных данных в реальном времени для таких моделей служит основой для их использования. К таким данным относятся как данные дистанционного зондирования поверхности Земли, в частности, результаты космических наблюдений, так и данные от наземного оборудования про состояние растительного покрова. Следует отметить, что указанные данные так же важны для технологии прецизионного земледелия, которое так же оперирует моделями прогнозирования урожаев и используется для минимизации затрат, например водных ресурсов, удобрений и т.п., и максимизации получения урожая высшего качества.
Именно поэтому получение оперативной и объективной информации о состоянии растительного покрова в большинстве случаев становится основным фактором, который обуславливает дальнейшую стратегию по уходу за сельскохозяйственными площадями и принятию управленческих решений. Конечно, идеальным было бы получение информации об улучшении или ухудшении состояния сельскохозяйственных растений не постфактум, а в реальном времени. Это позволило бы избежать увеличения материальных затрат и сохранить урожай от возможных потерь.
Развитие электроники и телекоммуникационных технологий за последние 20 лет привело к тому, что во многих сферах деятельности человека начали разрабатываться и внедряться распределенные системы сбора и обработки данных с дистанционным беспроводным снятием измеренной информации. Они включают в себя интеллектуальные сенсоры, линии связи, передающую и принимающую аппаратуру, центральный диспетчерский пункт, в котором осуществляется сбор, накопление информации и выработка управленческих решений.
Поэтому разработка и подготовка к серийному производству недорогих распределенных интеллектуальных биосенсоров с радиоканалом и создание мобильных систем сбора данных на их основе для прецизионного земледелия является актуальной проблемой в области сельского хозяйства.

Стадия разработки:
Прототип с успешными лабораторными испытаниями

Потенциальные потребители, рынки:
Потенциальными потребителями разрабатываемого биосенсора с радиоканалом и системы сбора данных являются учреждения, которые работают в аграрном секторе, фермерские хозяйства, производители и распространители химических удобрений, гербицидов и биологических активных добавок; научно-исследовательские организации, учреждения Национальной академии аграрных наук Украины, экологические центры и организации защиты окружающей среды, а также учебные заведения биологического, экологического и сельскохозяйственного профиля.
По результатам исследований экспериментальных образцов автономного интеллектуального биосенсорного прибора предыдущего поколения для экспресс-диагностики состояния растений Институтом кибернетики имени В.М. Глушкова НАН Украины получено около двухсот заказов на изготовление этого прибора из таких стран, как Украина, Россия, Молдова, Болгария, Германия, Малайзия.