Scienty

Развитие мира происходит стремительно, но благополучие человека все еще тесно связано с успехами сельского хозяйства. Агропромышленный комплекс России по-прежнему остается одной из самых малоцифровой отраслей. Молодые исследователи в рамках федерального проекта Министерства науки и высшего образования «… » разрабатывают различные высокотехнологичные инновации, которые должны повысить эффективность ухода за растениями и животноводства. Платформа университетского технологического предпринимательстваНаш материал расскажет о том, как нейросети обучают распознавать болезни у растений, а роботы контролируют питание коров.

Диагност зеленых пациентов

Выпускники РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева Егор Каинов и Павел Воронков создали робота для быстрого выявления болезней овощных и ягодных культур в больших теплицах. Работу над стартапом молодые люди начали на третьем курсе обучения. Разработанная технология призвана повысить эффективность работы агрономов.

Новое изобретение назвали «Вавилов» в честь известного российского ботаника и селекционера Николая Ивановича Вавилова. Автономная платформа способна функционировать даже ночью и производит мониторинг в пять раз быстрее, чем человек. Точность рободиагностики превышает 90% благодаря исключению человеческого фактора.

Робот осматривает посадки автономно: платформа передвигается по теплице, а компьютерное зрение выявляет признаки заболеваний у растений. При тревожном внешнем виде посевов информация передаётся аналитической системе робота для принятия решения. Система поможет агрономам анализировать заболеваемость по накопленным данным и составлять прогнозы.

Робот освоил диагностику болезней клубники, помидоров и огурцов. В перспективе список культур расширится.

Для максимальной пользы разработки молодые ученые перед запуском проекта встречались с агрономами из больших тепличных комплексов и побывали в одном из них в Турове. Исследователи выявили три главных проблемы агрохозяйств: позднее обнаружение болезней растений из-за большой площади и нехватки специалистов, недостаточно частый и точный мониторинг, а также отсутствие информационной системы, замедляющей принятие решений по лечению посадок.

Проект выиграл конкурс «Студенческий стартап» проекта «Платформа университетского технологического предпринимательства» и получит грант в 1 миллион рублей. Закончится разработка промышленного образца робота.

«Цифровой глаз» на службе у селекционера

Пятеро студентов из Воронежского государственного технического университета и Воронежского государственного аграрного университета создали программу с применением «компьютерного зрения» и искусственного интеллекта для анализа семян.

Эта технология упрощает и ускоряет фенотипирование семян. Она будет полезна селекционно-семеноводческим компаниям и фирмам, занимающимся переработкой сельхозкультур. Благодаря этому подходу цена социально значимых продуктов, вошедших в корзину граждан нашей страны, снизится.

Создана начальная версия, которая работает. Планируется её совершенствование. Разработка стала финалистом конкурса «Студенческий стартап» и получила миллион рублей от Фонда содействия инновациям.

Стартап планирует в будущем соединить систему с дронами для анализа качества семян непосредственно на полях.

«Кормоконструктор» накормит коров

Студент магистратуры Алтайского государственного аграрного университета Иван Лопатин разработал автоматизированную систему для приготовления зерновых кормов для скота под руководством Виктора Викторовича Садова, заместителя декана инженерного факультета вуза. Житель сельской местности с детства увлекался технологиями, которые способны повысить эффективность ведения домашнего хозяйства.

Разработка, получившая название «Кормоконструктор», включает несколько измельчителей. В отличие от аналогов, измельчители режут траву и зерно вместо того, чтобы их дробить, что позволяет экономить энергию. Измельчители можно менять в зависимости от ингредиентов корма.

Инновация позволяет одновременно работать установками для разных видов сырья, что экономит время на замену насадок и ручное смешивание компонентов.

На аналогичных агрегатах приготовление 50 кг корма занимает 60 минут. На нашей установке тот же объем готовят за пять минут. При равной мощности (2,2 кВт) производительность нашей установки в четыре с половиной раза выше и составляет 2,3 тыс. кг/ч. — так говорит Иван Лопатин, сообщает пресс-служба Платформы университетского технологического предпринимательства.

Технология позволит мелким и средним сельхозпредприятиям применять натуральные корма, а не химические, которые ухудшают мясо.

Система испытана на двух фермах Косихинского района и в хозяйстве Ивана. Корм, произведенный на опытном образце «Кормоконструктора», уже продается. Готовятся документы для производства установок на Барнаульском станкостроительном заводе.

«АгроСпектр»: растениеводство нового поколения

Молодые исследователи Александр Колмачевский из Новосибирского государственного университета и Матвей Четвергов из Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого разрабатывают высокотехнологичную систему для обработки данных агрономических исследований с применением искусственного интеллекта в рамках стартапа «АгроСпектр».

Платформа предоставляет функцию цифровой селекции для фенологических и генетических исследований растений.

Подробнее об этом рассказала сама себе корреспонденту «Научной России». Александр Колмачевский.

«Система выполняет различные функции, — объяснил молодой исследователь. — В их число входят:

• внесение данныхПользователи могут просто добавлять новые записи, изменять и удалять существующую информацию. Они могут организовать созданные сорта и семена, объединяя их по результатам полевых исследований.
• визуализация данныхПлатформа оснащена инструментами для графического представления данных, помогающими пользователям анализировать и интерпретировать полученную информацию для проведения селекционных и агрономических исследований.
• мобильное приложение с офлайн-режимомВ неблагоприятных условиях, при отсутствии интернета, пользователи могут вводить информацию, а затем синхронизировать её после подключения.
• синхронизация данныхАвтоматическая синхронизация данных между мобильным приложением и веб-сервисом гарантирует актуальность информации.
• обработка и анализ данныхИнструменты обработки данных способны проводить статистический анализ и выявлять связи между параметрами сортов и семян, тем самым улучшая качество исследований.
• Средства для добавления информации из публичных источников и рукописных записей. Система позволяет просто добавлять имеющиеся сведения и расширять список видов. .

На российском рынке отсутствуют системы с таким же широким спектром возможностей. Обычно результаты агрономических исследований обрабатывают вручную или при помощи неспециализированных программ, что затрудняет глубокую аналитику.

В данный момент внимание сосредоточено на сборе исследовательских данных – фенологических, лабораторных и других, которые позволят анализировать информацию о сортах и посевах. Это даст возможность проводить детальные полевые исследования и оптимизировать селекционные и семеноводческие программы. Хранение и обработка данных также будут осуществляться удобно. — отметил Александр Колмачевский.

В ходе исследования исследователь рассказал о разработке мобильного приложения и его главных функциях. Мобильное приложение частично повторяет возможности веб-сервиса для создания, обновления и просмотра данных вне зоны доступа к интернету. Это адаптированный вариант сервиса, где пользователи получают доступ к каталогу сортов и своим посевам, а также к каталогу полевых исследований. Каталоги сортов и семян содержат информацию о фенологических признаках, пораженности болезнями, устойчивости к неблагоприятным факторам, оценке состояния посевов перед уборкой, урожайных показателях, лабораторном анализе и метеорологических данных. Каталог полевых исследований позволяет группировать высаженные семена в отдельные испытания, отслеживать изменения условий проведения испытаний, климатических факторов и свойств семян. .

Разработка будет полезна научным институтам, лабораториям и селекционно-семеноводческим компаниям. Проект победил в конкурсе «СТАРТ-ЦТ» и получил грант на НИОКР от Фонда содействия инновациям. Стартап стал резидентом Академпарка в Новосибирске и получил поддержку ведущих научных центров России. Разработчики планируют расширить возможности базы данных и выйти на международный рынок.

Плоды прогресса

Линара Мазинова, аспирантка Ставропольского государственного аграрного университета, и ее руководитель, кандидат технических наук, доцент Сергей Николаевич Антонов, разработали электрическое устройство для массового сбора плодов и ягод.

Автоматизированный сбор урожая мало распространен из-за громоздкости и низкой надежности существующих технологий. В России положение усугубляется отсутствием удобных отечественных разработок, а стоимость импортных устройств из Беларуси и Японии оказывается недоступной.

Ставропольская технология основана на линейном электромоторе. Это устройство отличается высокой энергоэффективностью, надёжностью и сравнительно невысокой стоимостью. Оно компактное и имеет малый вес. Мощность потребления в полтора-два раза меньше аналогов, а КПД выше на 10–20%, энергозатраты на 10–30% ниже. Еще одно преимущество — увеличенный срок эксплуатации.

В ноябре 2023 года проект стал победителем конкурса «Студенческий стартап» и получил грант на один миллион рублей. Это позволило авторам приобрести материалы и приступить к созданию опытного образца прибора. После готовности образца разработчики планируют испытать технологию в полевых условиях и перейти к промышленному производству устройства.

Сити-ферма на автомате

Стартап «АгроГидроАвтоматика», основанный студентами Астраханского государственного университета имени В. Н. Татищева, разработал систему автоматизации гидропонных установок.

Гидропонная система — удобный способ выращивать сельскохозяйственные культуры без земли и теплицы в ограниченном пространстве, например, квартире. Разработанная молодыми людьми, эта технология помогает городским фермерам сократить расходы на оплату труда и уменьшить влияние человеческого фактора при уходе за растениями. Умная система следит за состоянием растений и регулирует подачу питательных растворов в зависимости от ситуации.

Автоматика для гидропонных систем использует технологии интернета вещей и при этом обходится дешевле импортных аналогов. Проект удостоился гранта в 1,2 миллиона рублей от стартап-студии. 2FРазработку, созданную на базе Астраханского государственного университета в рамках Платформы университетского технологического предпринимательства, признали финалистом конкурса стартапов на Всероссийском форуме молодых ученых и предпринимателей в мае 2024 года. U—NOVUS в Томске. Благодаря той же студии 2F Молодые люди встретили первого клиента, довольного установленной программой.

Наука коровьей диеты

Выход молока в фермерских хозяйствах напрямую связан с питанием коров. Для контроля за поеданием упитанного скота — интеллектуальная система. CowDiet Разработан стартап «АгроКлик», связывающий студентов и выпускников СПбГУВМ.

Технология позволит поддерживать здоровье животных и оптимизировать затраты на корм, обеспечивая человеку более эффективный контроль над правильностью кормления коров и общим состоянием скота.

Чтобы контролировать состав корма, к кормомешалке присоединяют модуль с… Wi—FiУстройство считывает информацию о количестве загружаемых кормов и отправляет ее в приложение и облачный сервис. Специалист, получив и проанализировав данные, определяет задачи по кормлению и передает их механизатору. Сервис также формирует отчет о том, какой корм и в каком объеме получили различные группы животных.

Система может давать специалистам советы по питанию скота, что помогает сокращать расходы на его содержание. Например, в жаркую погоду или при высокой влажности коровы съедают меньше корма, чем обычно, из-за чего могут испортиться остатки. Разработка петербургских учёных решает эту проблему: анализируя микроклимат в стойле, система рекомендует корректировать план кормления.

Главный инвестор проекта — стартап-студия СПбГУВМ, основанная в рамках Платформы университетского технологического предпринимательства. Планируются испытания технологии на фермах Ленинградской области. Разработчики планируют усовершенствовать систему и приступить к контрактному производству.

Генеральный директор стартапа «АгроКлик» подробно рассказал корреспонденту «Научной России» о технологиях компании. Антон Сергеевич Максимов.

Основные модули системы мониторинга микроклимата и управления процессами в коровнике успешно разработаны и протестированы. — сообщил А.С. Максимов. — В ходе испытаний каждый модуль продемонстрировал исправность работы и выполнение основных функций.

• мобильное приложение Система поставляет пользователям задания и взаимодействует со своей базой данных, эффективно получая информацию и исполняя поручения; все же в настоящий момент нуждается в улучшении интерфейса REST. Средства связи приложения с сервером. Для передачи результатов выполненной работы обратно в систему.

• web—приложение Самостоятельно создаёт меню питания и доводит указания на смартфоны; продемонстрировало способность оптимизировать процедуры и облегчить общение с клиентами.

• все компоненты аппаратной частиВсе компоненты системы, в том числе датчики, работают исправно. Тензодатчики верно передают информацию, гарантируя точность измерений, что важно для наблюдения за состоянием животных.

• серверная часть Обеспечивает непрерывное функционирование системы, осуществляя передачу и обработку данных от всех модулей; серверная база стабильно выполняет все задачи и безотказно взаимодействует с программами для клиентов.

Система показала готовность к применению, но для полной интеграции нужно отладить взаимодействие мобильного приложения и сервера по передаче результатов выполняемых задач. .

Генеральный директор стартапа ответил на запрос корреспондента «Научной России» о системе наблюдения за микроклиматом в коровнике.

Информация о микроклимате в хлевном помещении обычно поступает от специальных приборов. — пояснил А.С. Максимов. — Эти системы наблюдения созданы для поддержания идеальных условий жизни животных и содержат различные виды датчиков для контроля показателей микроклимата.

1) температура воздуха Обеспечивает благоприятный температурный режим для живности, что существенно сказывается на её здоровье и работоспособности.

2) влажность воздуха Избыток влажности чреват затруднениями с дыханием и развитием грибка, а недостаток – сухостью дыхательных путей.

3) содержание аммиака и других газовВ состав выбросов входят аммиак и углекислый газ, которые могут оказывать отрицательное воздействие на дыхательные пути коров.

4) скорость и направление воздушных потоков Для циркуляции воздуха и свежего дыхания.

5) освещенность Свет воздействует на биологические часы животных и продуктивность молочного производства.

6) шум (для контроля стресса животных);

7) давление воздуха (для оценки общей динамики микроклимата).

Это реализуется следующим образом:

Датчики температуры и влажности размещают в различных отсеках молочного стана для получения точных показателей.

Газоанализаторы измеряют концентрацию аммиака, метана и углекислого газа в атмосфере у уровня головы коров.

Анемометры измеряют скорость воздушного потока и производительность вентиляционных систем.

Световые датчики регистрируют уровень освещённости, учитывая как солнечный свет, так и свет искусственных источников.

Интеграция данных в систему управления позволяет отслеживать показатель в режиме реального времени, анализировать их и запускать автоматические системы, например, вентиляцию, отопление или увлажнение воздуха.

Собрана информация передается в центральную систему управления, которая ее обрабатывает и сохраняет. Программа содержит функции анализа, построения графиков и оповещений о превышении показателей нормы. Использование технологий интернета вещей позволяет владельцам отслеживать состояние микроклимата дистанционно через мобильные приложения. Решение снижает стресс у животных, улучшает их здоровье и повышает производительность. .

А.С. Максимов рассказал о планах по развитию проекта. Специалисты намерены включить систему в группу программ для управления бизнес-процессами. 1CРазработчики стремятся автоматизировать учет на складах и упростить бухгалтерскую отчетность. Целью также является объединение всех модулей системы в одно суперприложение для удобного управления фермерским хозяйством. Внедрение и тестирование планируется провести в три этапа: пилотные испытания на нескольких фермах, коррекция программного обеспечения и интерфейса с учетом выявленных недостатков, а также распространение системы среди крупных комплексов с добавлением новых функций по запросам пользователей. Итоговым результатом станет платформа, упрощающая управление хозяйством и повышающая его доходность.

Доение с умом

Российским фермерам приходится сталкиваться с проблемой технологий, используемых в молочных хозяйствах. Традиционные доильные аппараты травмируют переднюю часть вымени, что приводит к маститу у животных. В России коров отправляют на убой через три-четыре лактации, а за рубежом их доят в среднем десять лет.

Молодые специалисты Санкт-Петербургского государственного университета ветеринарной медицины в рамках стартапа «Лактик» разработали доильный аппарат с искусственным интеллектом.
Эта разработка способна продлить жизнь животных и повысить качество молока, снижая затраты на лечение скота.
Как и проект «АгроКлик», эта разработка получила поддержку стартап-студии СПбГУВМ, созданной в рамках Платформы университетского технологического предпринимательства.

Источники

Комментарий А.С. Максимова

Комментарий А.А. Колмачевского

«ПрофОбразование». Стартап из Санкт-Петербургского государственного университета ветеринарной медицины разрабатывает приложение для кормления коров, которое испытывают хозяйства Ленинградской области.

Проект «Платформа университета технологического предпринимательства» на федеральном уровне. В Астраханском университете внедрили автоматизированную систему выращивания растений без почвы.

Проект «Платформа университета технологического предпринимательства» федерального масштаба. Студенты Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова разработали робота и нейросеть для диагностики заболеваний в теплицах.

Проект «Платформа университета технологического предпринимательства» федерального уровня. Студенты из Воронежа разработали нейросеть, предназначенную для анализа семян.

Проект «Платформа университета технологического предпринимательства». Студенты из России разработали программу для улучшения сельского хозяйства.

Проект «Платформа университетского технологического предпринимательства» федерального уровня. В Ставрополе создана компания, которая выпустила устройство для сбора урожая на промышленных полях.

Проект «Платформа университетского технологического предпринимательства». Студент из Алтая создал «Кормоконструктор» для увеличения производительности животноводства.

Проект «Платформа университетского технологического предпринимательства» федерального уровня. В стартап-студии Санкт-Петербургского университета водного транспорта запустили более 20 проектов, привлекая свыше 42 миллионов рублей.

Фото на превью: jcomp / фотобанк Freepik

Источник изображения на главной странице: user6702303 / фотобанк Freepik

Источники изображений в тексте: macrovector / фотобанк Freepik, freepik / фотобанк Freepik, fabrikasimf / фотобанк Freepik, freepik / фотобанк Freepik, aleksandarlittlewolf / фотобанк Freepik, freepik / фотобанк Freepik, senivpetro / фотобанк Freepik, jcomp / фотобанк Freepik.