Оборудование 10 Января 2020

Беспроводное хозяйство

Беспроводное хозяйство

Текст: В. Шапоров, руководитель направления, Центр развития телекоммуникационных решений, ГК «Техносерв»

Цифровые технологии открывают новые возможности для развития всех направлений экономики, позволяя ускорить производственный процесс, повысить эффективность управленческих решений и улучшить качество товаров и услуг. Все перечисленные преимущества в полной мере касаются, в том числе, сектора АПК.

В качестве одной из важнейших составляющих успешного развития цифрового направления в отрасли сельского хозяйства выступает использование технологий промышленного Интернета вещей — Industrial Internet of Things / Internet of Things, или IIoT/IoT. Прошлый год стал ключевым для подготовки массового запуска соответствующих услуг для частных и корпоративных пользователей в России.

ОСВОЕНИЕ СТАНДАРТОВ

С учетом специфики аграрной отрасли и высокой потребности применения решений Интернета вещей с автономным питанием особую значимость приобретает доступность на рынке технологий LPWAN, то есть Low Power WAN, — энергоэффективных сетей дальнего радиуса действия. Данное семейство стандартов можно разделить на две большие группы. В первую, для которой характерна работа в лицензируемом диапазоне частот, входят NB-IoT, eMTC, или CAT-M1, и EC-GSM, причем наиболее известным является первый тип связи. Он внедряется операторами в России и по всему миру и обладает выраженными технологическими преимуществами — гарантией надежности, безопасности и непрерывности передачи данных, а также низким энергопотреблением, позволяющим использовать устройства на базе NB-IoT до нескольких лет без замены батареи питания. В состав второй группы входят стандарты LoRa, Sigfox, NB-Fi и прочие, работающие в не лицензируемых интервалах частот, то есть в так называемом ISM-диапазоне. Они обладают схожими с NB-IoT характеристиками, но не требуют сертификации и получения разрешительных документов на оборудование. По мнению экспертов, со временем каждая из обозначенных технологий займет на рынке IIoT/IoT свою нишу, обусловленную техническими, экономическими и организационными условиями.

Сегодня рынок услуг цифрового сегмента в России активно развивается. Отмечаются коммерческие запуски беспроводных сетей на базе технологий LPWAN в обоих диапазонах частот, оптимизация и возрастающая доступность IIoT/IoT-устройств, начальное развитие и освоение платформ Интернета вещей с применением технологий больших данных и машинного обучения. Также с января 2018 года операторы получили официальное разрешение от Государственной комиссии по радиочастотам на использование под стандарт NB-IoT полосы в интервале от 453 до 2690 МГц. Все эти факторы в совокупности обеспечивают возможность широкого внедрения NB-IoT и других технологий LPWAN в сельское хозяйство, а также в транспортную, промышленную, энергетическую и другие отрасли.

РАЗВИТИЕ СЕТЕЙ

Следует отметить, что к началу 2019 года в России, первоначально в крупных городах, уже была обеспечена связь с учетом спе­цифики IIoT/IoT на базе технологии LPWAN, а также подготовлена основная инфраструктура для первичного сбора и обработки данных от соответствующих устройств. Поэтому дальнейшее становление сектора будет происходить за счет расширения покрытия, увеличения емкости с учетом потребностей бизнес-клиентов и частных пользователей для разных сценариев применения. В частности, с целью развития приложений для сектора АПК необходимо рассматривать построение специализированных сетей на базе технологии LoRaWAN или целевое расширение зоны покрытия мобильных операторов на основе NB-IoT. При этом в полях, лесах, карьерах и прочих местах, где пока отсутствует или не планируется связь LTE, стандарт NB-IoT не будет достаточно конкурентным по сравнению с LoRaWAN и другими сетями из семейства LPWAN, работающими в не лицензируемых диапазонах частот. Однако при условии экономической эффективности для оператора с учетом стоимости оборудования и ПО уже в недалеком будущем станет возможным обеспечение покрытия в полях за счет нескольких базовых станций, например LTE800 NB-IoT Stand-alone, в интересах корпоративных заказчиков.

1. Экосистема IoT

Сейчас на рынке технологий Интернета вещей имеется необходимый и широкий набор устройств для стандартов LPWAN в не лицензируемом спектре — LoRa, Sigfox, NB-Fi и подобных. В то же время чипсеты NB-IoT появились в продаже сравнительно недавно, причем сами приборы и инструменты на их базе еще проходят стадию оптимизации как по потреблению энергии, так и по универсальности и стоимости. Однако в декабре 2018 года компания Qualcomm представила новый многорежимный модем модели 9205 LTE для Интернета вещей с поддержкой NB2 (NB-IoT), LTE M1 (eMTC) и 2G/E-GPRS. Он предназначен для устройств с питанием от батареи и сроком службы от 10 лет. Данная схема является наглядным примером успешной эволюции цифровой технологии. Реализованные инновации имеют решающее значение для поддержки множества из шести миллиардов специальных IoT-устройств во всем мире, которые, как ожидается, к 2026 году будут использовать LPWA-подключение с низким энергопотреблением.

ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЯ

Системы LPWAN уже в ближайшем будущем имеют хорошие перспективы в отрасли сельского хозяйства, например в животноводстве с целью мониторинга состояния скота. Одно из интеллектуальных решений в этой сфере предназначено для обнаружения предпосылок возникновения болезней, нетипичного поведения особей в периметре комплекса или для удаленного контроля местоположения и состояния здоровья крупного рогатого скота, в том числе на пастбищах. Основой подобной системы являются сведения от многофункциональных смарт-бирок в сочетании с отслеживанием дислокации и видеоинформацией. Благодаря электронной метке, устанавливаемой в ухо животного, обеспечивается контроль температуры тела, за счет чего осуществляется диагностика заболеваний, физической активности, готовности к спариванию, потребления корма и воды. Кроме того, схема подразумевает хранение персональной информации — даты рождения, клички, сведений о прививках, загоне, времени последнего спаривания и прочего. Внедрение такой технологии позволяет решать целый спектр задач. Так, риски финансовых потерь минимизируются благодаря предупреждению возникновения заболеваний у животных и потери приплода, устранению хищений различного рода, оптимизации запасов кормов, биосырья и так далее. Помимо этого, за счет подобной системы можно повысить вероятность успешного оплодотворения поголовья, снизить количество несчастных случаев на предприятии и связанных с ними санкций и штрафов, а также увеличить производительность труда персонала.

2. Сравнение технологий LPWAN — скорость, покрытие, потребление электроэнергии, лицензирование

МОНИТОРИНГ В АГРОСЕКТОРЕ

В сферах высокоточного земледелия, управления угодьями и растениеводства также существуют хорошие возможности применения технологий IIoT/IoT. В частности, LPWAN позволяет выполнять мониторинг почвы — ее температуры, влажности и влагоемкости, что необходимо для оптимального полива и внесения удобрений, а также параметров окружающей среды земельных участков. С помощью подобных систем можно контролировать показатели хранения урожая в зерно-, овоще- и фруктохранилищах, распределение температуры и влажности в объеме продукции. Кроме того, LPWAN дает возможность вести учет ГСМ и сырья, в том числе семян, удобрений и агрохимикатов, на метр пашни по ходу движения транспортного средства, а также отслеживать с помощью спутниковой координации характеристики перемещения машин и корректировать расходы материалов при пробуксовке, холостом ходе и повышенных оборотах двигателя. В системе предусмотрена сигнализация о критических событиях, например выезде за пределы контрольной зоны, сливе топлива, пересечении границ территории. Технология подразумевает ведение графиков занятости персонала и оборудования или автоматизацию сценариев работы инженерных систем с учетом параметров окружающей среды. Таким образом, в хозяйстве реализуется круглосуточная диагностика узлов транспортных механизмов и всех элементов инженерных схем.

Области применения технологий IIoT/IoT в агропромышленном комплексе со временем будут расширяться, поскольку выгоды от их использования очевидны уже сейчас. В частности, они позволяют создать пространственный банк данных по земельным угодьям и посредством интеграции с сетью датчиков обеспечить автоматизированное управление технологическими процессами. Существенно повышается эффективность земледелия и растениеводства за счет внедрения комплекса геоинформационных, спутниковых систем ГЛОНАСС, интеграции сенсорной периферии с локальными схемами механизации транспортных средств и применения методов предикативной аналитики. Интернет вещей в АПК дает возможность минимизировать риски потерь сохраняемых агрокультур из-за нарушения режимов хранения, обеспечить потребительские качества продуктов, сократить случаи хищений на полях и повреждения посевов грызунами. Системы направлены на достижение экономии расходов на ГСМ, электроэнергию, воду, удобрения и агрохимическую продукцию на 20–30%, увеличение урожайности — на 10–15%, повышение производительности и результативность принятия решений — на 20%.

ПЕРСПЕКТИВНЫЙ СЦЕНАРИЙ

Все обозначенные примеры требуют использования развитых IIoT/IoT-платформ, которые контролируют работу устройств, а также собирают, хранят и обрабатывают данные с датчиков, сенсоров и прочих приборов. Для решения нетривиальных задач предикативной аналитики и составления корректных прогнозов в сельском хозяйстве, в частности в животноводстве, растениеводстве, высокоточном земледелии или управлении угодьями, необходимо применение технологий Интернета вещей с подключением больших данных и машинного обучения. Достичь указанных целей позволяют единая система, объединенная с платформой сбора и обработки сведений, или дополнительные модули комплексной структуры, работающие через открытый программный интерфейс приложения с собранной и упорядоченной информацией. Сегодня в России можно говорить о начальном этапе развития и освоения IIoT/IoT-платформ с использованием технологий больших данных и машинного обучения. При этом на рынке существует потребность в тиражируемых вертикальных решениях с понятными и положительными бизнес-кейсами наряду с мощными, универсальными, гибкими и адаптируемыми под нужды заказчика системами. Поиск оптимальных продуктов и поставщиков в этой области ставит сложные задачи перед игроками рынка и требует вовлечения в процесс опытных и грамотных компаний, включая отечественных системных интеграторов и разработчиков. При этом перспективы становления данного направления в нашей стране неплохие. Так, в декабре 2018 года вышел отчет о состоянии и развитии российского рынка IoT от IDC — одного из самых солидных мировых экспертных агентств. По данным специалистов компании, объем отечественного сегмента Интернета вещей в прошлом году достиг 3,67 млрд долларов. Они ожидают, что в течение следующих четырех лет инвестиции в IoT будут в среднем увеличиваться на 18% ежегодно. По прогнозам, к концу 2022 года расходы на данную сферу высоких технологий со стороны пользователей в нашей стране составят 7,61 млрд долларов. Безусловно, такой сценарий по годовому приросту является весьма перспективным и вполне может соответствовать реальным темпам. Следует отметить, что в его реализации и развитии рынка большое значение будут иметь государственные проекты цифровизации экономики и ее отдельных секторов, в том числе агропромышленного комплекса.

Популярные статьи