Rolnictwo XXI w. w chodzi w nową erę rozwoju, którą wyróżnia zastosowanie w produkcji roślinnej jak i zwierzęcej różnego rodzaju urządzeń pomiarowych. Do monitorowania warunków polowych jak i w budynkach inwentarskich oraz szklarniowych coraz częściej są wykorzystywane stacje pogodowe oraz różnego rodzaju czujniki polowe. Urządzenia te są zintegrowane są odpowiednim specjalistycznym oprogramowaniem, które wspiera producenta w podejmowaniu szeregu decyzji.
Automatyczne stacje pogodowe
Automatyczne stacje pogodowe AWS (Automatic Weather Station) to urządzenia, które można konfigurować praktycznie w dowolny sposób zależnie od potrzeb użytkownika. Najczęściej montowane przyrządy pomiarowe to: termometr, wiatromierz, deszczomierz, higrometr (urządzenie do pomiary wilgotności), barometr oraz pyranometr (pomiar promieniowania słonecznego). Mierzą one takie wartości jak: temperatura i wilgotność powietrza, punkt rosy (temperatura, przy której para wodna przy określonym ciśnieniu atmosferycznym ulega skropleniu), ilość opadów, wilgotność liścia, siła i kierunek wiatru, natężenie promieniowania słonecznego, promieniowania UV oraz ciśnienie atmosferyczne. Bardziej zaawansowane rozwiązania mogą być wyposażone w czujnik dokonujący pomiaru światła odbitego od roślin na podstawie czego określane są wskaźniki wegetacji roślin.
Źródłem zasilania stacji pogodowych są akumulatory ładowane przez panele słoneczne. Stacje są wyposażone w moduły umożliwiające bezprzewodową transmisję danych. W tym celu wykorzystywane są systemy łączności: GSM, LTE, WiFi, LoRaWAN, SigFox czy Narrowband-IoT (NB-IoT). Dane ze stacji drogą bezprzewodową są transmitowane do urządzeń odbiorczych lub chmury obliczeniowej w której znajduje się specjalistyczne oprogramowanie.
Ponadto stacje doposaża się w moduł GPS, który umożliwia jej lokalizację przez specjalistyczne oprogramowanie. Jest to istotne w przypadku integrowania kilku stacji w jeden system monitoringu. Ponadto lokalizacja GPS jest zabezpieczeniem przed potencjalną kradzieżą urządzenia.
Specjalistyczne oprogramowanie zawiera algorytmy obliczeniowe, które na podstawie pozyskanych danych umożliwiają dokonanie prognozy pogody na następny dzień jak i kolejne tygodnie. Należy pamiętać, że prognoza pogody dotyczy jedynie obszaru jaki znajduje się w zasięgu działania pomiarowego stacji. Zazwyczaj jest to kilka kilometrów. Jednakże zasięg badawczy stacji uzależniony jest od szeregu czynników w tym ukształtowania terenu.
Bardziej zaawansowane wersje oprogramowania oprócz prognozy pogody mogą wskazywać tzw. okna czasowe, (daty i przedziały godzin) w których rolnik może wykonywać zabiegi agrotechniczne z zachowaniem ich skuteczności (np. opryski).
Specjalistyczne oprogramowanie zawierać może także tzw. moduły chorobowe. Są to specjalne modele matematyczne, które wiążą warunki pogodowe z pojawieniem się chorób grzybowych. Programy te na podstawie wskazań ze stacji pogodowych dokonują oceny ryzyka wystąpienia zagrożenia chorobowego na danej plantacji. Jednakże w tym przypadku niektórzy producenci stacji pogodowych zalecają, by dane ze stacji pogodowej były dodatkowo analizowane przez specjalistów – fitopatologów.
Stacje pogodowe to nie tylko urządzenia instalowane na polu lub w sadzie. Są one także (w nieco innej konfiguracji) montowane w obiektach inwentarskich oraz szklarniach. W przypadku tych ostatnich zalecany jest montaż dwóch urządzeń. Jedna stacja pracuje wewnątrz szklarni, natomiast druga na zewnątrz obiektu. Parametry klimatu w szklarni ustalane są na podstawie wskazań z obu urządzeń.
Inteligentne czujniki polowe
Urządzeniami, które mogą być zintegrowane ze stacjami pogodowymi są sensory wyposażone w procesory. Urządzenia te nazywane inteligentnymi sensorami (ang. smart sensors), dzięki swojej rozbudowanej strukturze mogą realizować często bardzo złożone funkcje, pozwalając znacząco uprościć system pomiarowy. Inteligentne sensory mierzą szereg przydatnych w produkcji roślinnej parametrów takich jak: wilgotność, temperatura powietrza oraz gleby a także przewodność elektryczną gleby (EC) oraz zawartości jonów (VIC) w różnych częściach pola. Tego typu dane są przydatne na potrzeby nawadniania oraz w planowaniu nawożenia. Dla automatycznej obsługi instalacji nawadniających zastosowanie znajdują także tensjometry (irrometry) umożliwiające pomiar potencjału wody w glebie na różnych głębokościach. Niektórzy producenci oferują zestawy sensorów umożliwiające jednoczesny pomiar temperatury gleby, wilgotności objętościowej (VWC), pH oraz przewodnictwa elektrycznego gleby (Electric Conductivity). Sensory mogą być wyposażone w nadajniki GPS i sygnałów NB – IoT i LTE CAT-M, które umożliwiają transfer danych do aplikacji dostępnych na smartfonach i tabletach. W innych opcjach mogą być one bezprzewodowo lub poprzez kabel połączone ze stacją pogodową, która przekazuje dane do specjalistycznego oprogramowania.
Smart sensory stają się cennym źródłem informacji, które oprócz danych pozyskiwanych z dronów i satelitów oraz czujników umieszczonych na maszynach zasilają bazy danych systemów do zarządzania gospodarstwem rolnym.
