CropInfra – Tulevaisuuden kasvintuotantotilan tuotanto- ja tiedonhallintainfrastruktuuri

Abstract

Viljelijän toimintaympäristö muuttuu nopeasti, ja yhteiskunta asettaa viljelylle yhä enemmän ja monimutkaisempia vaatimuksia muun muassa viljelyn ympäristövaikutusten sekä tuotettujen raaka-aineiden, laadun, turvallisuuden, tuotantotavan ja jäljitettävyyden suhteen. Samaan aikaan maatiloille kohdistetaan kasvavia tuotannon tehostamisvaatimuksia tuotantopanosten jatkuvan hinnannousun ja tuotteesta saatavan hinnan erotuksen puristuksessa. Viljelijöiden kapasiteetti ja hyvinvointi kyseenalaistuvat lisääntyneen henkilökohtaisen työmäärän ja toiminnan monimutkaistumisen seurauksena. Viljelijät hyödyntävät enenevissä määrin teknologiaa avustamaan työtehtävissä, ja ongelmaksi onkin muodostunut erilaisten tuotannossa käytettävien järjestelmien yhteensopimattomuus sekä puutteellinen koordinaatio, tiedon jakaminen ja liitettävyys. MTT:n CropInfra –hankkeessa tutkittiin ja kehitettiin edelleen aiemmissa tutkimushankkeissa tuotettuja tiedonhallinnan konsepteja uudeksi, käytäntölähtöiseksi kasvintuotannon tuotanto- ja tiedonhallintainfrastruktuuriksi. Hankkeen konkreettisena pilottina MTT Vakolan maatilalle Vihtiin rakennettiin uusi tiedonhallintainfrastruktuuri instrumentoimalla maatilan nykyiset pellot ja kalusto tarvittavilla tiedonkeruu- ja siirto- ja varastointilaitteistoilla. Infrastruktuurin yksityiskohtien määrittelyissä ja käytettävien teknologioiden valinnassa on käytetty hyväksi muun muassa muiden MTT:n tutkimusten ja tutkimusryhmien tutkimustapauksia. CropInfran ytimessä on Internet-palvelin, tietovarasto sensoriverkoilta ja työkoneilta saapuvalle paikkatiedolle, tietokanta aggregoidulle tilatiedolle sekä sovelluksia datan jalostamiseksi automaattisesti tiedoksi myös tosiaikaisesti. CropInfra noudattaa SOA (Service Oriented Architecture) periaatteita, ja sen palvelin on linkittynyt ulkopuolisten, maatilan tiedonhallintaa avustavien sovellusten palvelimiin standardoitujen tiedonsiirtorajapintojen kautta, niin pitkälti kuin sellaisia on määritelty. Tiedonhallintajärjestelmän avusteiset ominaisuudet, kuten tiedon analysointi, aggregointi, järjestely ja laskenta päätöksentekoa varten on toteutettu ns. pilvipalveluina. Maatilan olosuhteista mitataan ja dokumentoidaan tietoja ympäristöön sijoitetuilla kiinteiltä anturiverkoilla, kuten MAASÄÄ-verkosto, joista data siirretään langattomasti palvelimille. Liikkuvat työkoneet on varustettu mittausantureilla ja tiedonkeruuyksiköillä peltotöiden vaiheiden ja tehtävän työn paikkakohtaista dokumentointia ja tosiaikaista monitorointia varten. Tiedonsiirto työkoneista palvelimelle ja vastaavasti ohjeiden siirto takaisin työkoneille tapahtuu liikkuvan laajakaistan avulla. Näin alustasta muodostuu standardeja ja automaatiota hyödyntävä älykäs toimintaympäristö kasvinviljelytöihin sekä maatilakohtaiseen ympäristötiedon hallintaan. Rakennettu infrastruktuuri on alati päivittyvä, ja palvelee erilaisia projekteja tarjoten olosuhteet tulevaisuuden älykkään tuotannon tutkimiseksi ja kehittämiseksi.

Different Remote Sensing Data in Relative Biomass Determination and in Precision Fertilization Task Generation for Cereal Crops

“…Still new and massive field trials are needed in order to understand the relation between different quality factors of crops and their spectral reflectance. The suggestion for future PF research is to first have an overall data collection infra, such as Cropinfra (Pesonen et al 2012, Backman et al 2019, on top of that there is a need to improve data quality with accurate positioning and headland automation and then combine the entire system with field trial infrastructure, where the knowledge for thematic and temporal accuracy is gained and beneficial PF applications can be designed. A missing part of this chain will leave propagating uncertainties.…”

“…The determined error was the difference between the measured true position and the recorded position of the test unit at the same time. Data collection and synchronization were executed in National Instrument LabVIEW environment on a docked laptop used in our Cropinfra platform (Pesonen et al, 2012). The test drives were close to regular farming operations.…”

“…The foundations for this dissertation have long been built and the approaches in the related publications are a result of iterative works of the author. Challenges with the ISOBUS task execution were first been addressed in Suomi et al( 2006), Pesonen et al (2007), Ojanne et al (2009), , Nikkilä et al (2012b) and Pesonen et al (2012) and Nikkilä (2013). The overlapping work with farm machinery was introduced for example in Kaivosoja (2009) and .…”