Farm management information system of agricultural equipment
Authors: Τσιρόπουλος Ζήσης 
Published: January 2025

Η γεωργία είναι ένα πολυπαραγοντικό σύστημα, όπου διάφοροι παράγοντες επηρεάζουν τις καλλιέργειες και το τελικό αποτέλεσμα των αποδόσεων, του κόστους και του κέρδους για τον αγρότη. Μέχρι σήμερα, οι αγρότες βασίζονται στην εμπειρία τους για τη διαχείριση των αγροκτημάτων τους. Αυτό όμως πρέπει να αλλάξει καθώς ο τομέας της παραγωγής τροφίμων καλείται να αυξήσει μέσα στις επόμενες δεκαετίες την παραγωγή του έως και 70% προκειμένου να καλυφθούν οι μελλοντικές διατροφικές ανάγκες του πληθυσμού της γης, ο οποίος προβλέπεται να αυξηθεί στα 9.6 δισεκατομμύρια μέχρι το 2050. Επιπρόσθετα, η αλλαγή του κλίματος, ο ανταγωνισμός για τη χρήση γης, η υποβάθμιση των εδαφών και η ανάγκη μείωσης των αρνητικών επιπτώσεων στο περιβάλλον, θα ασκήσουν επιπλέον πίεση στην αγροτική παραγωγή και στον εφοδιασμό του πληθυσμού με τρόφιμα. Κάτω από αυτό το πρίσμα η υιοθέτηση Τεχνολογιών Γεωργίας Ακριβείας, οι οποίες σχετίζονται με την αποτελεσματικότερη εφαρμογή των εισροών (σπόροι, λιπάσματα, χημικά προϊόντα, νερό, καύσιμα, εργασία), την αυξημένη ταχύτητα εργασίας, τη μείωση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων, καθώς και με τις καλύτερες αποδόσεις και ποιότητα των αγροτικών προϊόντων είναι μονόδρομος. Σήμερα, οι τεχνολογικές καινοτομίες των συστημάτων παρακολούθησης της απόδοσης των γεωργικών ελκυστήρων επιτρέπουν την ανάκτηση της κατάστασης και των δεδομένων τους μέσω του ISOBUS (Διεθνής Οργανισμός Τυποποίησης, 1997) και παρέχουν χρήσιμες πληροφορίες για τη βελτιστοποίηση των εργασιών. Σε συνδυασμό με το Παγκόσμιο Δορυφορικό Σύστημα Πλοήγησης (GNSS), παρέχουν βελτιωμένη διαχείριση αγροκτημάτων και λειτουργιών μέσω της χρήσης εκτεταμένων βάσεων δεδομένων για την υποστήριξη των αποφάσεων. Επιπρόσθετα, βρισκόμαστε στο μέσο της 4ης Βιομηχανικής Επανάστασης (Industry 4.0 – IR4), όπου αναπτύσσονται και χρησιμοποιούνται σύγχρονες έξυπνες τεχνολογίες σε διάφορους τομείς, συμπεριλαμβανομένης της γεωργίας. Μέσω αυτών των τεχνολογιών, οι εν κινήσει αισθητήρες τοποθετημένοι σε γεωργικά μηχανήματα και επιτόπιοι αισθητήρες IoT παρέχουν αναλυτικές πληροφορίες για το έδαφος, τις καλλιέργειες και τις περιβαλλοντικές συνθήκες. Μέσω των υπαρχουσών τεχνολογιών, ο σημερινός παραγωγός έχει στη διάθεση του πάρα πολλές λύσεις, δεν μπορεί όμως να κατανοήσει την ακριβή κατάσταση των καλλιεργειών του, όντας μπερδεμένος από τις πολλές και μη συνεργαζόμενες πηγές πληροφοριών που παρέχονται από διάφορα εργαλεία.Παρόλο που η κατάσταση αυτή, μοιάζει να είναι αποτέλεσμα των ραγδαίων εξελίξεων των τελευταίων ετών στον τομέα της τεχνολογίας, η ανάγκη για συλλογή και ομαδοποίηση των δεδομένων μιας φάρμας είχε προβλεφθεί και μάλιστα αρκετά νωρίς. Το 1976 δημιουργήθηκε το πρώτο Σύστημα Διαχείρισης Γεωργικών Εκμεταλλεύσεων (FMIS – Farm Management Information System), το οποίο χρησιμοποιήθηκε από 10.000 Καναδούς αγρότες, για την καταγραφή και τον προγραμματισμό των γεωργικών εργασιών, ενώ το πρώτο FMIS με ενσωματωμένους αλγορίθμους υποστήριξης αποφάσεων παρουσιάστηκε το 1986. Την δεκαπενταετία 2000-2015 η τεράστια εξέλιξη στους υπολογιστές και η εισαγωγή των έξυπνων τηλεφώνων στην ζωή του καθημερινού πολίτη οδήγησε στην δημιουργία πολλών FMIS οικονομοτεχνικού χαρακτήρα , ενώ από το 2015 έως και σήμερα η δυνατότητα που έχει δοθεί για δωρεάν πρόσβαση σε δορυφορικά δεδομένα μεγάλης ανάλυσης, έχουν βοηθήσει στη δημιουργία αρκετών FMIS που μπορούν να παράγουν χάρτες με την κατάσταση των καλλιεργειών (π.χ. ευρωστία - NDVI), καθώς και χάρτες μεταβλητής δόσης (π.χ. λίπανση). Όμως, 47 χρόνια μετά την πρώτη εμφάνιση των FMIS, και κάνοντας την αποτίμηση, μπορεί να αναφερθεί ότι η πρόοδος των FMIS δεν ακολούθησε σε ρυθμό τις τεχνολογικές εξελίξεις, με αποτέλεσμα να μην έχει δημιουργηθεί μέχρι στιγμής ένα FMIS ικανό να βοηθήσει πλήρως τους παραγωγούς στην διαχείριση των εκμεταλλεύσεων τους, καλύπτοντας κάθε πτυχή των καθημερινών καλλιεργητικών πρακτικών και φροντίδων που αυτοί επιτελούν.Στα πλαίσια αυτά, στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας ήταν η μελέτη της υπάρχουσας γνώσης για το FMIS και η ανάπτυξη ιδεών και εφαρμογών που μπορούν να συμπληρώσουν τα υπάρχοντα συστήματα και να καλύψουν τις απαιτήσεις των αγροτών. Μέσω της μελέτης αυτής, αναλύθηκε η παρούσα κατάσταση, ερευνήθηκαν οι μελλοντικές προοπτικές και εντοπίστηκαν οι ανάγκες των παραγώγων. Τα παραπάνω οδήγησαν στο σχεδιασμό και την υλοποίηση ενός πρωτοποριακού πληροφοριακού συστήματος διαχείρισης γεωργικού εξοπλισμού (Farm Machinery Management Information System – FMMIS), που στόχος του είναι να καλύπτει κάθε πτυχή των εργασιών ενός αγροκτήματος, σε επίπεδο υποστήριξης αποφάσεων, τεχνοοικονομικής ανάλυσης, και προβολής/ανάλυσης δεδομένων, ικανού να προσφέρει πλήρη αυτοματοποίηση ή υποβοήθηση των διάφορων καλλιεργητικών εργασιών. Το FMMIS δοκιμάστηκε και επικυρώθηκε για την αποτελεσματικότητα του σε τρεις διαφορετικές περιπτώσεις χρήσης. Η πρώτη περίπτωση, ήταν η χωρική ανάλυση των δυνάμεων κατεργασίας του εδάφους για μείωση της κατανάλωσης καυσίμου και αυξημένη απόδοση της κατεργασίας, η δεύτερη ήταν η δημιουργία ενός αυτόνομου οχήματος για πραγματοποίηση γεωργικών εργασιών σε οπωρώνες και αμπελώνες, και η τρίτη ήταν ο σχεδιασμός και η δημιουργία ενός χαμηλού κόστους IoT κόμβου γεωργία ακριβείας.Όλες οι υλοποιήσεις έγιναν με γνώμονα την Ελληνική πραγματικότητα. Ως αποτέλεσμα, όλα τα υλοποιούμενα χαρακτηριστικά του FMMIS, τόσο σε υλικό (υλισμικό) όσο και σε λογισμικό, αναπτύχθηκαν με τέτοιο τρόπο ώστε να ξεπεραστούν οι παράγοντες που ελαχιστοποιούν την υιοθέτηση νέων γεωργικών τεχνολογιών στην ελληνική αγροτική κοινότητα. Πιο συγκεκριμένα, κάθε υλοποίηση έχει χαμηλό κόστος απόκτησης και πολύ μικρό χρόνο απόσβεσης που οδηγεί νωρίς στην κερδοφορία, τα συστήματα είναι εύχρηστα εφαρμόζοντας φιλικές προς το χρήστη λειτουργίες. π.χ. plug and play μεθοδολογία για την ελαχιστοποίηση της πολυπλοκότητας και των αναγκών εκπαίδευσης, και παρέχουν υψηλή ακρίβεια και ευχρηστία κατά τη χρήση τους στο αγρόκτημα. Επιπλέον, τα χαρακτηριστικά του FMMIS επικεντρώνονται στην ελαχιστοποίηση του κόστους των γεωργικών εργασιών, αντιμετωπίζοντας δύο προβλήματα που είναι κρίσιμα για την ελληνική αγροτική κοινότητα, δηλαδή το κόστος των καυσίμων και το κόστος της άρδευσης. Καθώς αυτά τα κόστη είναι αρκετά υψηλά, το FMMIS έχει τη δυνατότητα να μειώσει την κατανάλωσή τους σε αρκετά μεγάλο βαθμό, επιτυγχάνοντας μείωση κατανάλωσης καυσίμου έως 50% και μείωση κατανάλωσης αρδευτικού νερού έως 30%, καθιστώντας το FMMIS ένα εργαλείο που μπορεί να υιοθετηθεί εύκολα από τους Έλληνες αγρότες καθώς κατανοούν εύκολα τη χρησιμότητα της ελαχιστοποίησης αυτών των δαπανών. Τέλος, προτείνει τη χρήση μη επανδρωμένων οχημάτων χαμηλού κόστους που μπορούν να βοηθήσουν στον εκσυγχρονισμό του ελληνικού αγροτικού τομέα, στην περαιτέρω ελαχιστοποίηση του λειτουργικού κόστους και στη μείωση της εργασίας που απαιτείται για τη διαχείριση του αγροκτήματος, καθώς το ελληνικό αγροτικό δυναμικό ακολουθεί αρνητική τάση.