Klíčová slova: "novinky, technika, zemědělství"
Úvod
Současný vývoj zemědělství je velmi dynamický. Hlavní příčinou i důsledkem je fakt, že stále nižší počet zemědělců musí uživit stále větší počet obyvatel, kteří se na zemědělské výrobě nepodílejí. Zvýšení dynamiky rozvoje v posledních letech umožňuje zvyšování efektivity výroby zejména pomocí:
- rozvoje zemědělské techniky a technologií zvyšuje produktivitu nahrazením lidské práce stroji
- moderních typů hnojiv a jejich kvalitnější aplikací, která umožňuje efektivnější výživu rostlin
- možností využít efektivnějších způsobů ochrany rostlin
- zvýšení efektivity v oblasti výživy hospodářských zvířat a veterinární péče
- efektivními metodami šlechtění, v některých částech světa rozvojem GMO
V posledních několika letech je rozvoj zemědělských technologií i zemědělství jako celku intenzivněji zaměřen na uplatnění multioborových způsobů řešení. Ve výzkumu, vývoji i v zemědělské praxi jsou stále častěji uplatňovány znalosti a technologie uplatňované v průmyslu, informatice, ekologii, výsledky vzniklé v rámci bezpečnostního i kosmického výzkumu atd. Výsledkem je vyšší efektivita, ale i vyšší nároky na kvalitu pracovníků v zemědělství [1].
Moderní technologie v živočišné výrobě
Živočišná výroba má na rozdíl od rostlinné celoroční charakter. Vyžaduje proto nasazení technologických prostředků i lidských zdrojů v průběhu celého roku. To je nevýhoda z hlediska personální náročnosti, ale z hlediska pořízení a provozování nové technologie je nespornou výhodou její vysoké vytížení v průběhu roku. To je jeden z důvodů, proč například robotické technologie pronikají v praxi do živočišné výroby intenzivněji než do výroby rostlinné.
Část prací, které je nutné v živočišné výrobě realizovat, jsou do jisté míry rutinní, opakující se, časově náročné činnosti. Z těchto faktů vychází do jisté míry i trendy v oblasti vývoje a aplikace moderních technologií. Ty jsou zaměřeny jednak na náhradu rutinních činností automatizovanými a robotickými systémy. Jiná část moderních technologií je zaměřena na zvýšení efektivity provozu, a to zejména optimalizací krmných dávek, zlepšením podmínek ustájení atd.
Roboty v živočišné výrobě
Nejrozšířenějším způsobem nasazení robotů v živočišné výrobě je v současnosti využití dojicích robotů na českých farmách. Od prvních pilotních programů v roce 2003 neustále roste. Významnou roli v tomto ohledu hraje neustálé zdokonalování jednotlivých prvků dojicích robotů, zlepšování jejich užitných vlastností a provozní spolehlivosti celého systému. Podle údajů z roku 2017 bylo na českých farmách nainstalováno 247 dojicích robotů. Pro velké farmy je toto řešení často nejen výhodné z ekonomického pohledu, ale i z důvodů provozních a personálních.
Z technického hlediska představuje dojení roboty značný pokrok. Z procesního hlediska je přínosem řízení procesu dojení, které probíhá samostatně pro každý struk podle průtoku mléka dané čtvrti včetně měření konduktivity, počtu somatických buněk a barevného spektra mléka s možností automatické separace anomálního mléka, což je u konvenčních dojíren technicky stěží dosažitelné. Program řízení stáda může využít velké množství údajů o dojnicích získaných robotem a umožňuje tak zcela nové přístupy. Informace získané z naměřených dat mohou významně přispět ke zlepšení dílčích ukazatelů chovu a mohou tak eliminovat případné zvýšení výrobních nákladů díky vyšším odpisům. Řada farem, která pořídila technologii v začátcích jejího pronikání na český trh, je již ve výrazně příznivější situaci, kdy se do nákladů na výrobu mléka již odpisy z dojicích robotů nepromítají a získali tak konkurenční výhodu. Další, v praxi již používaný způsob využití robotů v živočišné výrobě, je v oblasti krmení a hygieny stáje. V ČR se v praxi uplatňují zejména roboty určené k přihrnování krmiva [2], případně odklízení mrvy a kejdy [3]. Na trhu jsou k dispozici i robotické krmné vozy, případně celé automatizované krmicí systémy[4].
V oblasti chovu drůbeže je příkladem nasazení moderních technologií Francouzský start-up projekt [10] zaměřený na moderní prvky ve stájových technologiích.
Navržené roboty jsou určeny ke zvýšení technické a ekonomické výkonnosti drůbežářských operací a ke zlepšení wellfare a pracovních podmínek chovatelů. Jedním z prvotních cílů nové technologie bylo omezení snůšky vajec v rodičovských chovech brojlerů mimo hnízda. Dalším cílem snížení medikace a plnění neustále se zvyšující požadavky na kvalitu.
Jako řešení by vyvinut robot zvaný Spoutnic, který je navržen tak, aby se pohyboval po stáji a stimuloval hejno k pohybu. To je užitečné zvláště pro nosnice, které jinak mají tendenci klást vejce na podlahu stáje. Omezením počtu ,,podlahových" vajec pomáhá Spoutnic snížit pracovní náročnost spojenou se sběrem vajec snesených mimo hnízdo a zvyšuje podíl neporušených vajec chráněných v hnízdech, což znamená pro zemědělce vyšší efektivitu produkce.
V další verzi „Spoutnic NAV" je robot vybaven vnitřním navigačním systémem, který umožňuje přesnou navigaci podle vlastní generované nebo uživatelem definované trajektorie.Tento robot je využíván i ve výkrmu. Stimuluje přirozenou aktivitu kuřat a zvyšuje jejich přírůstek. Zlepšuje poměr konverze krmiva. a Dále je robot učen k rozdružování a provzdušňování podestýlky. Zajišťuje tak její nižší zhutnění a vlhkost, která způsobuje kvašení. Robot je vybaven zařízením přizpůsobitelným podmínkám podestýlky. Zařízení má prokazatelně pozitivní vliv na zdravotní stav ustájené drůbeže.
Vývoj obou zařízení byl reakcí na zvyšující se přísnost předpisů, zejména v zámoří, jejichž cílem je zlepšení welfare drůbeže. Příkladem je jeden z požadavků kladených na chovatele v Kalifornii, kde předpisy vyžadují, aby slepice měly dostatek prostoru k natažení křídel, k volnému otočení a k dalšímu pohybu. Podobné požadavky v zámoří jsou na úrovni jednotlivých států v zámoří stále častější.
V EU jsou na producenty kladeny stále častěji požadavky na kvalitu ustájení, které vystupují nad rámec závazné legislativy. Jejich cíl je deklarován jako zajištění lepších životních podmínek chované drůbeže. Zhusta jsou prosazovány ze strany potravinářských společností, včetně Sodexo, skupiny Compass, Danone, Aramark, KFC atd. Podle statistických údajů je v Evropě ročně chováno cca sedm miliard kusů drůbeže, z nichž je přibližně 90 % chováno ve velkoprodukčních chovech [10].
Moderní stájové technologie
S rozvojem moderních IT technologií je možné využívat stále sofistikovanější systémy i v oblasti řízení klimatu ve stáji. Stále větší podíl těchto systémů tvoří automatizovaná složka fungující bez potřeby zásahu člověka. Samozřejmostí se stává ovládání regulačních prvků vzdáleným přístupem pomocí počítače nebo mobilního telefonu. V současnosti jsou k dispozici systémy, které mohou v rámci regulace prostředí ovládat větrání (spouštění, vypínání a otáčky ventilátorů, regulace větracích klapek, případně plachtových stěn), osvětlení (zapnutí, vypnutí, intenzita), rosení (chlazení vzduchu), nebo odklízení exkrementů, krmení, přihrnování atd.
Jednotlivé prvky jsou ovládány na základě podnětů získaných on-line měřením a zpracováním dat o stavu klima ve stáji. Mezi monitorované veličiny patří teplota, tlak, vlhkost, proudění vzduchu, intenzita osvětlení, a zejména koncentrace plynů (oxid uhličitý, amoniak, metan).Trend v oblasti řízení stájového prostředí a provozu stájí hospodářských zvířat obecně má jednoznačný trend vzhledem ke snižování vlivu a potřeby obsluhy při jejich provozu. Směřuje jednoznačně k bezobslužnému řešení provozu technologií pouze s případným dohledem, jako je tomu například u bioplynových stanic.
V oblasti stájových technologií dochází k modernizacím i v oblasti krmení. Takovým příkladem je automatický krmný box pro krmení prasnic. Zařízení funguje na principu automatické evidence zvířete. Jako identifikátory slouží individuální čipy. Každá prasnice má implementovaný čip, na základě kterého je po vstupu do krmného boxu identifikována a software zařízení automaticky načte údaje o konkrétním zvířeti. Na jejich základě vydá vhodnou krmnou dávku. V případě, kdy má zvíře krmné dávky na dané období vyčerpané, box krmení nevydá. Zařízení není využitelné pouze pro krmení, ale umožňuje i sběr nejrůznějších dat o aktuálním stavu zvířete.
V oblasti přípravy mokrého krmiva pro zvířata (tedy hlavně prasata) je rovněž zajímavým prvkem ošetření krmiva ozonem jako prostředku pro hygienizaci.
Zemědělské stavby
Ke zlepšování stájového prostředí welfare a lepším pracovním podmínkám pro obsluhu v živočišné výrobě nepřispívají pouze moderní prvky v oblasti technologické, ale i v oblasti stavební při rekonstrukci starších objektů a výstavbě nových. Nové stavební objekty v zemědělství se v současnosti budují nejčastěji jako ocelové konstrukce umístěné na patkách nebo podezdívce nad betonovou deskou. Opláštění a příčky jsou zpravidla vybudovány z PUR panelů. PUR panely jsou často použity i jako střešní krytina. Výhodou tohoto systému je, že jej lze využít i při rekonstrukci starších objektů.
Při konstrukci zemědělských staveb je v současnosti nutné dodržovat řadu zásad, z nichž některé jsou do značné míry protichůdné. Pomineme-li problém, že investor zpravidla požaduje co nejlepší stavbu za co nejméně peněz, nutné je řešit i rozpory týkající se vlastního provozu stavby a dodržování stále se zpřísňujících požadavků legislativních. Z hlediska biosecurity je obtížné dodržet požadavek na co možná nejlepší klimatické podmínky ve stáji. Pro řadu kategorií hospodářských zvířat nelze vystavět vzdušnou otevřenou stáj, pokud je nutné minimalizovat riziko nákazy z vnějšího prostředí. V moderních stájích (například pro prasata nebo drůbež) je nutné zabránit styku s volně žijícím ptactvem, hlodavci a jinými zvířaty. K tomu účelu jsou nové stavby konstrukčně řešeny velmi kvalitně včetně izolací dveří a okenních prvků. Otevřené otvory (například větrací štěrbiny) jsou opatřeny sítí nebo mřížkou.
Moderní stavby jsou řešeny tak, že jsou součástí ventilačního systému. A to nejen ve smyslu, že umožňují instalaci potřebných technologických prvků, ale i zajištěním kvallitního přívodu čerstvého vzduchu a odsávané vzdušniny. Nasávání čerstvého vzduchu je řešeno buď klasicky štěrbinami ve stěně stáje opatřenými regulačními klapkami nebo pomocí podroštových kanálů hermeticky oddělených od podroštových prostorů určených ke skladování a odklizu exkrementů. Toto řešení má výhodu v možnosti ochlazení vzduchu v letním období a naopak jeho ohřátí v zimě. Odtah vzdušniny je standardně řešen stěnovými, nebo stropními ventilátory vyústěnými nad střechu. Jedno z moderních řešení je založeno na principu odsátí vzdušniny do utěsněného podstřešního prostoru, odkud je následně výkonnými odtahovými ventilátory umístěnými zpravidla v jednom ze štítů budovy odsáván do venkovního prostoru. Toto řešení má výhodu v možnosti nainstalovat na výduch zařízení pro snížení emisí.
Problematika emisí
ˇŘešení problematiky emisí v živočišné výrobě není novinkou, ale v poslední době je jí věnována na celosvětové úrovni stále větší pozornost [5]. Bez ohledu na přírodní charakter zemědělství, je produkce emisí ze zemědělství vnímána většinou společnosti jako ekologická zátěž a je proto vyžadováno řešení problematiky ve smyslu snižování jejich množství [6]. V podmínkách technologicky vyspělých zemí je využíváno několika metod, jak množství emisí snížit. Co se týče prachových částic, jsou používány zejména filtrační technologie, nebo metody omezení prašných operací.
V oblasti snižování emisí plynných látek je používáno více metod, nebo jejich kombinace. V podmínkách ČR jsou běžně používány tzv. mechanické metody snižování emisí,mezi které patří především jednoduchá technická a technologická řešení založená na zabránění nebo omezení úniku znečišťujících látek. Jedná se zejména o včasné zapravení hnojiv do podpovrchové vrstvy půdy. To má význam zejména u hnojiv se zvýšením podílem těkavých látek (digestát, kejda).
Řada zemědělců používá některý z tzv. biotenologických postupů snižování emisí. Ty jsou založeny na omezení tvorby emisí a fixace prvků v tuhé nebo kapalné formě. Alternativou je i transformace na látky, které jsou z hlediska prostředí méně škodlivé. Přípravky je možné aplikovat do krmiva, do napájení, na podestýlku, na rošty a na skládky exkrementů, chlévského hnoje nebo kejdy.
V souvislosti se zpřísňující se legislativou, lze v zemědělské praxi očekávat častější využívání biofiltrů a praček vzduchu
Biofiltry mají v zemědělství široké využití při filtraci výstupní vzdušniny ze stájí hospodářských zvířat, z kompostáren, bioplynových stanic atd. Jsou založeny na principu prostupu vzdušniny vrstvou biologicky aktivního materiálu. Jejich výhodou jsou nízké provozní náklady, schopnost čištění širokého spektra škodlivin. Nevýhodou jsou vyšší nároky na zastavěný prostor a omezené rozmezí provozních teplot a koncentrací škodlivin.
Perspektivním technickým prostředkem pro snižování emisí škodlivin do ovzduší jsou pračky vzduchu. Výhodou praček je jejich menší prostorová náročnost, nevýhodou vyšší náklady na pořízení a provoz. Z hlediska technického řešení a směru průtoku vzdušniny a skrápějícího média jsou pračky řešeny jako protiproudé, s křížovým prouděním a vícestupňové. Na trhu jsou k dispozici pračky zahraničních výrobců, ale výrobou praček vzduchu pro nezemědělské provozy (zatím) se zabývá i několik českých výrobců.
Jako příklad lze uvést testovanou biopračku vzduchu, která v sobě spojuje systém pro redukci emisí amoniaku, pachu a prachových částic pocházejících z chovů prasat a prasnic. Dosažené snížení emisí amoniaku, pachu, prachu, energetické náročnosti i provozní spolehlivosti bylo ověřeno nezávislým německým zkušebním ústavem během dvouletého ověřovacího provozu. U modelového příkladu ve velkochovu prasat a prasnic bylo systémem biopračky vzduchu dosaženo snížení emisí amoniaku o 62 %. Zároveň dochází ke snížení emisí prachových částic, které jsou v mnoha případech i nositeli pachových částic [7].
Pro měření emisí nežádoucích látek v ovzduší se používají kvalitní přístroje schopné měřit velmi nízké koncentrace sledovaných látek. Pro stanovení pachových látek se používá olfaktometrická metoda s využitím dynamického olfaktometru. Pro průkazné měření je nutné mít vystavenou autorizaci.
Moderní technologie v navazujících operacích
Mimo stájové prostředí se moderní technologie stále více uplatňují i v oblasti navazujících operací. Takovým příkladem jsou stále častěji používané linky na třídění a balení vajec osazené robotickými prvky a speciálními senzory pro kvalitativní selekci. Jedná se o modulové třídicí linky. Roboty bývají využívány primárně na vykládání vajec z přepravních palet, balení nebo paletování finálních balení. Technologická linka slouží pro plně automatizované třídění a balení vajec. Zařízení je složeno z modulů, které na sebe navazují.
Na vstupu třídící linky je robotické zařízení vybavené šestiosým robotem. Rameno je vybaveno adaptérem pro zajištění přesné manipulace s přepravními obaly. Zařízení slouží pro plně automatické odebírání stohů po šesti proložkách z palety a ukládá je do nakladače příjmové části. Výkonnost instalovaného robota je 180 000 ks vajec za hodinu. Třídicí linka mimo jiné zajišťuje detekci a odstranění zašpiněných vajec, vajec s otevřenou skořápkou a křapů. Dále zajišťuje dezinfekci pomocí ÚV záření a vyloučení vajec zkažených nebo nestandardních. Vejce jsou na třídicí lince rozdělena podle váhových kategorií a popsána. Na výstupu linky jsou vejce zabalena do malospotřebitelských obalů. Všechna balení jsou zkontrolována. Expedovaná vejce obsahují plnou informaci o původu a určení každého vejce i po zabalení do spotřebitelských obalů. Moderní třídící linky jsou plně automatické a v jednotlivých sekcích jsou využity robotické prvky autonomního řízení a speciální senzory napojené na řídicí systém. Všechny klíčové prvky linky jsou řízeny a monitorovány řídicím systémem z hlediska regulačního i kontrolního procesu. Nastavení a servis linky je realizován vzdáleně přes ADSL rozhraní s alternativní možností připojení přes DSL, případně kabelový rozvod.
V oblasti manipulace a balení uplatňují roboti stále větší uplatnění stále častěji.
Dalším příkladem využití robota v navazujících operacích je při odběru vzorků. Příkladem je využití v cukrovaru, kde naprogramovaný robot odebírá vzorky pro laboratorní rozbory [9].
Zajímavým řešením je i technologická linka na vyskladňování a transport kuřecích brojlerů. Linka je mobilní, lze ji tudíž podle potřeby převážet mezi farmami, kde je aktuální potřeba vyskladňování. Linka je složena ze strojů pro odchyt kuřat, přepravníků kuřat, speciálních dopravních prostředků a příjmové části porážkové linky.
Stroj pro odchyt kuřat je řešen jako samojízdný s kolovým hydrostaticky poháněným podvozkem. Odchytové ústrojí je řešeno jako prstové. Prsty, které jsou upevněny k soustavě tří rotujících válců. Ty kuře odchytnou a transportují na pásový dopravník, který je řešen jako teleskopický s možností průběžné změny jeho délky. Od odchytového ústrojí je kuře dopraveno do výložníkové části. Ta je řešena výškově a stranově stavitelným dopravníkem, který umožňuje nasměrovat dopravené kuře do konkrétního místa, zpravidla do přistaveného manipulačního přepravníku.
Přepravník je řešen jako samojízdný stroj s výškově stavitelnou přepravní nástavbou určenou pro naplnění, manipulaci a nakládku jatečných kuřat do dopravního prostředku s patrovou přepravní technologií. Má kolový hydrostaticky poháněný podvozek. Zvedací mechanizmus nástavby je nůžkový, hydraulický. Nástavba je vybavena tenzometrickou váhou, která slouží jako ochrana před nadměrným množstvím kuřat v dopravním prostředku a zároveň může plnit funkci evidenčního zařízení. Nástavba je vybavena posuvným dnem, které je využíváno při naplňování nástavby od chytacího stroje a při naskladňování dopravního prostředku.
Dopravní prostředky jsou řešeny jako automobilové návěsy vybavené etážovou technologií pro naskladnění, přepravu a vyskladnění živé drůbeže. Jsou vybaveny systémem řízeného proudění vzduchu a systémem pro kontrolu prostorové teploty v návěsu. Ložná plocha návěsu je pro ochranu technologie i přepravovaných kuřat plně překryta odjímatelnou plachtou z voděodolných materiálů. Návěs je vybaven systémem pro kontrolu prostorové teploty, kterou je možné sledovat v kabině řidiče a v interním systému provozovatele [11].
Použité zdroje
- https://www.ctpz.cz/vyzkum/novinky-v-zemedelske-technice-849
- https://www.lely.com/solutions/feeding/
- http://www.braeuer.cc/cz/165/
- Souček, J., Machálek, A.: Roboty v zemědělství. Mechanizace zemědělství, 2018, roč. LXVIII., č. 5 s. 50-52. ISSN 0373-6776
- http://www.europeum.org/articles/detail/2905/bez-zmen-v-zemedelstvi-se-emise-sklenikovych-plynu-nesnizi
- http://www.agricrplus.cz/emise-ze-zemedelstvi-v-eu
- https://www.zemedelec.cz/pracky-vzduchu-a-jejich-vliv-na-emise/
- https://www.universal-robots.com/cs/popisy-p%C5%99%C3%ADpad%C5%AF/nordic-sugar/
- https://agfundernews.com/french-poultry-tech-startup-tibot-technologies-raises-e3m-seed-round-for-health-boosting-robot.html
- http://www.peersystem.nl/en/
