Uudet älymaatalouden teknologiat testikentällä

PRIORITY-hankkeen yhtenä tutkimuskohteena on Älykäs maaseutubisnes, jonka tärkeitä mahdollistajia ovat muun muassa digitalisaatio, kehittynyt tietoliikenne ja tekoäly. Hankkeessa tavoitellaan mobiiliverkkojen parempaa kuuluvuutta, joka tuo lisää tiedonsiirtokapasiteettia haja-asutusalueille sekä maa- ja metsätalouteen.

Centria koordinoi testaustapahtumia, joita järjestetään PRIORITY-hankkeen aikana yhteensä kolme kappaletta. Koordinoinnista vastaa Centrian TKI-päällikkö ja langattoman tietoliikenteen asiantuntija Marjo Heikkilä. Älymaatalouden ja langattoman tietoliikenteen asiantuntijat kokoontuivat kesäkuun lopussa hankkeen toiseen testaustapahtumaan Saarijärven Biotalouskampukselle Tarvaalaan, jossa testattiin maaseudulle suunnattuja täydentäviä tietoliikenneverkkoratkaisuja ja älymaatalouden teknologioita.

Jyväskylän ammattikorkeakoulu ja Pohjoisen Keski-Suomen ammattiopisto (POKE) tarjosivat Tarvaalan kampusalueellaan testaustapahtumalle upeat puitteet ja autenttisen maatalousympäristön, jonne voitiin kenttätestien ajaksi rakentaa kaksi paikallista 4G-verkkoa ja 5G-verkko erilaisiin tiedonsiirron käyttötarkoituksiin. Tarjolla oli myös maatalouden huippuosaamista kyseisten organisaatioiden järjestämänä.

Testattavia älymaatalouden teknologioita olivat muun muassa paikallisen tukiasemaverkon tiedonsiirto, traktorin etäohjaus, robottinavetan sisällä olevat sensorit, drone-teknologian hyödyntäminen datan keräykseen sekä vierasesineiden ja lannoitteen levittämisen tunnistaminen tekoälyn avulla. Testaustapahtumassa tuotiin myös vahvasti esiin maatilayrittäjän tarpeet maatalouden erilaisissa käyttötapauksissa.

Media- ja kutsuvierastilaisuuksissa kiitettävä määrä osallistujia

Tarvaalassa pidetyn testiviikon aikana järjestettiin myös media- ja kutsuvierastilaisuudet, joissa medialle, maatalousalan sidosryhmille ja loppukäyttäjille esiteltiin teknologioita, joita voidaan tarjota maatalouden tarpeisiin. Esillä oli etäohjattava ja autonominen traktoriratkaisu, droneja, jotka tunnistavat muun muassa vierasesineitä pellolta, yrityksiä tietoliikenneratkaisuineen ja erilaisia sensoriratkaisuja sekä peltopuolelle että navettaan ja eläinten monitorointiin. POKE:n navettaan ja eläinten seurantaan oli mahdollisuus tutustua privaattiverkon välittämän valvontakamerakuvan avulla.

Droneteknologiaa voidaan hyödyntää maataloudessa monenlaisiin tarpeisiin. Kasvustojen kuvaamista pidetään yleisimpänä käyttökohteena, mikä tarkoittaa, että peltoja kuvataan eri vuodenaikoina ja saadusta kuvamateriaalista visualisoidaan peltoalueiden tilannetta kuvaavia kasvustokarttoja. Tulevaisuuden käyttökohteita droneille ovat lannoitteiden ja kasvinsuojeluaineiden levitys.

PRIORITY-hankkeen toisen kenttätestauksen aikana droneteknologian hyödyntämistä kokeiltiin myös lannoiterakeiden levinneisyyden ja mahdollisten vierasesineiden tarkistamiseen pellolla. Testauksia suorittivat Centrian asiantuntijat Pentti Eteläaho ja Juha Erkkilä. Lannoiterakeiden levinneisyyden tarkistamista varten luotiin ensin viljelysuunnitteluohjelmalla lannoituskartta, jolla voitiin kohdentaa lannoituksen määrä eri puolille peltoaluetta vallitsevan kasvuindeksin mukaan. Ennen täsmälannoitusta peltoon asennettiin lannoitteen määrän tarkistusmattoja, joiden avulla voitiin seurata, osaako työstökone säädellä erilaisia lannoitemääriä laaditun suunnitelman mukaisesti. Dronet puolestaan kuvasivat kameralla lannoitustapahtuman jälkeen, kuinka paljon matoille oli kertynyt lannoitetta. Tekoälyn avulla voidaan tunnistaa rakeiden määrä matolta ja tutkia pellon täsmälannoituksen onnistumista. Vierasesineiden tunnistaminen tapahtui myös dronekuvausta hyödyntäen.  

Centria käyttää myös dronen keräämää kuvaa ja laserkeilaimen tuottamia pistepilviä esimerkiksi muodostamaan kattavaa 3D-kuvaa tietystä alueesta. Laserkeilaimella kuvattua pistepilveä voitiin hyödyntää hankkeen toisessa kenttätestissä muun muassa signaalien kantavuuden hahmottamiseen ja antennikorkeuksien määrittämiseen. Hankkeen toisen kenttätestin tapahtumapaikka kuvattiin dronella ennen testaustapahtumaa, jolloin Tarvaalan Biotalouskampuksen alueesta ja sen lähiympäristöstä voitiin kuvamateriaalin avulla tuottaa kenttätestin suunnittelua hyödyttävät 3D-mallit.

Centrian Otter Tool visualisoi sensoridataa

Lassheikki sai eräällä työmatkallaan idean poiketa Saarijärven Biotalouskampuksella ehdottamassa sitä PRIORITY-hankkeen seuraavaksi kenttätestauspaikaksi. Jyväskylän ammattikorkeakoulun ja Pohjoisen Keski-Suomen ammattiopiston asiantuntijat innostuivat oitis yhteistyöstä. ”Ammattikorkeakouluilla on tärkeä rooli siinä, että ne kouluttavat uusia yrittäjiä, kuten Biotalouskampus maatalousyrittäjiä. Siinä mielessä on myös tärkeää, että ammattikorkeakouluilla on tarjota uusinta ja tuoreinta tietoa esimerkiksi siitä, mitä älymaatalous on. Tämä oli yksi syy, minkä takia Trial2:n testipaikaksi valikoitui nimenomaan Biotalousinstituutti. Nähtiin myös, että paikalla on hyvät edellytykset testata älymaatalouden teknologioita todellisessa maatalous- ja oppimisympäristössä. Löytyy navetat, pellot ja simulaattorihalli, missä ovat tarvittavat laitteet”, kertoo Lassheikki.

MTK:n arvoja lähellä ovat kestävä kehitys ja luonnonvaroja fiksusti säästävät toimenpiteet maataloudessa. ”Kun lannoitetta levitetään pellolle täsmäkohdennettuna, saadaan aikaan sekä kustannuksia että ympäristöä säästävä vaikutus. Ympäristön kannalta on myös hyvä, ettei ylimääräistä lannoitetta kulkeudu vesistöihin. Tässä mielessä monenlaisia hyötyjä voidaan saada aikaan, kun käytetään tietoa hyväksi nimenomaan siihen, että saadaan täsmällisesti suoritettua juuri ne toimenpiteet, mihin on tarvetta”, painottaa Lassheikki.  

PRIORITY-hankkeessa on myös edetty koronaepidemian takia poikkeuksellisissa olosuhteissa. ”Korona on monella tavalla muuttanut sitä, mitä ajateltiin tehdä. Hyvä, että on päästy vaiheeseen, jossa kenttätestejä voidaan oikeasti toteuttaa. Hanke on lisäksi koko ajan toiminut etäyhteyksien varassa, sillä konsortion jäsenet ovat maantieteellisesti hyvin hajallaan. Etäyhteydellä järjestettävät suunnittelupalaverit ovat myös hyvä esimerkki siitä, kuinka olemme riippuvaisia toimivista tietoliikenneyhteyksistä,” toteaa Lassheikki.

Lassheikin mielestä yksi PRIORITY-hankkeen hienoimmista ulottuvuuksista on käytännön toimijoiden, oppilaitosten ja tutkimusorganisaatioiden välinen yhteistyö sekä johtopäätösten tekeminen ja analysoiminen mittauksista. ”Myös se, että syntyy hankkeen toimintaa havainnollistava video, joka helpottaa aiheesta kiinnostuneita ymmärtämään, mitä oikeasti tutkitaan”, päättää Lassheikki.  NTRNZ Media tuottaa PRIORITY-hankkeen kolmesta trialista videoproduktion, joissa näytellään trialiin liittyviä kriittisen viestinnän käyttöskenaarioita ja kuvataan kenttätestauksia. 

Digita – tietoliikenteen infrastruktuurin tarjoaja

Digita ylläpitää radio- ja tv-verkkoja Suomessa. ”Olemme verkkoja rakentava tietoliikenteen infrastruktuurin tarjoaja. Digitan uusimpina palveluina ovat nyt pidempään olleet privaattiverkot ja LoRa-puolen asiat,” kertoo tekninen kehityspäällikkö Annemarie Hjelt.

Digitalla oli hankkeen toisessa testaustapahtumassa selkeä rooli, sillä se toi mukaan privaattiverkkobisneksen, jonka on vastikään aloittanut. ”Testasimme toisen trialin aikana yksityistä verkkoa, joka palvelee yrityksen tai paikallisen toimijan tavoitteita. Maatalousaiheeseen sopi pystyttää verkko dedikoidusti.  Meillä on myös LoRa-puoli, mikä mahdollisti sensoreiden tuomisen kenttätesteihin mukaan. Seurasimme maaperässä olevia sensoreitamme, jotka välittivät maaperän tilannetta, sen lämpötilaa ja kosteutta. Navetassa oli taas ympäristönvalvonta. Sinne oli asennettu sensoreita, joilla ympäristöä voidaan seurata, kokoaa Hjelt.

Digita kokee tärkeänä yhdessä tekemisen sekä integraation suurempaan järjestelmään ja sen toimivuuden testaamisen. ”Hankkeen hieno puoli on tiivis yhdessä tekeminen, jossa mikään organisaatio ei työskentele erillään muista. Mukana on paljon erilaisia toimijoita, joilla on omat intressinsä, mikä synnyttää usein uusia kohtauspisteitä. Uutena on tullut muun muassa traktorin etäohjaus. On tärkeä tutkia, miten etäohjaus ja muitakin osapuolia saadaan sovitettua verkkoon. Olemme perinteisesti testanneet teollisuuspuolella, joten tämä on meille täysin uusi ala”, sanoo Hjelt.  

Kun Agco Suomen asiantuntijoilta kysytään, miten kauan vielä kestää, että traktorit liikkuvat itsenäisesti pellolla, vastaa Päivikkö seuraavasti: ”Tiedonsiirron, kameroiden ja muiden laitteiden myötä maatalon isännät voivat valvoa, että työ tehdään oikein traktorissa. Ehkä se on ensin ja sanotaanko, että siinä vaiheessa, kun autot ajaa autonomisesti tiellä, niin traktorit tulee perässä.” ”Työkoneiden teknologia tulee usein noin kymmenen vuotta autoja jäljessä, sillä työkoneiden myynti on niin paljon pienempää. Ensin tehdään kehitys siellä, missä ovat isoimmat myyntivolyymit”, toteaa Toivakka.

Traktoria on täysin turvallista ohjata tällä hetkellä vain sille ennalta opetettuja ajolinjoja pitkin. ”On myös paikkoja, joista kartan mukaan ei voi mennä. Siihen tarvitaan sitten sellaista tekoälyä, jota ei ole vielä keksitty”, painottaa Toivakka. ”Siellä voivat olla esteenä salaojakaivot ja sähköpylväät tai mummot marjassa”, lisää Päivikkö.