В НИУ «БелГУ» создали программу, повышающую безопасность выпаса животных

Вычислительную программу, помогающую контролировать местонахождение отдельных сельскохозяйственных животных большого стада на пастбище, разработали специалисты Белгородского государственного национального исследовательского университета (НИУ «БелГУ»), 8 августа сообщает пресс-служба вуза.

В последнее время крупные агропредприятия используют в качестве надежных помощников средства, предлагаемые новыми технологиями, в том числе интернет вещей, трекеры передвижения, БПЛА, GPS и ГЛОНАСС, а также различные автоматизированные системы.

Профессор кафедры информационных и робототехнических систем НИУ «БелГУ» Константин Польщиков рассказал о программе:

«В этой сфере разработки есть в Австралии, в Китае и других странах. Наши усилия направлены на научно-техническое развитие отечественной отрасли умного животноводства, поэтому мы предложили оригинальную модель для управления местоположением выпасаемых животных на основе совместного применения беспилотников и сети интернета вещей».

Ученый пояснил, что на коров, овец и других крупных сельхозживотных можно установить недорогие датчики. С помощью GPS-системы они отследят точные координаты отдельных особей, а с помощью интернета вещей сообщат их местоположение оператору-пастуху.

При этом на ноутбук или планшет пастуха поступит полная оперативная интерактивная информация о стаде, отображенная на карте пастбища. В случае, если контролируемая особь окажется в опасном приближении к границе пастбища, пастух может сразу задействовать дрон. Тот подлетит к этому животному и, подобно пастушьей собаке, звуком отгонит его в безопасную зону.

«Это намного экономичнее, чем использовать беспилотник, который находится в воздухе постоянно и следит за животными. В предложенной нами системе беспилотник большую часть времени находится в покое и вылетает только в нужную точку в нужное время», — отметил профессор Польщиков.

С помощью системы, разработанной специалистами института инженерных и цифровых технологий НИУ «БелГУ», агропредприятия смогут предотвратить проблемы, вызываемые тем, что животные на выпасе часто уходят далеко от загонов и могут заблудиться, пораниться или нанести вред чужому имуществу. Также программа белгородских ученых снизит риск кражи животных.

«У трекеров небольшое энергопотребление, но, если передавать данные слишком часто, оно существенно повышается, тогда заряда аккумуляторов хватает ненадолго, и они просто отключатся. Здесь наша система решает первую проблему, позволяя экономить энергопотребление трекеров», — пояснил Константин Польщиков.

Он рассказал, что GPS-трекеры в системе объединяются в единую сеть через 8-канальные и 16-канальные LoRa-шлюзы с ограниченной производительностью. Это приводит к тому, что при крупном поголовье с большим количеством интенсивно передающих данные трекеров происходит не только интенсивный расход энергии, но из-за перегрузки сети может возникнуть задержка доставки сообщений пастуху.

Не зная об актуальном местоположении животных, пастух не сможет вовремя среагировать на опасную ситуацию, возникшую на пастбище. Однако эта опасность может возникнуть и тогда, если просто снизить нагрузку на сеть, ограничив количество сообщений от трекеров.

Чтобы свести к минимуму такие риски, специалисты НИУ «БелГУ» под руководством профессора Польщикова создали математическую модель, которая учитывала факторы, влияющие на эффективность передачи сообщений с трекеров, и с ее помощью определили оптимальные временные интервалы между их отправкой в зависимости от положения животных относительно границы пастбища.

Это позволит пастуху вовремя отправить беспилотник, чтобы скорректировать местоположение отделившегося животного до безопасного. С помощью модели также можно рассчитать оптимальное количество трекеров и беспилотников, обеспечивающее безопасность выпаса конкретного стада.

Численные эксперименты на модели показали, что разработанная в НИУ «БелГУ» система может существенно повысить безопасность стада на выпасе. И хотя она в настоящее время ориентирована на использование 8-канальных и 16-канальных LoRa-шлюзов, однако ее создатели планируют расширить возможности системы так, чтобы подключать большее количество трекеров.

Свою модель разработчики уже зарегистрировали как компьютерную программу, и ее уже могут применять и агропредприятия, ориентирующиеся на применение современных методов умного животноводства, и компании, работающие на рынке услуг и решений по мониторингу различных видов сельскохозяйственных животных.

«Это вычислительная программа, которую можно интегрировать в более общую систему управления всем сельскохозяйственным процессом», — указал руководитель проекта.

Ученые НИУ «БелГУ» намерены продолжать совершенствование модели управления стадом. В их планах проведение натурных экспериментов, которые помогут уточнить реальные характеристики процесса выпаса животных.

Подробная информация о проведенном исследовании, его результатах и элементах разработанной модели приведена в статье «Модель доставки сообщений в процессе управления выпасом животных на основе применения сети интернета вещей и беспилотного летательного аппарата», опубликованной в сетевом научном журнале НИУ «БелГУ» «Экономика. Информатика» 2025 год. Том 52 № 1.