AbstrakcyjnyInteligentyzacja nowoczesnego rolnictwa obiektowego zależy głównie od systemu eksploatacji i konserwacji. Inteligentyzacja systemu eksploatacji i konserwacji jest bezpośrednio związana z kompleksową efektywnością działania szklarni, a także stanowi modernizację rolnictwa obiektowego, co ma znaczenie popularyzacyjne i dogłębny rozwój. Niniejszy artykuł przedstawia zastosowanie inteligentnego systemu eksploatacji i konserwacji w bazie rolnictwa obiektowego w Qingdao, analizuje jego wpływ na zastosowanie oraz ocenia jego wartość popularyzacyjną, aby dostarczyć informacji referencyjnych odpowiednim praktykom i poszerzyć dalsze, dogłębne badania nad powiązanymi systemami, podnosząc tym samym poziom techniczny i inteligentny rolnictwa obiektowego.

Słowa kluczowe: Inteligentny system obsługi i konserwacji; Rolnictwo obiektowe; Zastosowanie

Wraz z szybkim rozwojem Chin, tradycyjne metody produkcji rolnej nie były w stanie sprostać zapotrzebowaniu społeczeństwa na jakość i ilość produktów rolnych. Nowoczesne rolnictwo przemysłowe, charakteryzujące się wysoką wydajnością, efektywnością i doskonałą jakością, dynamicznie rozwija się w ostatnich latach, prezentując ogromny potencjał rynkowy. Jednak w porównaniu z rozwiniętymi krajami i regionami rolniczymi na świecie, poziom technologii rolnictwa przemysłowego w Chinach nadal znacznie odbiega od standardów, szczególnie w zakresie stosowania inteligentnych systemów obsługi i konserwacji opartych na Internecie Rzeczy (IoT), takich jak czujniki rolnicze i chmura obliczeniowa maszyn, gdzie cyfryzacja wymaga pilnego udoskonalenia.

1. Inteligentny system obsługi i konserwacji dla rolnictwa

1.1 Definicja systemu

Inteligentny system obsługi i utrzymania ruchu w rolnictwie to rozwijająca się technologia systemowa, która głęboko integruje technologię Internetu Rzeczy (IoT), inteligentne zarządzanie (IoT) oraz różnorodne procesy rolnicze, takie jak sadzenie, magazynowanie, przetwarzanie, transport, identyfikowalność i konsumpcja. Dzięki integracji „systemu i sprzętu”, inteligentny system obsługi i utrzymania ruchu w rolnictwie wykorzystuje kluczowe technologie Internetu Rzeczy (IoT), takie jak technologia czujników, technologia transmisji, technologia przetwarzania i technologia wspólna (common technology), aby kompleksowo rozwiązywać problemy multiinteraktywne, takie jak identyfikacja poszczególnych osobników w rolnictwie, świadomość sytuacyjna, łączenie w sieć heterogenicznych urządzeń, przetwarzanie heterogenicznych danych z wielu źródeł, odkrywanie wiedzy i wspomaganie decyzji.

1.2 Trasa techniczna

Zazwyczaj struktura systemu zarządzania rolnictwem składa się głównie z percepcji, sieci i platformy. Na tej podstawie przedsiębiorstwa mogą rozbudowywać kolejne warstwy logiczne, dostosowując się do typów rolnictwa i potrzeb biznesowych. Architekturę inteligentnego systemu obsługi i utrzymania ruchu w rolnictwie przedstawiono na rysunku 1.

Aby sprostać potrzebom inteligentnej obsługi i konserwacji obiektów rolniczych, można dostosować takie czujniki, jak czujnik temperatury i wilgotności, czujnik dwutlenku węgla, czujnik oświetlenia, czujnik prądu, czujnik przepływu wody, czujnik przepływu dwutlenku węgla, czujnik przepływu gazu ziemnego, czujnik ciśnienia, czujnik EC i czujnik pH. Przedsiębiorstwa o dużym zapotrzebowaniu mogą prowadzić badania i rozwijać czujniki oraz korzystać z podstawowego protokołu transmisji danych, aby zapewnić stabilną transmisję i przechwytywanie danych.

1.3 Znaczenie rozwoju

Inteligentny system obsługi i konserwacji wykorzystuje inteligentną technologię czujników, technologię transmisji informacji oraz inteligentną technologię przetwarzania poprzez rolniczy Internet Rzeczy (IoT), aby monitorować w czasie rzeczywistym i zdalnie sterować wszystkimi ogniwami działalności rolniczej, promować inteligentną informatyzację produkcji rolnej, zarządzania i podejmowania strategicznych decyzji oraz osiągnąć wysoką wydajność, intensyfikację, skalę i standaryzację produkcji rolnej. Ostatecznie, zostanie zrealizowane pionowe połączenie wszystkich ogniw w produkcji roślinnej i poziome połączenie wszystkich ogniw w całym łańcuchu przemysłu rolnego. Stworzy to ekologiczną gospodarkę o obiegu zamkniętym z systemem technologii sadzenia, platformą mózgu rolniczego, bezpieczeństwem żywności w rolnictwie, platformą handlu produktami rolnymi, nowym systemem finansowym łańcucha dostaw rolnych, charakterystyczną turystyką rolniczą oraz uzupełniającym się sadzeniem i hodowlą (Rysunek 2).

 

2.Monitorowanie informacji o integracji wody i nawozów

2.1 Zasada systemu

System generuje ujemne sprzężenie zwrotne do systemu nawadniania i nawożenia, mierząc zawartość wody, EC, pH i inne wartości matrycy otrębów kokosowych, co odgrywa istotną rolę w precyzyjnym sterowaniu nawadnianiem. W oparciu o charakterystykę różnych scen sadzenia, poprzez analizę i badanie właściwości i struktury matrycy, opracowano empiryczny model nawadniania czasowego oraz górny i dolny limit modelu nawadniania dla ustawienia wody matrycowej. Zintegrowany system pozyskiwania informacji o wodzie i nawozach może sterować modelem nawadniania, a optymalizacja i iteracje mogą być przeprowadzane w sposób ciągły w procesie produkcji i konserwacji.

2.2 Skład systemu

System składa się z urządzenia zbierającego wlot cieczy, urządzenia zbierającego powrót cieczy, urządzenia do monitorowania substratu w czasie rzeczywistym oraz komponentu komunikacyjnego, przy czym urządzenie zbierające wlot cieczy składa się z czujnika pH, czujnika EC, pompy wodnej, przepływomierza i innych części; a urządzenie zbierające powrót cieczy składa się z czujnika ciśnienia, czujnika pH, czujnika EC i innych części; urządzenie do monitorowania substratu w czasie rzeczywistym składa się z tacy zbierającej powrót cieczy, ekranu filtra powrotu cieczy, czujnika ciśnienia, czujnika pH, czujnika EC, czujnika temperatury i wilgotności oraz innych części. Moduł komunikacyjny zawiera dwa moduły LoRa, jeden w centralnej sterowni, a drugi w szklarni (rysunek 3). Połączenie przewodowe istnieje między komputerem a komponentem komunikacyjnym umieszczonym w centralnej sterowni, połączenie bezprzewodowe istnieje między komponentem komunikacyjnym umieszczonym w centralnej sterowni a komponentem komunikacyjnym umieszczonym w szklarni, a połączenie przewodowe istnieje między komponentem komunikacyjnym w szklarni a przekaźnikiem, komponentem wykrywającym substrat i komponentem wykrywającym powrót cieczy (rysunek 4).

2.3 Efekty zastosowania

Efekt nawadniania wodą i nawozem, z wykorzystaniem systemu monitorowania, został porównany z systemem nawadniania dostarczanym wyłącznie przez dostawców. W porównaniu z tym drugim, średnie nawadnianie na roślinę pomidora z tym systemem monitorowania jest mniejsze o 8,7% dziennie, a objętość płynu zwrotnego o 18%. Wartość EC płynu zwrotnego jest zasadniczo taka sama. Wskazuje to na większe zużycie składników odżywczych przez rośliny podczas nawadniania, zgodnie z prawem absorpcji składników odżywczych przez rośliny. Zastosowanie tego inteligentnego systemu nawadniania pozwala na zmniejszenie ilości nawadniania o 29% i ilości płynu zwrotnego o 53% w porównaniu z empirycznym nawadnianiem czasowym (rysunek 5–6).

 

3. System kontroli środowiska oparty na IoT

W odpowiedzi na zapotrzebowanie na precyzyjną kontrolę dynamicznych węzłów widmowych na dużą skalę w fabrykach, wprowadzono technologię fuzji Internetu Rzeczy (Fusion Internet of Things), aby rozwiązać problemy związane z akwizycją danych z węzłów na dużą skalę i heterogenicznych oraz precyzyjną kontrolą oświetlenia w zakładzie. Inteligentny system sterowania oświetleniem w fabryce wykorzystuje inteligentne oprawy oświetleniowe LED jako nośnik i wykorzystuje technologię fuzji dużych zbiorów danych WF-IOT do budowy zdecentralizowanej sieci terminali obsługującej akwizycję, transmisję i sterowanie danymi. System można dowolnie grupować zgodnie z wymaganiami produkcyjnymi, a natężenie światła opraw oświetleniowych może być stale regulowane w czasie rzeczywistym, w zależności od warunków oświetleniowych i potrzeb wzrostu roślin, co pozwala na precyzyjną kontrolę natężenia i ilości światła dodatkowego (rysunek 7). Poprzez sieć peryferyjną możliwe jest dynamiczne gromadzenie i przesyłanie danych z czujników, takich jak dane dotyczące środowiska i oświetlenia, a jednocześnie monitorowanie zużycia energii online i monitorowanie zużycia energii przez oświetlenie dodatkowe w każdym obszarze uprawy w czasie rzeczywistym.

System umożliwia precyzyjne zarządzanie roślinami poprzez gromadzenie danych z wewnętrznej i zewnętrznej kontroli szklarni, a także uzupełnia rozwój produktu w ramach „modelu zarządzania roślinami”. Za pomocą czujników prądu, CO2, gazu ziemnego i wody, gromadzone są dane monitorujące „system energetyczny”. Dzięki technologii wizyjnej robota, poprzez dane dotyczące koloru owoców, ich liczby, wielkości szypułek, liści, łodyg itp., monitorowany i rozpoznawany jest cały proces wzrostu upraw (rysunek 8).

4.Wartość promocyjna

Inteligentny system obsługi i konserwacji w rolnictwie, wykorzystujący zalety przemysłowej platformy internetowej, jedną inwestycję, wielokrotne korzystanie z usług, wykorzystujący koncepcję współdzielenia przemysłowego Internetu, promuje budowę Internetu Rzeczy w rolnictwie przemysłowym przy niskich kosztach i wysokiej wydajności, a także podnosi inteligentny i ekologiczny poziom rolnictwa przemysłowego. Biorąc za przykład projekt wykorzystujący system w mieście Laixi w prowincji Qingdao, całkowity wskaźnik wykorzystania nawozów może osiągnąć ponad 90%, czyli trzykrotnie więcej niż w przypadku tradycyjnej uprawy roli. W całym procesie nie ma odprowadzania ścieków produkcyjnych, co pozwala zaoszczędzić 95% wody w porównaniu z uprawą polową i zmniejszyć zanieczyszczenie gleby nawozami. Dzięki wykrywaniu CO2 w szklarni przez ten system, czynniki środowiskowe, takie jak temperatura i oświetlenie wewnątrz i na zewnątrz szklarni, są kompleksowo analizowane, a dopływ CO2 jest regulowany w czasie rzeczywistym, co nie tylko zaspokaja potrzeby roślin, ale także zapobiega marnotrawstwu, skutecznie wzmacnia fotosyntezę upraw, przyspiesza akumulację węglowodanów, zwiększa plony z jednostki powierzchni i poprawia jakość warzyw. Cały zestaw systemów zarządzania eksploatacją i konserwacją umożliwia automatyczną obsługę urządzeń kontroli środowiska w szklarni, automatyczną i dokładną obsługę urządzeń w każdych warunkach pogodowych, redukcję kosztów energii o 10% oraz kosztów obsługi ręcznej o 60%. Jednocześnie możliwe jest podejmowanie działań ochronnych, takich jak zamykanie okna po raz pierwszy w przypadku niekorzystnych warunków atmosferycznych, takich jak silny wiatr, deszcz i śnieg, skutecznie zapobiegając utracie samej szklarni i upraw w szklarni w obliczu nagłej złej pogody.

5.Wniosek

Współczesnego rozwoju rolnictwa przemysłowego nie można oddzielić od dobrodziejstw inteligentnego systemu zarządzania rolnictwem. Tylko odpowiedni system zarządzania, dysponujący lepszą percepcją, analizą i zdolnością podejmowania decyzji, może kontynuować modernizację. Inteligentny system zarządzania rolnictwem znacznie redukuje niedociągnięcia sztucznego zarządzania i promuje inteligentną informatyzację produkcji rolnej, zarządzania i podejmowania strategicznych decyzji. Wraz ze wzrostem nakładów i ciągłym wzbogacaniem scenariuszy użytkowania systemu, jego model danych musi być stale aktualizowany i iterowany w oparciu o coraz większą ilość danych, stając się coraz bardziej inteligentny i kompleksowo podnosząc poziom inteligencji nowoczesnego rolnictwa przemysłowego.

KONIEC

[informacje o cytacie]

Oryginalny autor Sha Bifeng, Zhang Zheng i in. Ogrodnictwo szklarniowe Inżynieria rolnicza Technologia 19 kwietnia 2024 r. 10:47 Pekin