SoyutModern tesis tarımının akıllı hale getirilmesi esas olarak işletme ve bakım sistemine bağlıdır. İşletme ve bakım sisteminin akıllı hale getirilmesi, sera işletmesinin genel verimliliğiyle doğrudan ilişkilidir ve aynı zamanda tesis tarımının modernizasyonunu temsil eder; bu da yaygınlaştırma ve derinlemesine geliştirme değeri taşır. Bu makale, Qingdao'daki bir tesis tarım üssünde akıllı işletme ve bakım sisteminin uygulamasını tanıtmakta, uygulama etkisini analiz etmekte ve sistemin yaygınlaştırma değerini değerlendirmektedir; böylece ilgili uygulayıcılar için bilgi referansı sağlamakta ve ilgili sistemlerin daha derinlemesine incelenmesini genişleterek tesis tarımının teknik ve akıllı seviyesini yükseltmektedir.

Anahtar KelimelerAkıllı İşletme ve Bakım Sistemi; Tesis Tarımı; Uygulama

Çin'in hızlı gelişimiyle birlikte, geleneksel tarımsal üretim yöntemleri, toplumun tarımsal ürünlerin kalitesi ve miktarı konusundaki taleplerini karşılayamaz hale gelmiştir. Yüksek verim, verimlilik ve üstün kalite ile karakterize edilen modern tesis tarımı, son yıllarda hızla gelişmiş ve muazzam bir pazar potansiyeli sunmuştur. Bununla birlikte, dünyanın gelişmiş tarım ülkeleri veya bölgeleriyle karşılaştırıldığında, Çin'in tesis tarımı teknoloji seviyesi, özellikle tarımsal sensörler ve makine bulut beyinleri gibi tarımsal IoT tabanlı akıllı işletme ve bakım sistemlerinin uygulanmasında önemli ölçüde geride kalmaktadır; bu alanlarda dijitalleşmenin acilen iyileştirilmesi gerekmektedir.

1. Tarım için Akıllı İşletme ve Bakım Sistemi

1.1 Sistem Tanımı

Tarım için akıllı işletme ve bakım sistemi, Nesnelerin İnterneti (IoT) teknolojisini, akıllı yönetim teknolojisini ve ekim, depolama, işleme, taşıma, izlenebilirlik ve tüketim gibi çeşitli tarımsal süreçleri derinlemesine entegre eden yeni bir sistem teknolojisidir. "Sistem + donanım" entegrasyonu yoluyla, tarımsal akıllı işletme ve bakım sistemi, algılama teknolojisi, iletim teknolojisi, işleme teknolojisi ve ortak teknoloji gibi Nesnelerin İnterneti'nin temel teknolojilerini kullanarak, tarımsal bireysel tanımlama, durumsal farkındalık, heterojen ekipman ağ iletişimi, çok kaynaklı heterojen veri işleme, bilgi keşfi ve karar destek gibi çok etkileşimli sorunları kapsamlı bir şekilde çözmektedir.

1.2 Teknik Rota

Genellikle, tarımsal yönetim sisteminin yapısı esas olarak algılama, ağ ve platformdan oluşur. Bu temel üzerinde, işletmeler tarımsal türlere ve iş ihtiyaçlarına göre daha fazla mantıksal katman ekleyebilirler. Tarımsal akıllı işletme ve bakım sisteminin mimarisi Şekil 1'de gösterilmiştir.

Akıllı tesis tarımının işletimi ve bakımı ihtiyaçlarını karşılamak için, sıcaklık ve nem sensörü, karbondioksit sensörü, aydınlatma sensörü, akım sensörü, su akış sensörü, karbondioksit akış sensörü, doğal gaz akış sensörü, ağırlık basınç sensörü, EC sensörü ve pH sensörü gibi sensörler özelleştirilebilir ve büyük talebi olan işletmeler sensörleri araştırıp geliştirebilir ve veri iletim protokolünü uygulayarak verilerin istikrarlı bir şekilde iletilmesini ve yakalanmasını sağlayabilirler.

1.3 Kalkınma Açısından Önemi

Akıllı işletme ve bakım sistemi, tarımsal Nesnelerin İnterneti aracılığıyla akıllı algılama teknolojisi, bilgi iletim teknolojisi ve akıllı işleme teknolojisini kullanarak tarımsal faaliyetlerdeki tüm aşamaların gerçek zamanlı izlenmesini ve uzaktan kontrolünü gerçekleştirir; tarımsal üretim, yönetim ve stratejik karar alma süreçlerinin akıllı bilgi işlemlemesini teşvik eder ve tarımsal üretimin yüksek verimliliğini, yoğunluğunu, ölçeğini ve standardizasyonunu sağlar. Son olarak, bitkisel üretimdeki tüm aşamaların dikey bağlantısı ve tüm tarımsal endüstri zincirindeki tüm aşamaların yatay bağlantısı gerçekleştirilecektir. Dikim teknolojisi sistemi, tarımsal beyin platformu, tarımsal gıda güvenliği, tarımsal ürün ticaret platformu, yeni tarımsal tedarik zinciri finans sistemi, özgün tarımsal turizm ve tamamlayıcı dikim ve ıslah ile döngüsel bir ekonomi ekosistemi oluşturulacaktır (Şekil 2).

 

2.Su ve gübre entegrasyonunun bilgi izlemesi

2.1 Sistem Prensibi

Sistem, hindistan cevizi kepeği matrisinin su içeriği, EC, pH ve diğer değerlerini tespit ederek su ve gübre sistemine negatif geri bildirim uygular ve bu da sulamanın doğru bir şekilde yönlendirilmesinde önemli bir rol oynar. Farklı ekim senaryolarının özelliklerine göre, matris özelliklerinin ve yapısının analizi ve araştırması yoluyla, deneysel zamanlama sulama modeli, matris su ayarının üst ve alt limit sulama modeli geliştirilir; su ve gübre entegre bilgi edinme sistemi, sulama modelini kontrol edebilir ve üretim, işletme ve bakım sürecinde sürekli olarak optimizasyon ve yineleme yapılabilir.

2.2 Sistem Bileşimi

Sistem, sıvı giriş toplama cihazı, sıvı dönüş toplama cihazı, substrat gerçek zamanlı izleme cihazı ve iletişim bileşeninden oluşmaktadır. Sıvı giriş toplama cihazı pH sensörü, EC sensörü, su pompası, debimetre ve diğer parçalardan; sıvı dönüş toplama cihazı ise basınç sensörü, pH sensörü, EC sensörü ve diğer parçalardan oluşmaktadır. Substrat gerçek zamanlı izleme cihazı ise sıvı dönüş toplama tepsisi, sıvı dönüş filtre eleği, basınç sensörü, pH sensörü, EC sensörü, sıcaklık ve nem sensörü ve diğer parçalardan oluşmaktadır. İletişim modülü, biri merkezi kontrol odasında diğeri serada olmak üzere iki LoRa modülü içermektedir (Şekil 3). Bilgisayar ile merkezi kontrol odasında bulunan iletişim bileşeni arasında kablolu bağlantı, merkezi kontrol odasında bulunan iletişim bileşeni ile serada bulunan iletişim bileşeni arasında kablosuz bağlantı ve serada bulunan iletişim bileşeni ile röle, substrat algılama bileşeni ve sıvı dönüş algılama bileşeni arasında kablolu bağlantı mevcuttur (Şekil 4).

2.3 Uygulama Etkileri

Bu izleme sistemiyle geri beslenen su ve gübre sulama sisteminin etkisi, yalnızca tedarikçiler tarafından sağlanan sulama sisteminin etkisiyle karşılaştırılmıştır. İkinci duruma kıyasla, bu izleme sistemiyle domates bitkisi başına ortalama sulama miktarı günde %8,7 oranında azalmış, geri dönen sıvı hacmi %18 oranında azalmış ve geri dönen sıvının EC değeri temelde aynı kalmıştır. Bu da, bu izleme sistemi sulama için kullanıldığında, bitkilerin besin çözeltisi emilimi yasasına göre daha fazla besin çözeltisi kullandığını göstermektedir. Bu akıllı sulama sistemi kullanılarak, deneysel zamanlı sulamaya kıyasla sulama miktarı ortalama %29, sıvı geri dönüşü ise %53 oranında azaltılabilir (Şekil 5-6).

 

3. IoT Tabanlı Çevre Kontrol Sistemi

Bitki fabrikalarında büyük ölçekli dinamik spektral düğümlerin hassas kontrolüne yönelik talebi karşılamak amacıyla, büyük ölçekli ve heterojen düğüm edinimi ve bitki ışık ortamının hassas kontrolü sorunlarını çözmek için Nesnelerin İnterneti (IoT) teknolojisinin füzyonu tanıtılmıştır. Bitki fabrikasındaki akıllı aydınlatma kontrol sistemi, akıllı LED aydınlatma armatürlerini taşıyıcı olarak alır ve veri toplama, iletim ve kontrolü destekleyen büyük ölçekli merkezi olmayan bir terminal ağı oluşturmak için WF-IOT büyük veri füzyonu Nesnelerin İnterneti teknolojisini kullanır. Sistem, üretim gereksinimlerine göre serbestçe gruplandırılabilir ve bitki aydınlatma armatürlerinin ışık yoğunluğu, farklı aydınlatma koşullarına ve bitki büyüme ihtiyaçlarına göre gerçek zamanlı olarak sürekli olarak ayarlanabilir, böylece ek ışık yoğunluğunun ve ek ışık miktarının hassas kontrolü sağlanabilir (Şekil 7). Çevresel ağ aracılığıyla, ortam ve aydınlatma gibi algılama verilerinin dinamik olarak toplanması ve iletilmesi gerçekleştirilebilir ve aynı zamanda enerji tüketiminin çevrimiçi izlenmesi gerçekleştirilebilir ve her büyüme alanındaki ek ışığın enerji tüketimi gerçek zamanlı olarak kavranabilir.

Sistem, sera içi ve dışı kontrol verilerini toplayarak bitkilerin hassas yönetimini gerçekleştirir ve "bitki yönetim modeli" ürün geliştirme sürecini tamamlar. Akım, CO2, doğal gaz ve su sensörleri aracılığıyla "enerji sistemi"nin izleme verilerinin toplanması gerçekleştirilir. Robotik görüş teknolojisi kullanılarak, meyve rengi, meyve sayısı, meyve sapı boyutu, yapraklar, gövdeler vb. veriler aracılığıyla, mahsul büyüme verilerinin tüm süreci izlenir ve tanınır (Şekil 8).

4.Tanıtım Değeri

Endüstriyel internet platformunun avantajlarından yararlanan, tek yatırımla birçok kez hizmet kullanımı sağlayan, endüstriyel internetin paylaşım konseptini kullanan akıllı tarımsal işletme ve bakım sistemi, tesis tarımında Nesnelerin İnterneti'nin düşük maliyet ve yüksek verimlilikle kurulmasını teşvik eder ve tesis tarımının akıllı ve yeşil seviyesini yükseltir. Qingdao'nun Laixi şehrinde sistemin uygulandığı bir projeyi örnek alırsak, gübrenin kapsamlı kullanım oranı %90'ın üzerine çıkmaktadır; bu, geleneksel toprak ekimine göre üç kat daha fazladır. Tüm süreçte üretim atık suyu deşarjı yoktur, bu da tarla ekimine kıyasla %95 su tasarrufu sağlar ve gübrenin toprağa verdiği kirliliği azaltır. Bu sistemle seradaki CO2 tespiti sayesinde, sera içi ve dışındaki sıcaklık ve aydınlatma gibi çevresel faktörler kapsamlı bir şekilde analiz edilir ve CO2 tedariği gerçek zamanlı olarak düzenlenir; bu da sadece bitkilerin ihtiyaçlarını karşılamakla kalmaz, aynı zamanda israfı önler, bitki fotosentezini etkili bir şekilde güçlendirir, karbonhidrat birikimini hızlandırır, birim alan başına verimi artırır ve sebze kalitesini iyileştirir. İşletme ve bakım yönetim sisteminin tamamı, sera ortam kontrol tesislerinin otomatik çalışmasını, her türlü hava koşulunda çalışan ekipmanların otomatik ve hassas çalışmasını gerçekleştirmiş, enerji maliyetini %10, manuel işletme maliyetini ise %60 oranında azaltmış ve aynı zamanda, şiddetli rüzgar, yağmur ve kar gibi olumsuz hava koşullarına karşı ilk anda pencereyi kapatmak gibi koruyucu önlemler alarak, ani kötü hava koşullarında seranın kendisinin ve seradaki ürünlerin zarar görmesini etkili bir şekilde önlemiştir.

5.Çözüm

Modern tesis tarımının gelişimi, tarımsal akıllı yönetim sisteminin nimetlerinden ayrı düşünülemez. Sadece ilgili yönetim sisteminin daha güçlü algılama, analiz ve karar verme yeteneğine sahip olması, modernleşme yolunda ilerlemeyi sürdürebilir. Tarımsal akıllı yönetim sistemi, yapay yönetimin eksikliklerini büyük ölçüde azaltır ve tarımsal üretim, yönetim ve stratejik karar alma süreçlerinin akıllı bilgi işlemlemesini teşvik eder. Sistemin girdilerinin artması ve kullanım senaryolarının sürekli zenginleşmesiyle birlikte, veri modelinin daha fazla veri temelinde sürekli olarak güncellenmesi ve yinelenmesi, daha akıllı hale gelmesi ve modern tesis tarımının akıllı düzeyinin kapsamlı bir şekilde iyileştirilmesi gerekmektedir.

SON

[kaynak bilgisi]

Orijinal yazar: Sha Bifeng, Zhang Zheng, vd. Sera Bahçeciliği Tarım Mühendisliği Teknolojisi 19 Nisan 2024 10:47 Pekin