ResumoA intelixenteización da agricultura de instalacións moderna depende principalmente do sistema de operación e mantemento. A intelixenteización do sistema de operación e mantemento está directamente relacionada coa eficiencia integral do funcionamento dos invernadoiros e tamén representa a modernización da agricultura de instalacións, que ten o valor da popularización e o desenvolvemento en profundidade. Este artigo presenta a aplicación dun sistema intelixente de operación e mantemento nunha base de agricultura de instalacións en Qingdao, analiza o seu efecto de aplicación e avalía o valor de popularización do sistema, co fin de proporcionar información de referencia aos profesionais relevantes e ampliar un estudo máis profundo dos sistemas relacionados, mellorando así o nivel técnico e intelixente da agricultura de instalacións.

Palabras claveSistema intelixente de operación e mantemento; Agricultura de instalacións; Aplicación

Co rápido desenvolvemento da China, os métodos tradicionais de produción agrícola foron incapaces de satisfacer as demandas da sociedade en canto á calidade e cantidade de produtos agrícolas. A agricultura moderna de instalacións, caracterizada por un alto rendemento, eficiencia e calidade superior, desenvolveuse rapidamente nos últimos anos, presentando un inmenso potencial de mercado. Non obstante, en comparación cos países ou rexións agrícolas desenvolvidas do mundo, o nivel tecnolóxico da agricultura de instalacións da China aínda está significativamente atrasado, especialmente na aplicación de sistemas intelixentes de operación e mantemento baseados na IoT agrícola, como sensores agrícolas e cerebros de nube de máquinas, onde a dixitalización necesita unha mellora urxente.

1. Sistema intelixente de operación e mantemento para a agricultura

1.1 Definición do sistema

O sistema intelixente de operación e mantemento para a agricultura é unha tecnoloxía de sistema emerxente que integra profundamente a tecnoloxía da IoT, a tecnoloxía de xestión intelixente e varios procesos agrícolas como a plantación, o almacenamento, o procesamento, o transporte, a rastrexabilidade e o consumo. Mediante a integración de "sistema + hardware", o sistema intelixente de operación e mantemento agrícola utiliza as tecnoloxías clave da Internet das Cousas, como a tecnoloxía de detección, a tecnoloxía de transmisión, a tecnoloxía de procesamento e a tecnoloxía común, para resolver de forma integral os problemas multiinteractivos como a identificación individual agrícola, a conciencia situacional, a creación de redes de equipos heteroxéneos, o procesamento de datos heteroxéneos de múltiples fontes, o descubrimento de coñecemento e o apoio á toma de decisións.

1.2 Ruta técnica

Normalmente, a estrutura do sistema de xestión agrícola está composta principalmente por percepción, rede e plataforma. Con base nisto, as empresas poden expandir máis capas lóxicas segundo os tipos agrícolas e as necesidades empresariais. A arquitectura do sistema intelixente de operación e mantemento agrícola móstrase na Figura 1.

Para satisfacer as necesidades de funcionamento e mantemento intelixentes das instalacións agrícolas, pódense personalizar sensores como sensores de temperatura e humidade, sensores de dióxido de carbono, sensores de iluminación, sensores de corrente, sensores de fluxo de auga, sensores de fluxo de dióxido de carbono, sensores de fluxo de gas natural, sensores de presión de peso, sensores CE e sensores de pH, e as empresas con gran demanda poden investigar e desenvolver sensores e obter o protocolo de transmisión de datos subxacente para garantir a transmisión e captura estables dos datos.

1.3 Importancia para o desenvolvemento

O sistema intelixente de operación e mantemento emprega tecnoloxía de detección intelixente, tecnoloxía de transmisión de información e tecnoloxía de procesamento intelixente a través da Internet das Cousas agrícola para levar a cabo a monitorización en tempo real e o control remoto de todos os elos das actividades agrícolas, promover a informatización intelixente da produción, xestión e decisión estratéxica agrícolas, e lograr a alta eficiencia, intensificación, escala e estandarización da produción agrícola. Finalmente, realizarase a conexión vertical de todos os elos da produción de cultivos e a conexión horizontal de todos os elos de toda a cadea da industria agrícola. Crear unha ecoloxía de economía circular cun sistema de tecnoloxía de plantación, unha plataforma cerebral agrícola, seguridade alimentaria agrícola, unha plataforma comercial de produtos agrícolas, un novo sistema financeiro da cadea de subministración agrícola, un turismo agrícola característico e plantación e reprodución complementarias (Figura 2).

 

2.Monitorización da información sobre a integración da auga e os fertilizantes

2.1 Principio do sistema

O sistema realiza unha retroalimentación negativa ao sistema de auga e fertilizantes mediante a detección do contido de auga, a CE, o pH e outros valores da matriz de farelo de coco, o que xoga un papel importante na guía precisa do rego. De acordo coas características das diferentes escenas de plantación, mediante a análise e a investigación das características e estrutura da matriz, para desenvolver o modelo de rego de tempo empírico, o modelo de rego de límite superior e inferior da configuración da auga da matriz; o sistema de adquisición de información integrado de auga e fertilizantes pode controlar o modelo de rego, a optimización e a iteración poden levarse a cabo continuamente no proceso de operación e mantemento de produción.

2.2 Composición do sistema

O sistema consta dun dispositivo de recollida de entrada de líquido, un dispositivo de recollida de retorno de líquido, un dispositivo de monitorización en tempo real do substrato e un compoñente de comunicación, no que o dispositivo de recollida de entrada de líquido consta dun sensor de pH, un sensor de CE, unha bomba de auga, un medidor de fluxo e outras pezas; e o dispositivo de recollida de retorno de líquido consta dun sensor de presión, un sensor de pH, un sensor de CE e outras pezas; o dispositivo de monitorización en tempo real do substrato consta dunha bandexa de recollida de retorno de líquido, unha malla de filtro de retorno de líquido, un sensor de presión, un sensor de pH, un sensor de CE, un sensor de temperatura e humidade e outras pezas. O módulo de comunicación inclúe dous módulos LoRa, un na sala de control central e o outro no invernadoiro (Figura 3). Existe unha conexión por cable entre o ordenador e o compoñente de comunicación situado na sala de control central, existe unha conexión sen fíos entre o compoñente de comunicación situado na sala de control central e o compoñente de comunicación situado no invernadoiro, e existe unha conexión por cable entre o compoñente de comunicación no invernadoiro e o relé, o compoñente de detección do substrato e o compoñente de detección do retorno de líquido (Figura 4).

2.3 Efectos da aplicación

O efecto do rego con auga e fertilizantes, un sistema de rego retroalimentado por este sistema de monitorización, compárase co do sistema de rego proporcionado só polos provedores. En comparación con este último, o rego medio por planta de tomate con este sistema de monitorización redúcese nun 8,7 % ao día, o volume do líquido de retorno redúcese nun 18 % e o valor da CE do líquido de retorno é basicamente o mesmo, o que demostra que os cultivos usan máis solución nutritiva cando se usa este sistema de monitorización para o rego segundo a lei de absorción da solución nutritiva polos cultivos. O uso deste sistema de rego intelixente pode reducir a cantidade de rego nun 29 % e o retorno do líquido nun 53 % de media en comparación co rego temporizado empírico (Figura 5 ~ 6).

 

3. Sistema de control ambiental baseado en IoT

Ante a demanda dun control preciso dos nodos espectrais dinámicos a grande escala nas fábricas de plantas, introdúcese a tecnoloxía de fusión da Internet das Cousas para resolver os problemas da adquisición de nodos a grande escala e heteroxéneos e o control preciso do ambiente luminoso da planta. O sistema intelixente de control de iluminación na fábrica de plantas toma as lámpadas LED intelixentes como portador e adopta a tecnoloxía de fusión de big data WF-IOT da Internet das Cousas para construír unha rede de terminais descentralizada a grande escala que admite a adquisición, transmisión e control de datos. O sistema pódese agrupar libremente segundo os requisitos de produción e a intensidade da luz das lámpadas das plantas pódese axustar continuamente en tempo real segundo as diferentes condicións de iluminación e as necesidades de crecemento das plantas, para lograr un control preciso da intensidade da luz suplementaria e da cantidade de luz suplementaria (Figura 7). A través da rede periférica, pódese realizar a recollida e transmisión dinámica de datos de detección, como o ambiente e a iluminación, e ao mesmo tempo, pódese realizar a monitorización en liña do consumo de enerxía e pódese captar o consumo de enerxía da luz suplementaria en cada área de crecemento en tempo real.

O sistema realiza a xestión precisa das plantas mediante a recollida de datos de control interno e externo do invernadoiro e completa o desenvolvemento do produto do "modelo de xestión de plantas". A través dos sensores de corrente, CO2, gas natural e auga, realízase a recollida de datos de monitorización do "sistema enerxético". Usando tecnoloxía de visión robótica, a través dos datos de cor do froito, número de froitos, tamaño do talo do froito, follas, talos, etc., monitorízase e recoñécese todo o proceso de crecemento do cultivo (Figura 8).

4.Valor promocional

O sistema intelixente de operación e mantemento agrícola, que aproveita as vantaxes da plataforma de Internet industrial, un investimento, moitas veces de uso do servizo, utilizando o concepto de compartición da Internet industrial, promove a construción da Internet das Cousas na agricultura de instalacións a baixo custo e alta eficiencia, e mellora o nivel intelixente e ecolóxico da agricultura de instalacións. Tomando como exemplo un proxecto que aplica o sistema na cidade de Laixi, Qingdao, a taxa de utilización integral de fertilizantes pode chegar a superar o 90 %, o que é tres veces maior que a do cultivo tradicional do solo. Non hai vertido de augas residuais de produción en todo o proceso, o que aforra un 95 % de auga en comparación co cultivo no campo e reduce a contaminación dos fertilizantes no solo. Mediante a detección de CO2 no invernadoiro por este sistema, os factores ambientais como a temperatura e a iluminación dentro e fóra do invernadoiro analízanse exhaustivamente, e o subministro de CO2 regúlase en tempo real, o que non só satisface as necesidades das plantas, senón que tamén evita o desperdicio, fortalece eficazmente a fotosíntese dos cultivos, acelera a acumulación de carbohidratos, aumenta o rendemento por unidade de área e mellora a calidade das verduras. O conxunto completo do sistema de xestión de operacións e mantemento conseguiu o funcionamento automático das instalacións de control ambiental de invernadoiros, o funcionamento automático e preciso dos equipos para todo tipo de clima, reduciu o custo enerxético nun 10 % e o custo de funcionamento manual nun 60 % e, ao mesmo tempo, pode realizar respostas de protección, como pechar a xanela á primeira contra condicións meteorolóxicas adversas como vento forte, choiva e neve, evitando eficazmente a perda do propio invernadoiro e das colleitas no invernadoiro ante un mal tempo repentino.

5.Conclusión

O desenvolvemento moderno da agricultura de instalacións non pode separarse da bendición dun sistema de xestión intelixente agrícola. Só o sistema de xestión correspondente, cunha maior percepción, análise e capacidade de toma de decisións, pode seguir avanzando no camiño da modernización. O sistema de xestión intelixente agrícola reduce en gran medida as deficiencias da xestión artificial e promove a información intelixente da produción, xestión e decisión estratéxica agrícolas. Co aumento dos datos de entrada e o enriquecemento continuo dos escenarios de uso do sistema, o seu modelo de datos debe actualizarse e iterarse constantemente sobre a base de máis datos, tornándose máis intelixente e mellorando de forma integral o grao de intelixencia da agricultura de instalacións moderna.

FIN

[información da cita]

Autor orixinal Sha Bifeng, Zhang Zheng e outros. Horticultura de invernadoiros Tecnoloxía de enxeñaría agrícola 19 de abril de 2024 10:47 Pequín