ResumLa intel·ligentització de l'agricultura d'instal·lacions modernes depèn principalment del sistema d'operació i manteniment. La intel·ligentització del sistema d'operació i manteniment està directament relacionada amb l'eficiència integral del funcionament dels hivernacles i també representa la modernització de l'agricultura d'instal·lacions, que té el valor de la popularització i el desenvolupament en profunditat. Aquest article presenta l'aplicació del sistema intel·ligent d'operació i manteniment en una base d'agricultura d'instal·lacions a Qingdao, analitza el seu efecte d'aplicació i avalua el valor de popularització del sistema, per tal de proporcionar informació de referència als professionals pertinents i ampliar l'estudi en profunditat dels sistemes relacionats, millorant així el nivell tècnic i intel·ligent de l'agricultura d'instal·lacions.

Paraules clauSistema intel·ligent d'operació i manteniment; Agricultura d'instal·lacions; Aplicació

Amb el ràpid desenvolupament de la Xina, els mètodes de producció agrícola tradicionals no han pogut satisfer les demandes de la societat pel que fa a la qualitat i la quantitat de productes agrícoles. L'agricultura d'instal·lacions moderna, caracteritzada per un alt rendiment, eficiència i qualitat superior, s'ha desenvolupat ràpidament en els darrers anys, presentant un immens potencial de mercat. No obstant això, en comparació amb els països o regions agrícoles desenvolupades del món, el nivell tecnològic de l'agricultura d'instal·lacions de la Xina encara està significativament endarrerit, especialment en l'aplicació de sistemes intel·ligents d'operació i manteniment basats en la IoT agrícola, com ara sensors agrícoles i cervells de núvol de màquines, on la digitalització necessita una millora urgent.

1. Sistema intel·ligent d'operació i manteniment per a l'agricultura

1.1 Definició del sistema

El sistema intel·ligent d'operació i manteniment per a l'agricultura és una tecnologia de sistema emergent que integra profundament la tecnologia IoT, la tecnologia de gestió intel·ligent i diversos processos agrícoles com la sembra, l'emmagatzematge, el processament, el transport, la traçabilitat i el consum. Mitjançant la integració de "sistema + maquinari", el sistema intel·ligent d'operació i manteniment agrícola utilitza les tecnologies clau de la Internet de les Coses, com ara la tecnologia de detecció, la tecnologia de transmissió, la tecnologia de processament i la tecnologia comuna, per resoldre de manera integral els problemes multiinteractius com la identificació individual agrícola, la consciència situacional, la xarxa d'equips heterogenis, el processament de dades heterogenis multifont, el descobriment de coneixement i el suport a la presa de decisions.

1.2 Ruta tècnica

Normalment, l'estructura del sistema de gestió agrícola es compon principalment de percepció, xarxa i plataforma. Sobre aquesta base, les empreses poden ampliar més capes lògiques segons els tipus agrícoles i les necessitats empresarials. L'arquitectura del sistema intel·ligent d'operació i manteniment agrícola es mostra a la Figura 1.

Per tal de satisfer les necessitats d'operació i manteniment intel·ligents de les instal·lacions agrícoles, es poden personalitzar sensors com ara sensors de temperatura i humitat, sensors de diòxid de carboni, sensors d'il·luminació, sensors de corrent, sensors de flux d'aigua, sensors de flux de diòxid de carboni, sensors de flux de gas natural, sensors de pressió de pes, sensors EC i sensors de pH, i les empreses amb una gran demanda poden investigar i desenvolupar sensors i obtenir el protocol de transmissió de dades subjacent per garantir la transmissió i captura estables de dades.

1.3 Importància del desenvolupament

El sistema intel·ligent d'operació i manteniment utilitza tecnologia de detecció intel·ligent, tecnologia de transmissió d'informació i tecnologia de processament intel·ligent a través de la Internet de les Coses agrícola per dur a terme un seguiment en temps real i un control remot de tots els enllaços de les activitats agrícoles, promoure la informatització intel·ligent de la producció agrícola, la gestió i la decisió estratègica, i aconseguir l'alta eficiència, intensificació, escala i estandardització de la producció agrícola. Finalment, es farà realitat la connexió vertical de tots els enllaços de la producció de cultius i la connexió horitzontal de tots els enllaços de tota la cadena de la indústria agrícola. Crear una ecologia d'economia circular amb un sistema de tecnologia de plantació, una plataforma cerebral agrícola, seguretat alimentària agrícola, una plataforma comercial de productes agrícoles, un nou sistema financer de la cadena de subministrament agrícola, un turisme agrícola característic i una plantació i cria complementàries (Figura 2).

 

2.Monitorització de la informació sobre la integració d'aigua i fertilitzants

2.1 Principi del sistema

El sistema realitza una retroalimentació negativa al sistema d'aigua i fertilitzants detectant el contingut d'aigua, l'EC, el pH i altres valors de la matriu de segó de coco, cosa que juga un paper important en la guia precisa del reg. Segons les característiques de les diferents escenes de plantació, mitjançant l'anàlisi i la investigació de les característiques i l'estructura de la matriu, es desenvolupa el model de reg de temps empíric, el model de reg de límit superior i inferior de la configuració de l'aigua de la matriu; el sistema d'adquisició d'informació integrat d'aigua i fertilitzants pot controlar el model de reg, l'optimització i la iteració es poden dur a terme contínuament en el procés d'operació i manteniment de la producció.

2.2 Composició del sistema

El sistema consta d'un dispositiu de recollida d'entrada de líquid, un dispositiu de recollida de retorn de líquid, un dispositiu de monitorització en temps real del substrat i un component de comunicació, en què el dispositiu de recollida d'entrada de líquid consta d'un sensor de pH, un sensor EC, una bomba d'aigua, un mesurador de cabal i altres parts; i el dispositiu de recollida de retorn de líquid consta d'un sensor de pressió, un sensor de pH, un sensor EC i altres parts; El dispositiu de monitorització en temps real del substrat consta d'una safata de recollida de retorn de líquid, una malla de filtre de retorn de líquid, un sensor de pressió, un sensor de pH, un sensor EC, un sensor de temperatura i humitat i altres parts. El mòdul de comunicació inclou dos mòduls LoRa, un a la sala de control central i l'altre a l'hivernacle (Figura 3). Existeix una connexió per cable entre l'ordinador i el component de comunicació situat a la sala de control central, existeix una connexió sense fil entre el component de comunicació situat a la sala de control central i el component de comunicació situat a l'hivernacle, i existeix una connexió per cable entre el component de comunicació a l'hivernacle i el relé, el component de detecció del substrat i el component de detecció del retorn de líquid (Figura 4).

2.3 Efectes de l'aplicació

L'efecte del reg amb aigua i fertilitzants del sistema de reg que proporciona aquest sistema de monitorització es compara amb el del sistema de reg proporcionat només pels proveïdors. En comparació amb aquest últim, el reg mitjà per planta de tomàquet amb aquest sistema de monitorització es redueix en un 8,7% per dia, i el volum de líquid de retorn es redueix en un 18%, i el valor EC del líquid de retorn és bàsicament el mateix, la qual cosa demostra que els cultius utilitzen més solució nutritiva quan aquest sistema de monitorització s'utilitza per al reg d'acord amb la llei d'absorció de la solució nutritiva pels cultius. L'ús d'aquest sistema de reg intel·ligent pot reduir la quantitat de reg en un 29% i el retorn de líquid en un 53% de mitjana en comparació amb el reg temporitzat empíric (Figura 5 ~ 6).

 

3. Sistema de control ambiental basat en IoT

Davant la demanda d'un control precís dels nodes espectrals dinàmics a gran escala a les fàbriques de plantes, s'introdueix la tecnologia de fusió de l'Internet de les Coses per resoldre els problemes d'adquisició de nodes a gran escala i heterogenis i el control precís de l'entorn lumínic de la planta. El sistema de control d'il·luminació intel·ligent a la fàbrica de plantes pren els llums LED intel·ligents com a portador i adopta la tecnologia de fusió de big data WF-IOT de l'Internet de les Coses per construir una xarxa de terminals descentralitzada a gran escala que doni suport a l'adquisició, la transmissió i el control de dades. El sistema es pot agrupar lliurement segons els requisits de producció i la intensitat de la llum dels llums de la planta es pot ajustar contínuament en temps real segons les diferents condicions d'il·luminació i les necessitats de creixement de la planta, per tal de realitzar un control precís de la intensitat de la llum suplementària i la quantitat de llum suplementària (Figura 7). A través de la xarxa perifèrica, es pot realitzar la recopilació i transmissió dinàmica de dades de detecció com ara l'entorn i la il·luminació i, alhora, es pot realitzar el seguiment en línia del consum d'energia i es pot controlar en temps real el consum d'energia de la llum suplementària a cada àrea de creixement.

El sistema realitza la gestió precisa de les plantes mitjançant la recopilació de dades de control intern i extern de l'hivernacle i completa el desenvolupament del producte del "model de gestió de plantes". A través dels sensors de corrent, CO2, gas natural i aigua, es realitza la recopilació de dades de monitorització del "sistema energètic". Mitjançant tecnologia de visió robòtica, a través de les dades de color del fruit, nombre de fruits, mida de la tija del fruit, fulles, tiges, etc., es monitoritza i es reconeix tot el procés de creixement del cultiu (Figura 8).

4.Valor promocional

El sistema intel·ligent d'operació i manteniment agrícola, utilitzant els avantatges de la plataforma d'Internet industrial, una sola inversió, moltes vegades d'ús del servei, utilitzant el concepte de compartició d'Internet industrial, promou la construcció de l'Internet de les Coses en l'agricultura d'instal·lacions a baix cost i alta eficiència, i millora el nivell intel·ligent i verd de l'agricultura d'instal·lacions. Prenent com a exemple un projecte que aplica el sistema a la ciutat de Laixi, Qingdao, la taxa d'utilització integral de fertilitzants pot arribar a superar el 90%, que és tres vegades superior a la del cultiu tradicional del sòl. No hi ha abocament d'aigües residuals de producció en tot el procés, cosa que estalvia un 95% d'aigua en comparació amb el cultiu de camp i redueix la contaminació dels fertilitzants al sòl. Mitjançant la detecció de CO2 a l'hivernacle per aquest sistema, els factors ambientals com la temperatura i la il·luminació dins i fora de l'hivernacle s'analitzen exhaustivament, i el subministrament de CO2 es regula en temps real, cosa que no només satisfà les necessitats de les plantes, sinó que també evita els residus, reforça eficaçment la fotosíntesi dels cultius, accelera l'acumulació de carbohidrats, augmenta el rendiment per unitat de superfície i millora la qualitat de les verdures. Tot el conjunt de sistemes de gestió d'operacions i manteniment ha aconseguit el funcionament automàtic de les instal·lacions de control de l'entorn d'hivernacle, el funcionament automàtic i precís dels equips per a tot tipus de clima, ha reduït el cost energètic en un 10% i el cost de funcionament manual en un 60%, i alhora, pot fer respostes de protecció com ara tancar la finestra a la primera contra condicions meteorològiques adverses com ara vent fort, pluja i neu, evitant eficaçment la pèrdua del propi hivernacle i dels cultius a l'hivernacle davant del mal temps sobtat.

5.Conclusió

El desenvolupament modern de l'agricultura d'instal·lacions no es pot separar de la benedicció d'un sistema de gestió agrícola intel·ligent. Només el sistema de gestió corresponent amb una percepció, anàlisi i capacitat de presa de decisions més fortes pot seguir avançant en el camí de la modernització. El sistema de gestió agrícola intel·ligent redueix considerablement les deficiències de la gestió artificial i promou la informatització intel·ligent de la producció agrícola, la gestió i la decisió estratègica. Amb l'augment de les entrades i l'enriquiment continu dels escenaris d'ús del sistema, el seu model de dades s'ha d'actualitzar i itera constantment sobre la base de més dades, esdevenint més intel·ligent i millorant integralment el grau d'intel·ligència de l'agricultura d'instal·lacions moderna.

FI

[informació de citació]

Autor original Sha Bifeng, Zhang Zheng, etl. Horticultura d'hivernacle Tecnologia d'enginyeria agrícola 19 d'abril de 2024 10:47 Pequín