AbstractInteligența agriculturii moderne în instalații agricole depinde în principal de sistemul de operare și întreținere. Inteligența sistemului de operare și întreținere este direct legată de eficiența completă a funcționării serelor și reprezintă, de asemenea, modernizarea agriculturii în instalații agricole, care are valoarea popularizării și dezvoltării aprofundate. Această lucrare introduce aplicarea sistemului inteligent de operare și întreținere într-o bază de agricultură în instalații agricole din Qingdao, analizează efectul aplicării sale și evaluează valoarea de popularizare a sistemului, astfel încât să ofere informații de referință pentru practicienii relevanți și să extindă studiul aprofundat al sistemelor conexe, îmbunătățind astfel nivelul tehnic și inteligent al agriculturii în instalații agricole.

Cuvinte cheieSistem inteligent de operare și întreținere; Agricultură pentru instalații; Aplicație

Odată cu dezvoltarea rapidă a Chinei, metodele tradiționale de producție agricolă nu au reușit să satisfacă cerințele societății privind calitatea și cantitatea produselor agricole. Agricultura modernă, caracterizată prin randament ridicat, eficiență și calitate superioară, s-a dezvoltat rapid în ultimii ani, prezentând un potențial imens de piață. Cu toate acestea, în comparație cu țările sau regiunile agricole dezvoltate din lume, nivelul tehnologic al agriculturii industriale din China este încă semnificativ în urmă, în special în ceea ce privește aplicarea sistemelor inteligente de operare și întreținere bazate pe IoT agricol, cum ar fi senzorii agricoli și cloud brains pentru mașini, unde digitalizarea necesită îmbunătățiri urgente.

1. Sistem inteligent de operare și întreținere pentru agricultură

1.1 Definiția sistemului

Sistemul inteligent de operare și întreținere pentru agricultură este o tehnologie de sistem emergentă care integrează profund tehnologia IoT, tehnologia inteligentă de management și diverse procese agricole, cum ar fi plantarea, depozitarea, procesarea, transportul, trasabilitatea și consumul. Prin integrarea „sistem+hardware”, sistemul inteligent de operare și întreținere agricolă utilizează tehnologiile cheie ale Internetului Lucrurilor, cum ar fi tehnologia de detectare, tehnologia de transmisie, tehnologia de procesare și tehnologia comună, pentru a rezolva în mod complet problemele multi-interactive, cum ar fi identificarea individuală agricolă, conștientizarea situației, conectarea în rețea a echipamentelor eterogene, procesarea datelor eterogene din surse multiple, descoperirea de cunoștințe și asistența decizională.

1.2 Traseu tehnic

De obicei, structura sistemului de management agricol este compusă în principal din percepție, rețea și platformă. Pe această bază, întreprinderile pot extinde mai multe straturi logice în funcție de tipurile agricole și nevoile afacerii. Arhitectura sistemului inteligent de operare și întreținere agricolă este prezentată în Figura 1.

Pentru a satisface nevoile de operare și întreținere inteligentă a instalațiilor agricole, senzori precum senzorul de temperatură și umiditate, senzorul de dioxid de carbon, senzorul de iluminare, senzorul de curent, senzorul de debit de apă, senzorul de debit de dioxid de carbon, senzorul de debit de gaze naturale, senzorul de presiune și greutate, senzorul EC și senzorul de pH pot fi personalizați, iar întreprinderile cu cerere mare pot cerceta și dezvolta senzori și pot trece prin protocolul de transmitere a datelor subiacent pentru a asigura o transmitere și o captare stabilă a datelor.

1.3 Importanța dezvoltării

Sistemul inteligent de operare și întreținere utilizează tehnologia inteligentă de detectare, tehnologia de transmitere a informațiilor și tehnologia inteligentă de procesare prin intermediul Internetului Lucrurilor Agricole pentru a efectua monitorizarea în timp real și controlul de la distanță al tuturor verigilor din activitățile agricole, pentru a promova informaționalizarea inteligentă a producției agricole, managementului și luării deciziilor strategice și pentru a realiza o eficiență ridicată, intensificare, scară și standardizare a producției agricole. În cele din urmă, se va realiza conexiunea verticală a tuturor verigilor din producția de culturi și conexiunea orizontală a tuturor verigilor din întregul lanț al industriei agricole. Se va crea o ecologie a economiei circulare cu sistem de tehnologie de plantare, platformă pentru creierul agricol, siguranță alimentară agricolă, platformă comercială pentru produse agricole, un nou sistem financiar al lanțului de aprovizionare agricolă, turism agricol caracteristic și plantare și ameliorare complementară (Figura 2).

 

2.Monitorizarea informațiilor privind integrarea apei și a îngrășămintelor

2.1 Principiul sistemului

Sistemul oferă feedback negativ sistemului de apă și îngrășăminte prin detectarea conținutului de apă, a electrizantei electrice (EC), a pH-ului și a altor valori ale matricei de tărâțe de cocos, ceea ce joacă un rol important în ghidarea precisă a irigării. În funcție de caracteristicile diferitelor scene de plantare, prin analiza și cercetarea caracteristicilor și structurii matricei, pentru a dezvolta modelul empiric de temporizare a irigațiilor, modelul de irigare cu limite superioare și inferioare ale setării apei din matrice; sistemul integrat de achiziție a informațiilor despre apă și îngrășăminte poate controla modelul de irigații, optimizarea și iterația putând fi efectuate continuu în procesul de producție, operare și întreținere.

2.2 Compoziția sistemului

Sistemul este alcătuit dintr-un dispozitiv de colectare a lichidului la intrare, un dispozitiv de colectare a lichidului la retur, un dispozitiv de monitorizare în timp real a substratului și o componentă de comunicare, în care dispozitivul de colectare a lichidului la intrare constă dintr-un senzor de pH, un senzor EC, o pompă de apă, un debitmetru și alte componente; iar dispozitivul de colectare a lichidului la retur constă dintr-un senzor de presiune, un senzor de pH, un senzor EC și alte componente; Dispozitivul de monitorizare în timp real a substratului constă dintr-o tavă de colectare a lichidului la retur, o sită filtrantă pentru returul lichidului, un senzor de presiune, un senzor de pH, un senzor EC, un senzor de temperatură și umiditate și alte componente. Modulul de comunicare include două module LoRa, unul în camera de control centrală și celălalt în seră (Figura 3). Există o conexiune prin cablu între computer și componenta de comunicare plasată în camera de control centrală, există o conexiune wireless între componenta de comunicare plasată în camera de control centrală și componenta de comunicare plasată în seră și există o conexiune prin cablu între componenta de comunicare din seră și releu, componenta de detectare a substratului și componenta de detectare a returului lichidului (Figura 4).

2.3 Efectele aplicației

Efectul irigării cu apă și îngrășăminte, alimentate prin intermediul acestui sistem de monitorizare, este comparat cu cel al sistemului de irigații furnizat exclusiv de furnizori. Comparativ cu acesta din urmă, irigarea medie per plantă de tomate cu acest sistem de monitorizare este redusă cu 8,7% pe zi, iar volumul lichidului returnat este redus cu 18%, iar valoarea EC a lichidului returnat este practic aceeași, ceea ce arată că culturile utilizează o mai mare soluție nutritivă atunci când acest sistem de monitorizare este utilizat pentru irigare, conform legii absorbției soluției nutritive de către culturi. Utilizarea acestui sistem inteligent de irigare poate reduce cantitatea de irigare cu 29% și returul de lichid cu 53% în medie, comparativ cu irigarea empirică temporizată (Figura 5 ~ 6).

 

3. Sistem de control al mediului bazat pe IoT

Confruntându-se cu cererea de control precis al nodurilor spectrale dinamice la scară largă din fabricile de instalații, este introdusă tehnologia de fuziune a Internetului Lucrurilor pentru a rezolva problemele achiziției de noduri la scară largă și eterogene și controlul precis al mediului luminos al instalației. Sistemul inteligent de control al iluminatului din fabricile de instalații utilizează corpuri de iluminat LED inteligente ca purtător și adoptă tehnologia de fuziune a Internetului Lucrurilor cu date mari WF-IOT pentru a construi o rețea de terminale descentralizată la scară largă care susține achiziția, transmiterea și controlul datelor. Sistemul poate fi grupat liber în funcție de cerințele de producție, iar intensitatea luminii corpurilor de iluminat ale instalațiilor poate fi ajustată continuu în timp real, în funcție de diferitele condiții de iluminare și nevoile de creștere a plantelor, astfel încât să se realizeze un control precis al intensității luminii suplimentare și al cantității de lumină suplimentară (Figura 7). Prin intermediul rețelei periferice, se poate realiza colectarea și transmiterea dinamică a datelor de detectare, cum ar fi mediul și iluminarea, și, în același timp, se poate realiza monitorizarea online a consumului de energie, iar consumul de energie al luminii suplimentare în fiecare zonă de creștere poate fi înregistrat în timp real.

Sistemul realizează gestionarea fină a plantelor prin colectarea datelor de control intern și extern al serei și completează dezvoltarea produsului „modelului de gestionare a plantelor”. Prin intermediul senzorilor de curent, CO2, gaze naturale și apă, se realizează colectarea datelor de monitorizare a „sistemului energetic”. Folosind tehnologia de vedere robotizată, prin intermediul datelor privind culoarea fructelor, numărul fructelor, dimensiunea tulpinilor, frunzele, tulpinile etc., întregul proces de creștere a culturilor este monitorizat și recunoscut (Figura 8).

4.Valoare promoțională

Sistemul inteligent de operare și întreținere agricolă, utilizând avantajele platformei industriale de internet, o singură investiție, numeroase utilizări ale serviciilor, utilizând conceptul de partajare al internetului industrial, promovează construirea Internetului Lucrurilor în agricultura industrială la costuri reduse și eficiență ridicată și îmbunătățește nivelul inteligent și ecologic al agriculturii industriale. Luând ca exemplu un proiect care aplică sistemul în orașul Laixi, Qingdao, rata de utilizare completă a îngrășămintelor poate ajunge la peste 90%, ceea ce este de trei ori mai mare decât cea a cultivării tradiționale a solului. Nu există deversare de ape uzate de producție în întregul proces, ceea ce economisește 95% apă în comparație cu cultivarea pe câmp și reduce poluarea solului cu îngrășăminte. Prin detectarea CO2 în seră de către acest sistem, factorii de mediu, cum ar fi temperatura și iluminarea din interiorul și exteriorul serei, sunt analizați cuprinzător, iar furnizarea de CO2 este reglată în timp real, ceea ce nu numai că satisface nevoile plantelor, dar evită și risipa, consolidează eficient fotosinteza culturilor, accelerează acumularea de carbohidrați, crește randamentul pe unitatea de suprafață și îmbunătățește calitatea legumelor. Întregul set de sisteme de gestionare a operării și întreținerii a realizat funcționarea automată a instalațiilor de control al mediului din seră, funcționarea automată și precisă a echipamentelor pentru orice vreme, reducând costul energiei cu 10% și costul funcționării manuale cu 60% și, în același timp, poate lua măsuri de protecție, cum ar fi închiderea imediată a ferestrei împotriva condițiilor meteorologice nefavorabile, cum ar fi vântul puternic, ploaia și zăpada, evitând eficient pierderea serei și a culturilor din seră în cazul unor condiții meteorologice nefavorabile bruște.

5.Concluzie

Dezvoltarea modernă a agriculturii agricole industriale nu poate fi separată de avantajul unui sistem inteligent de management agricol. Doar un sistem de management corespunzător, cu o percepție, o analiză și o capacitate decizională mai puternice, poate continua să avanseze pe calea modernizării. Sistemul inteligent de management agricol reduce considerabil deficiențele managementului artificial și promovează informaționalizarea inteligentă a producției agricole, a managementului și a deciziilor strategice. Odată cu creșterea resurselor de intrare și îmbogățirea continuă a scenariilor de utilizare ale sistemului, modelul său de date trebuie actualizat și iterat constant pe baza mai multor date, devenind mai inteligent și îmbunătățind în mod cuprinzător gradul de inteligență al agriculturii agricole industriale moderne.

Sfârşit

[informații despre citare]

Autor original Sha Bifeng, Zhang Zheng și colab. Horticultură în seră Tehnologie inginerească agricolă 19 aprilie 2024 10:47 Beijing