AstrattoL'intelligentizzazione dell'agricoltura moderna in ambito agricolo dipende principalmente dal sistema di gestione e manutenzione. L'intelligentizzazione del sistema di gestione e manutenzione è direttamente correlata all'efficienza complessiva del funzionamento delle serre e rappresenta anche la modernizzazione dell'agricoltura in ambito agricolo, che ha il valore della divulgazione e dello sviluppo approfondito. Questo articolo presenta l'applicazione del sistema di gestione e manutenzione intelligente in un'azienda agricola in ambito agricolo a Qingdao, ne analizza l'efficacia applicativa e ne valuta il valore divulgativo, al fine di fornire informazioni di riferimento per gli operatori del settore e ampliare ulteriormente lo studio approfondito dei sistemi correlati, migliorando così il livello tecnico e intelligente dell'agricoltura in ambito agricolo.

Parole chiave: Sistema intelligente di funzionamento e manutenzione; Agricoltura strutturale; Applicazione

Con il rapido sviluppo della Cina, i metodi di produzione agricola tradizionali non sono stati in grado di soddisfare le esigenze della società in termini di qualità e quantità dei prodotti agricoli. L'agricoltura moderna, caratterizzata da elevata resa, efficienza e qualità superiore, si è sviluppata rapidamente negli ultimi anni, offrendo un immenso potenziale di mercato. Tuttavia, rispetto ai paesi o alle regioni agricole più sviluppate del mondo, il livello tecnologico dell'agricoltura cinese è ancora significativamente in ritardo, in particolare nell'applicazione di sistemi di gestione e manutenzione intelligenti basati sull'IoT in agricoltura, come sensori agricoli e cloud brain per macchine, dove la digitalizzazione necessita di urgenti miglioramenti.

1. Sistema intelligente di funzionamento e manutenzione per l'agricoltura

1.1 Definizione del sistema

Il sistema intelligente di gestione e manutenzione per l'agricoltura è una tecnologia emergente che integra profondamente la tecnologia IoT, la tecnologia di gestione intelligente e vari processi agricoli come la semina, lo stoccaggio, la lavorazione, il trasporto, la tracciabilità e il consumo. Attraverso l'integrazione "sistema+hardware", il sistema intelligente di gestione e manutenzione per l'agricoltura utilizza le tecnologie chiave dell'Internet of Things, come la tecnologia di rilevamento, la tecnologia di trasmissione, la tecnologia di elaborazione e la tecnologia comune, per risolvere in modo completo problemi multi-interattivi come l'identificazione individuale agricola, la consapevolezza situazionale, il networking di apparecchiature eterogenee, l'elaborazione di dati eterogenei da più fonti, la scoperta di conoscenze e il supporto decisionale.

1.2 Percorso tecnico

Solitamente, la struttura di un sistema di gestione agricola è composta principalmente da percezione, rete e piattaforma. Su questa base, le aziende possono espandere più livelli logici in base alle tipologie di attività agricole e alle esigenze aziendali. L'architettura del sistema intelligente di gestione e manutenzione agricola è illustrata nella Figura 1.

Per soddisfare le esigenze di funzionamento e manutenzione intelligenti delle strutture agricole, è possibile personalizzare sensori quali sensori di temperatura e umidità, sensori di anidride carbonica, sensori di illuminazione, sensori di corrente, sensori di flusso d'acqua, sensori di flusso di anidride carbonica, sensori di flusso di gas naturale, sensori di pressione del peso, sensori di EC e sensori di pH. Le aziende con una grande richiesta possono ricercare e sviluppare sensori e ottenere il protocollo di trasmissione dati sottostante per garantire la trasmissione e l'acquisizione stabili dei dati.

1.3 Importanza dello sviluppo

Il sistema di gestione e manutenzione intelligente utilizza tecnologie di rilevamento intelligenti, tecnologie di trasmissione delle informazioni e tecnologie di elaborazione intelligenti attraverso l'Internet delle cose agricolo per monitorare e controllare in tempo reale tutti i collegamenti delle attività agricole, promuovere l'informatizzazione intelligente della produzione agricola, della gestione e delle decisioni strategiche e realizzare elevata efficienza, intensificazione, scalabilità e standardizzazione della produzione agricola. Infine, verrà realizzata la connessione verticale di tutti i collegamenti nella produzione agricola e la connessione orizzontale di tutti i collegamenti nell'intera filiera agricola. Si creerà un'economia circolare ecologica con un sistema di tecnologia di piantagione, una piattaforma di intelligenza agricola, sicurezza alimentare agricola, una piattaforma per il commercio di prodotti agricoli, un nuovo sistema finanziario della filiera agricola, un turismo agricolo caratteristico e piantagioni e allevamenti complementari (Figura 2).

 

2.Monitoraggio delle informazioni sull'integrazione di acqua e fertilizzanti

2.1 Principio del sistema

Il sistema fornisce un feedback negativo al sistema idrico e fertilizzante rilevando il contenuto idrico, la conducibilità elettrica (EC), il pH e altri valori della matrice di crusca di cocco, che svolgono un ruolo importante nel guidare con precisione l'irrigazione. In base alle caratteristiche delle diverse situazioni di impianto, attraverso l'analisi e la ricerca delle caratteristiche e della struttura della matrice, è possibile sviluppare un modello empirico di irrigazione a tempo, il modello di irrigazione con limite superiore e inferiore per l'impostazione dell'acqua nella matrice; il sistema integrato di acquisizione delle informazioni su acqua e fertilizzanti può controllare il modello di irrigazione, l'ottimizzazione e l'iterazione possono essere eseguite continuamente nel processo di produzione, funzionamento e manutenzione.

2.2 Composizione del sistema

Il sistema è costituito da un dispositivo di raccolta del liquido in ingresso, un dispositivo di raccolta del ritorno del liquido, un dispositivo di monitoraggio in tempo reale del substrato e un componente di comunicazione. Il dispositivo di raccolta del liquido in ingresso è costituito da un sensore di pH, un sensore di conducibilità elettrica (EC), una pompa dell'acqua, un flussimetro e altri componenti; il dispositivo di raccolta del ritorno del liquido è costituito da un sensore di pressione, un sensore di pH, un sensore di conducibilità elettrica (EC) e altri componenti. Il dispositivo di monitoraggio in tempo reale del substrato è costituito da un vassoio di raccolta del ritorno del liquido, un filtro di ritorno del liquido, un sensore di pressione, un sensore di pH, un sensore di conducibilità elettrica (EC), un sensore di temperatura e umidità e altri componenti. Il modulo di comunicazione include due moduli LoRa, uno nella sala di controllo centrale e l'altro nella serra (Figura 3). Esiste una connessione cablata tra il computer e il componente di comunicazione situato nella sala di controllo centrale, una connessione wireless tra il componente di comunicazione situato nella sala di controllo centrale e il componente di comunicazione situato nella serra, e una connessione cablata tra il componente di comunicazione nella serra e il relè, il componente di rilevamento del substrato e il componente di rilevamento del ritorno del liquido (Figura 4).

2.3 Effetti dell'applicazione

L'effetto dell'irrigazione con un sistema di irrigazione con acqua e fertilizzanti, monitorato da questo sistema di monitoraggio, viene confrontato con quello di un sistema di irrigazione fornito dai soli fornitori. Rispetto a quest'ultimo, l'irrigazione media per pianta di pomodoro con questo sistema di monitoraggio si riduce dell'8,7% al giorno, il volume del liquido di ritorno si riduce del 18% e il valore di EC del liquido di ritorno rimane sostanzialmente invariato, il che dimostra che le colture utilizzano una maggiore quantità di soluzione nutritiva quando questo sistema di monitoraggio viene utilizzato per l'irrigazione, in base alla legge di assorbimento della soluzione nutritiva da parte delle colture. L'utilizzo di questo sistema di irrigazione intelligente può ridurre la quantità di irrigazione del 29% e il ritorno del liquido del 53% in media rispetto all'irrigazione temporizzata empirica (Figure 5 ~ 6).

 

3. Sistema di controllo ambientale basato su IoT

Per rispondere alla richiesta di un controllo accurato dei nodi spettrali dinamici su larga scala negli impianti produttivi, la tecnologia di fusione dell'Internet of Things è stata introdotta per risolvere i problemi di acquisizione di nodi eterogenei e su larga scala e di controllo accurato dell'ambiente luminoso dell'impianto. Il sistema di controllo intelligente dell'illuminazione negli impianti produttivi utilizza apparecchi di illuminazione a LED intelligenti come vettore e adotta la tecnologia di fusione dei big data WF-IOT per l'Internet of Things per costruire una rete di terminali decentralizzata su larga scala che supporta l'acquisizione, la trasmissione e il controllo dei dati. Il sistema può essere liberamente raggruppato in base alle esigenze di produzione e l'intensità luminosa degli apparecchi di illuminazione dell'impianto può essere regolata continuamente in tempo reale in base alle diverse condizioni di illuminazione e alle esigenze di crescita delle piante, in modo da ottenere un controllo accurato dell'intensità e della quantità di luce supplementare (Figura 7). Attraverso la rete periferica, è possibile realizzare la raccolta e la trasmissione dinamica di dati di rilevamento come l'ambiente e l'illuminazione e, allo stesso tempo, è possibile realizzare il monitoraggio online del consumo energetico e il consumo energetico della luce supplementare in ciascuna area di crescita può essere rilevato in tempo reale.

Il sistema realizza la gestione accurata delle piante raccogliendo i dati di controllo interno ed esterno della serra e completando lo sviluppo del prodotto "modello di gestione delle piante". Attraverso i sensori di corrente, CO2, gas naturale e acqua, viene realizzata la raccolta dei dati di monitoraggio del "sistema energetico". Utilizzando la tecnologia di visione robotica, attraverso dati quali colore dei frutti, numero di frutti, dimensione del gambo, foglie, steli e così via, l'intero processo di crescita delle colture viene monitorato e riconosciuto (Figura 8).

4.Valore promozionale

Un sistema di gestione e manutenzione intelligente per l'agricoltura, che sfrutta i vantaggi della piattaforma Internet industriale, un investimento, molteplici utilizzi del servizio e il concetto di condivisione dell'Internet industriale, promuove la realizzazione dell'Internet delle Cose nell'agricoltura strutturale a basso costo e ad alta efficienza, migliorando il livello di intelligenza e sostenibilità ambientale dell'agricoltura strutturale. Prendendo come esempio un progetto che applica il sistema nella città di Laixi, Qingdao, il tasso di utilizzo complessivo dei fertilizzanti può superare il 90%, ovvero tre volte superiore a quello della coltivazione tradizionale del suolo. L'intero processo non prevede lo scarico di acque reflue di produzione, con un risparmio idrico del 95% rispetto alla coltivazione in pieno campo e una riduzione dell'inquinamento del suolo dovuto ai fertilizzanti. Grazie al rilevamento di CO2 in serra da parte di questo sistema, i fattori ambientali come la temperatura e l'illuminazione all'interno e all'esterno della serra vengono analizzati in modo completo e l'apporto di CO2 viene regolato in tempo reale, il che non solo soddisfa le esigenze delle piante, ma evita anche gli sprechi, rafforza efficacemente la fotosintesi delle colture, accelera l'accumulo di carboidrati, aumenta la resa per unità di superficie e migliora la qualità delle verdure. L'intero sistema di gestione delle operazioni e della manutenzione ha realizzato il funzionamento automatico delle strutture di controllo dell'ambiente della serra, il funzionamento automatico e preciso delle apparecchiature per tutte le condizioni atmosferiche, ha ridotto i costi energetici del 10% e i costi delle operazioni manuali del 60% e, allo stesso tempo, può adottare misure protettive come la chiusura della finestra per la prima volta in caso di condizioni meteorologiche avverse come vento forte, pioggia e neve, evitando efficacemente la perdita della serra stessa e dei raccolti in serra in caso di maltempo improvviso.

5.Conclusione

Lo sviluppo moderno dell'agricoltura strutturale non può prescindere dal beneficio di un sistema di gestione intelligente dell'agricoltura. Solo un sistema di gestione dotato di una maggiore capacità di percezione, analisi e processo decisionale può continuare a progredire sulla strada della modernizzazione. Il sistema di gestione intelligente dell'agricoltura riduce notevolmente le carenze della gestione artificiale e promuove l'informatizzazione intelligente della produzione agricola, della gestione e delle decisioni strategiche. Con l'aumento degli input e il continuo arricchimento degli scenari di utilizzo del sistema, il suo modello di dati deve essere costantemente aggiornato e iterato sulla base di più dati, diventando più intelligente e migliorando in modo completo il livello di intelligenza dell'agricoltura strutturale moderna.

FINE

[informazioni sulla citazione]

Autore originale Sha Bifeng, Zhang Zheng, etl. Tecnologia di ingegneria agricola per orticoltura in serra 19 aprile 2024 10:47 Pechino