ΠερίληψηΗ ευφυής αξιοποίηση των σύγχρονων εγκαταστάσεων γεωργίας εξαρτάται κυρίως από το σύστημα λειτουργίας και συντήρησης. Η ευφυής αξιοποίηση του συστήματος λειτουργίας και συντήρησης σχετίζεται άμεσα με την ολοκληρωμένη αποτελεσματικότητα της λειτουργίας των θερμοκηπίων και αντιπροσωπεύει επίσης τον εκσυγχρονισμό των εγκαταστάσεων γεωργίας, ο οποίος έχει την αξία της διάδοσης και της εις βάθος ανάπτυξης. Αυτή η εργασία εισάγει την εφαρμογή ενός ευφυούς συστήματος λειτουργίας και συντήρησης σε μια εγκατάσταση γεωργικής βάσης στο Τσινγκτάο, αναλύει το αποτέλεσμα της εφαρμογής του και αξιολογεί την αξία διάδοσης του συστήματος, έτσι ώστε να παρέχει πληροφορίες αναφοράς για τους σχετικούς επαγγελματίες και να επεκτείνει την περαιτέρω εις βάθος μελέτη των σχετικών συστημάτων, βελτιώνοντας έτσι το τεχνικό και ευφυές επίπεδο της εγκατάστασης γεωργίας.

Λέξεις-κλειδιά: Ευφυές Σύστημα Λειτουργίας και Συντήρησης· Γεωργία Εγκαταστάσεων· Εφαρμογή

Με την ταχεία ανάπτυξη της Κίνας, οι παραδοσιακές μέθοδοι γεωργικής παραγωγής δεν μπόρεσαν να ανταποκριθούν στις απαιτήσεις της κοινωνίας για την ποιότητα και την ποσότητα των γεωργικών προϊόντων. Η σύγχρονη γεωργία εγκαταστάσεων, που χαρακτηρίζεται από υψηλή απόδοση, αποτελεσματικότητα και ανώτερη ποιότητα, έχει αναπτυχθεί ραγδαία τα τελευταία χρόνια, παρουσιάζοντας τεράστιο δυναμικό αγοράς. Ωστόσο, σε σύγκριση με τις ανεπτυγμένες γεωργικές χώρες ή περιοχές του κόσμου, το επίπεδο τεχνολογίας γεωργίας εγκαταστάσεων της Κίνας εξακολουθεί να υστερεί σημαντικά, ιδίως στην εφαρμογή έξυπνων συστημάτων λειτουργίας και συντήρησης που βασίζονται στο IoT της γεωργίας, όπως οι γεωργικοί αισθητήρες και οι εγκέφαλοι μηχανικού νέφους, όπου η ψηφιοποίηση χρειάζεται επειγόντως βελτίωση.

1. Ευφυές Σύστημα Λειτουργίας και Συντήρησης για τη Γεωργία

1.1 Ορισμός Συστήματος

Το έξυπνο σύστημα λειτουργίας και συντήρησης για τη γεωργία είναι μια αναδυόμενη τεχνολογία συστημάτων που ενσωματώνει σε βάθος την τεχνολογία IoT, την έξυπνη τεχνολογία διαχείρισης και διάφορες γεωργικές διαδικασίες όπως η φύτευση, η αποθήκευση, η επεξεργασία, η μεταφορά, η ιχνηλασιμότητα και η κατανάλωση. Μέσω της ενσωμάτωσης του "συστήματος+υλικού", το έξυπνο σύστημα λειτουργίας και συντήρησης στη γεωργία χρησιμοποιεί τις βασικές τεχνολογίες του Διαδικτύου των Πραγμάτων, όπως η τεχνολογία ανίχνευσης, η τεχνολογία μετάδοσης, η τεχνολογία επεξεργασίας και η κοινή τεχνολογία, για να λύσει ολοκληρωμένα τα πολυδιαδραστικά προβλήματα όπως η αναγνώριση των γεωργικών ατόμων, η επίγνωση της κατάστασης, η δικτύωση ετερογενούς εξοπλισμού, η επεξεργασία ετερογενών δεδομένων πολλαπλών πηγών, η ανακάλυψη γνώσης και η υποστήριξη αποφάσεων.

1.2 Τεχνική Διαδρομή

Συνήθως, η δομή του συστήματος διαχείρισης γεωργίας αποτελείται κυρίως από την αντίληψη, το δίκτυο και την πλατφόρμα. Σε αυτή τη βάση, οι επιχειρήσεις μπορούν να επεκτείνουν περισσότερα λογικά επίπεδα ανάλογα με τους γεωργικούς τύπους και τις επιχειρηματικές ανάγκες. Η αρχιτεκτονική του συστήματος έξυπνης λειτουργίας και συντήρησης της γεωργίας φαίνεται στο Σχήμα 1.

Προκειμένου να καλυφθούν οι ανάγκες έξυπνης λειτουργίας και συντήρησης των γεωργικών εγκαταστάσεων, αισθητήρες όπως αισθητήρας θερμοκρασίας και υγρασίας, αισθητήρας διοξειδίου του άνθρακα, αισθητήρας φωτισμού, αισθητήρας ρεύματος, αισθητήρας ροής νερού, αισθητήρας ροής διοξειδίου του άνθρακα, αισθητήρας ροής φυσικού αερίου, αισθητήρας βάρους, πίεσης, αισθητήρας EC και αισθητήρας pH μπορούν να προσαρμοστούν και οι επιχειρήσεις με μεγάλη ζήτηση μπορούν να ερευνήσουν και να αναπτύξουν αισθητήρες και να αξιοποιήσουν το υποκείμενο πρωτόκολλο μετάδοσης δεδομένων για να διασφαλίσουν τη σταθερή μετάδοση και καταγραφή δεδομένων.

1.3 Σημασία Ανάπτυξης

Το έξυπνο σύστημα λειτουργίας και συντήρησης χρησιμοποιεί τεχνολογία έξυπνης ανίχνευσης, τεχνολογία μετάδοσης πληροφοριών και τεχνολογία έξυπνης επεξεργασίας μέσω του αγροτικού Διαδικτύου των Πραγμάτων για την παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο και τον τηλεχειρισμό όλων των κρίκων στις γεωργικές δραστηριότητες, την προώθηση της έξυπνης πληροφοριοποίησης της γεωργικής παραγωγής, της διαχείρισης και των στρατηγικών αποφάσεων και την επίτευξη υψηλής απόδοσης, εντατικοποίησης, κλίμακας και τυποποίησης της γεωργικής παραγωγής. Τέλος, θα επιτευχθεί η κάθετη σύνδεση όλων των κρίκων στην παραγωγή καλλιεργειών και η οριζόντια σύνδεση όλων των κρίκων σε ολόκληρη την αλυσίδα της γεωργικής βιομηχανίας. Δημιουργία μιας οικολογίας κυκλικής οικονομίας με σύστημα τεχνολογίας φύτευσης, πλατφόρμα γεωργικού εγκεφάλου, ασφάλεια γεωργικών τροφίμων, πλατφόρμα εμπορίου γεωργικών προϊόντων, νέο χρηματοπιστωτικό σύστημα αλυσίδας εφοδιασμού γεωργικών προϊόντων, χαρακτηριστικό αγροτικό τουρισμό και συμπληρωματική φύτευση και βελτίωση (Σχήμα 2).

 

2.Παρακολούθηση πληροφοριών σχετικά με την ενσωμάτωση νερού και λιπασμάτων

2.1 Αρχή Συστήματος

Το σύστημα πραγματοποιεί αρνητική ανάδραση στο σύστημα νερού και λιπασμάτων ανιχνεύοντας την περιεκτικότητα σε νερό, την EC, το pH και άλλες τιμές του πλέγματος πίτουρου καρύδας, κάτι που παίζει σημαντικό ρόλο στην ακριβή καθοδήγηση της άρδευσης. Σύμφωνα με τα χαρακτηριστικά των διαφορετικών σκηνών φύτευσης, μέσω της ανάλυσης και της έρευνας των χαρακτηριστικών και της δομής του πλέγματος, αναπτύσσεται το εμπειρικό μοντέλο χρονισμού άρδευσης, το μοντέλο άρδευσης άνω και κάτω ορίου ρύθμισης του νερού του πλέγματος. Το ενσωματωμένο σύστημα συλλογής πληροφοριών νερού και λιπασμάτων μπορεί να ελέγχει το μοντέλο άρδευσης, η βελτιστοποίηση και η επανάληψη μπορούν να πραγματοποιούνται συνεχώς κατά τη διάρκεια της παραγωγικής λειτουργίας και της διαδικασίας συντήρησης.

2.2 Σύνθεση Συστήματος

Το σύστημα αποτελείται από συσκευή συλλογής εισόδου υγρού, συσκευή συλλογής επιστροφής υγρού, συσκευή παρακολούθησης υποστρώματος σε πραγματικό χρόνο και στοιχείο επικοινωνίας, όπου η συσκευή συλλογής εισόδου υγρού αποτελείται από αισθητήρα pH, αισθητήρα EC, αντλία νερού, ροόμετρο και άλλα μέρη. και η συσκευή συλλογής επιστροφής υγρού αποτελείται από έναν αισθητήρα πίεσης, έναν αισθητήρα pH, έναν αισθητήρα EC και άλλα μέρη. Η συσκευή παρακολούθησης υποστρώματος σε πραγματικό χρόνο αποτελείται από έναν δίσκο συλλογής επιστροφής υγρού, μια οθόνη φίλτρου επιστροφής υγρού, έναν αισθητήρα πίεσης, έναν αισθητήρα pH, έναν αισθητήρα EC, έναν αισθητήρα θερμοκρασίας και υγρασίας και άλλα μέρη. Η μονάδα επικοινωνίας περιλαμβάνει δύο μονάδες LoRa, μία στο κεντρικό θάλαμο ελέγχου και την άλλη στο θερμοκήπιο (Σχήμα 3). Υπάρχει ενσύρματη σύνδεση μεταξύ του υπολογιστή και του στοιχείου επικοινωνίας που βρίσκεται στο κεντρικό θάλαμο ελέγχου, υπάρχει ασύρματη σύνδεση μεταξύ του στοιχείου επικοινωνίας που βρίσκεται στο κεντρικό θάλαμο ελέγχου και του στοιχείου επικοινωνίας που βρίσκεται στο θερμοκήπιο, και υπάρχει ενσύρματη σύνδεση μεταξύ του στοιχείου επικοινωνίας στο θερμοκήπιο και του ρελέ, του στοιχείου ανίχνευσης υποστρώματος και του στοιχείου ανίχνευσης επιστροφής υγρού (Σχήμα 4).

2.3 Εφέ εφαρμογής

Η επίδραση της άρδευσης με σύστημα άρδευσης με νερό και λίπασμα που ανατροφοδοτείται από αυτό το σύστημα παρακολούθησης συγκρίνεται με εκείνη του συστήματος άρδευσης που παρέχεται μόνο από προμηθευτές. Σε σύγκριση με το τελευταίο, η μέση άρδευση ανά φυτό ντομάτας με αυτό το σύστημα παρακολούθησης μειώνεται κατά 8,7% την ημέρα και ο όγκος του υγρού επιστροφής μειώνεται κατά 18% και η τιμή EC του υγρού επιστροφής είναι βασικά η ίδια, γεγονός που δείχνει ότι οι καλλιέργειες χρησιμοποιούν περισσότερο θρεπτικό διάλυμα όταν αυτό το σύστημα παρακολούθησης χρησιμοποιείται για άρδευση σύμφωνα με τον νόμο της απορρόφησης θρεπτικού διαλύματος από τις καλλιέργειες. Η χρήση αυτού του έξυπνου συστήματος άρδευσης μπορεί να μειώσει την ποσότητα άρδευσης κατά 29% και την επιστροφή υγρού κατά 53% κατά μέσο όρο σε σύγκριση με την εμπειρική χρονικά καθορισμένη άρδευση (Σχήμα 5 ~ 6).

 

3. Σύστημα Περιβαλλοντικού Ελέγχου που βασίζεται στο IoT

Αντιμετωπίζοντας την απαίτηση για ακριβή έλεγχο δυναμικών φασματικών κόμβων μεγάλης κλίμακας σε εργοστάσια, εισάγεται η τεχνολογία σύντηξης του Διαδικτύου των Πραγμάτων για την επίλυση των προβλημάτων της μεγάλης κλίμακας και ετερογενούς λήψης κόμβων και τον ακριβή έλεγχο του φωτεινού περιβάλλοντος του εργοστασίου. Το έξυπνο σύστημα ελέγχου φωτισμού στο εργοστάσιο χρησιμοποιεί έξυπνα φωτιστικά LED ως φορέα και υιοθετεί την τεχνολογία σύντηξης μεγάλων δεδομένων WF-IOT για τη δημιουργία ενός αποκεντρωμένου δικτύου τερματικών μεγάλης κλίμακας που υποστηρίζει τη λήψη, τη μετάδοση και τον έλεγχο δεδομένων. Το σύστημα μπορεί να ομαδοποιηθεί ελεύθερα ανάλογα με τις απαιτήσεις παραγωγής και η ένταση του φωτός των φωτιστικών εγκαταστάσεων μπορεί να ρυθμίζεται συνεχώς σε πραγματικό χρόνο ανάλογα με τις διαφορετικές συνθήκες φωτισμού και τις ανάγκες ανάπτυξης των φυτών, έτσι ώστε να επιτυγχάνεται ακριβής έλεγχος της έντασης του συμπληρωματικού φωτός και της ποσότητας του συμπληρωματικού φωτός (Σχήμα 7). Μέσω του περιφερειακού δικτύου, μπορεί να πραγματοποιηθεί η δυναμική συλλογή και μετάδοση δεδομένων ανίχνευσης, όπως το περιβάλλον και ο φωτισμός, και ταυτόχρονα, μπορεί να πραγματοποιηθεί η διαδικτυακή παρακολούθηση της κατανάλωσης ενέργειας και η κατανάλωση ενέργειας του συμπληρωματικού φωτός σε κάθε περιοχή ανάπτυξης μπορεί να καταγραφεί σε πραγματικό χρόνο.

Το σύστημα πραγματοποιεί την άριστη διαχείριση των φυτών συλλέγοντας δεδομένα εσωτερικού και εξωτερικού ελέγχου του θερμοκηπίου και ολοκληρώνει την ανάπτυξη προϊόντος του "μοντέλου διαχείρισης φυτών". Μέσω των αισθητήρων ρεύματος, CO2, φυσικού αερίου και νερού, πραγματοποιείται η συλλογή δεδομένων παρακολούθησης του "ενεργειακού συστήματος". Χρησιμοποιώντας τεχνολογία ρομποτικής όρασης, μέσω δεδομένων χρώματος καρπών, αριθμού καρπών, μεγέθους βλαστών καρπών, φύλλων, στελεχών κ.ο.κ., παρακολουθείται και αναγνωρίζεται ολόκληρη η διαδικασία δεδομένων ανάπτυξης των καλλιεργειών (Σχήμα 8).

4.Προωθητική αξία

Ένα έξυπνο σύστημα γεωργικής λειτουργίας και συντήρησης, αξιοποιώντας τα πλεονεκτήματα της βιομηχανικής πλατφόρμας Διαδικτύου, μία επένδυση, πολλές φορές χρήση υπηρεσιών, και χρησιμοποιώντας την έννοια της κοινής χρήσης του βιομηχανικού Διαδικτύου, προωθεί την κατασκευή του Διαδικτύου των Πραγμάτων στη γεωργία εγκαταστάσεων με χαμηλό κόστος και υψηλή απόδοση, και βελτιώνει το έξυπνο και πράσινο επίπεδο της γεωργίας εγκαταστάσεων. Λαμβάνοντας ως παράδειγμα ένα έργο που εφαρμόζει το σύστημα στην πόλη Laixi, Qingdao, το συνολικό ποσοστό αξιοποίησης των λιπασμάτων μπορεί να φτάσει πάνω από 90%, το οποίο είναι τρεις φορές μεγαλύτερο από αυτό της παραδοσιακής καλλιέργειας εδάφους. Δεν υπάρχει απόρριψη λυμάτων παραγωγής σε ολόκληρη τη διαδικασία, γεγονός που εξοικονομεί 95% νερό σε σύγκριση με την καλλιέργεια στο χωράφι και μειώνει τη ρύπανση του εδάφους από τα λιπάσματα. Μέσω της ανίχνευσης CO2 στο θερμοκήπιο από αυτό το σύστημα, οι περιβαλλοντικοί παράγοντες όπως η θερμοκρασία και ο φωτισμός μέσα και έξω από το θερμοκήπιο αναλύονται διεξοδικά και η παροχή CO2 ρυθμίζεται σε πραγματικό χρόνο, γεγονός που όχι μόνο καλύπτει τις ανάγκες των φυτών, αλλά και αποφεύγει τα απόβλητα, ενισχύει αποτελεσματικά τη φωτοσύνθεση των καλλιεργειών, επιταχύνει τη συσσώρευση υδατανθράκων, αυξάνει την απόδοση ανά μονάδα επιφάνειας και βελτιώνει την ποιότητα των λαχανικών. Το σύνολο του συστήματος διαχείρισης λειτουργίας και συντήρησης έχει πραγματοποιήσει την αυτόματη λειτουργία των εγκαταστάσεων ελέγχου περιβάλλοντος θερμοκηπίου, την αυτόματη και ακριβή λειτουργία εξοπλισμού παντός καιρού, μείωσε το κόστος ενέργειας κατά 10% και το κόστος χειροκίνητης λειτουργίας κατά 60% και ταυτόχρονα μπορεί να κάνει προστατευτικές αντιδράσεις όπως το κλείσιμο του παραθύρου την πρώτη φορά από δυσμενείς καιρικές συνθήκες όπως ισχυρός άνεμος, βροχή και χιόνι, αποφεύγοντας αποτελεσματικά την απώλεια του ίδιου του θερμοκηπίου και των καλλιεργειών στο θερμοκήπιο σε περίπτωση ξαφνικής κακοκαιρίας.

5.Σύναψη

Η σύγχρονη ανάπτυξη της γεωργίας εγκαταστάσεων δεν μπορεί να διαχωριστεί από την ευλογία του συστήματος έξυπνης διαχείρισης της γεωργίας. Μόνο το αντίστοιχο σύστημα διαχείρισης με ισχυρότερη αντίληψη, ανάλυση και ικανότητα λήψης αποφάσεων μπορεί να συνεχίσει να προχωρά στον δρόμο του εκσυγχρονισμού. Το σύστημα έξυπνης διαχείρισης της γεωργίας μειώνει σημαντικά τις αδυναμίες της τεχνητής διαχείρισης και προωθεί την έξυπνη πληροφοριοποίηση της γεωργικής παραγωγής, της διαχείρισης και των στρατηγικών αποφάσεων. Με την αύξηση των εισροών και τον συνεχή εμπλουτισμό των σεναρίων χρήσης του συστήματος, το μοντέλο δεδομένων του πρέπει να ενημερώνεται και να επαναλαμβάνεται συνεχώς με βάση περισσότερα δεδομένα, καθιστώντας το πιο έξυπνο και βελτιώνοντας συνολικά τον έξυπνο βαθμό της σύγχρονης γεωργίας εγκαταστάσεων.

ΤΕΛΟΣ

[πληροφορίες παραπομπής]

Πρωτότυπος συγγραφέας Sha Bifeng, Zhang Zheng, κ.λπ. Θερμοκηπιακή Κηπουρική Γεωργική Μηχανική Τεχνολογία 19 Απριλίου 2024 10:47 Πεκίνο