AbstraktiNykyaikaisen maataloustuotannon älykkyys riippuu pääasiassa käyttö- ja kunnossapitojärjestelmästä. Käyttö- ja kunnossapitojärjestelmän älykkyys liittyy suoraan kasvihuoneiden toiminnan kokonaisvaltaiseen tehokkuuteen ja edustaa myös maataloustuotannon nykyaikaistamista, jolla on arvoa popularisoinnin ja syvällisen kehityksen kannalta. Tässä artikkelissa esitellään älykkään käyttö- ja kunnossapitojärjestelmän soveltaminen Qingdaon maataloustuotannon tukikohdassa, analysoidaan sen sovellusvaikutuksia ja arvioidaan järjestelmän popularisointiarvoa tarjotakseen tietoa asiaankuuluville ammattilaisille ja laajentaakseen asiaankuuluvien järjestelmien syvällistä tutkimusta, parantaen siten maataloustuotannon teknistä ja älykästä tasoa.

AvainsanatÄlykäs käyttö- ja kunnossapitojärjestelmä; Kiinteistöviljely; Sovellus

Kiinan nopean kehityksen myötä perinteiset maatalouden tuotantomenetelmät eivät ole kyenneet vastaamaan yhteiskunnan vaatimuksiin maataloustuotteiden laadun ja määrän suhteen. Nykyaikainen maatalous, jolle on ominaista korkea sato, tehokkuus ja erinomainen laatu, on kehittynyt nopeasti viime vuosina ja tarjoaa valtavan markkinapotentiaalin. Kiinan maatalousteknologian taso on kuitenkin edelleen merkittävästi jäljessä kehittyneistä maatalousmaista tai -alueista, erityisesti maatalouden IoT-pohjaisten älykkäiden käyttö- ja kunnossapitojärjestelmien, kuten maatalousantureiden ja konepilviaivojen, soveltamisessa, jossa digitalisaatiota on kiireellisesti parannettava.

1. Älykäs maatalouden käyttö- ja kunnossapitojärjestelmä

1.1 Järjestelmän määritelmä

Maatalouden älykäs käyttö- ja kunnossapitojärjestelmä on nouseva järjestelmäteknologia, joka integroi syvästi IoT-teknologian, älykkään hallintateknologian ja erilaiset maatalouden prosessit, kuten istutuksen, varastoinnin, jalostuksen, kuljetuksen, jäljitettävyyden ja kulutuksen. "Järjestelmä + laitteisto" -integraation avulla maatalouden älykäs käyttö- ja kunnossapitojärjestelmä hyödyntää esineiden internetin keskeisiä teknologioita, kuten tunnistusteknologiaa, siirtoteknologiaa, prosessointiteknologiaa ja yleistä teknologiaa, ratkaistakseen kattavasti moniaktiivisia ongelmia, kuten maatalouden yksilöiden tunnistamista, tilannekuvaa, heterogeenisten laitteiden verkottamista, monilähteistä heterogeenistä tiedonkäsittelyä, tiedon löytämistä ja päätöksentekotukea.

1.2 Tekninen reitti

Yleensä maatalouden hallintajärjestelmän rakenne koostuu pääasiassa havainnoinnista, verkosta ja alustasta. Tämän perusteella yritykset voivat laajentaa loogisempia kerroksia maataloustyypin ja liiketoimintatarpeiden mukaan. Maatalouden älykkään käyttö- ja kunnossapitojärjestelmän arkkitehtuuri on esitetty kuvassa 1.

Maatalouden älykkään toiminnan ja kunnossapidon tarpeiden täyttämiseksi antureita, kuten lämpötila- ja kosteusanturi, hiilidioksidianturi, valaistusanturi, virtausanturi, veden virtausanturi, hiilidioksidin virtausanturi, maakaasun virtausanturi, painopaineanturi, EC-anturi ja pH-anturi, voidaan räätälöidä, ja suuren kysynnän omaavat yritykset voivat tutkia ja kehittää antureita ja selvittää taustalla olevan tiedonsiirtoprotokollan varmistaakseen vakaan tiedonsiirron ja -tallennuksen.

1.3 Kehityksen merkitys

Älykäs käyttö- ja kunnossapitojärjestelmä hyödyntää älykästä tunnistusteknologiaa, tiedonsiirtoteknologiaa ja älykästä prosessointiteknologiaa maatalouden esineiden internetin kautta kaikkien maataloustoiminnan linkkien reaaliaikaiseen seurantaan ja etähallintaan, edistää maataloustuotannon, -hallinnan ja strategisen päätöksenteon älykästä informointia sekä saavuttaa maataloustuotannon korkean tehokkuuden, tehostamisen, skaalautumisen ja standardoinnin. Lopuksi toteutetaan kaikkien kasvintuotannon linkkien vertikaalinen yhteys ja kaikkien maatalousteollisuuden ketjun linkkien horisontaalinen yhteys. Luodaan kiertotalouden ekologia istutusteknologiajärjestelmän, maatalouden aivoalustan, maatalouden elintarviketurvallisuuden, maataloustuotteiden kauppa-alustan, uuden maatalouden toimitusketjun rahoitusjärjestelmän, ominaisen maatalousmatkailun sekä täydentävän istutuksen ja jalostuksen avulla (kuva 2).

 

2.Veden ja lannoitteiden integroinnin tiedonseuranta

2.1 Järjestelmäperiaate

Järjestelmä suorittaa negatiivista takaisinkytkentää vesi- ja lannoitejärjestelmään havaitsemalla kookospähkinän lesematriisin vesipitoisuuden, EC:n, pH:n ja muut arvot, joilla on tärkeä rooli kastelun tarkassa ohjaamisessa. Erilaisten istutuskohtausten ominaisuuksien mukaan matriisin ominaisuuksien ja rakenteen analyysin ja tutkimuksen avulla kehitetään empiirinen ajoituskastelumalli, matriisin vesiasetuksen ylä- ja alarajakastelumalli; vesi- ja lannoitetietoihin integroitu tiedonkeruujärjestelmä voi ohjata kastelumallia, ja optimointia ja iterointia voidaan suorittaa jatkuvasti tuotanto- ja ylläpitoprosessissa.

2.2 Järjestelmän kokoonpano

Järjestelmä koostuu nesteen tuloaukon keräyslaitteesta, nesteen paluuaukon keräyslaitteesta, substraatin reaaliaikaisesta valvontalaitteesta ja tietoliikennekomponentista, jossa nesteen tuloaukon keräyslaite koostuu pH-anturista, EC-anturista, vesipumpusta, virtausmittarista ja muista osista; ja nesteen paluuaukon keräyslaite koostuu paineanturista, pH-anturista, EC-anturista ja muista osista; Substraatin reaaliaikainen valvontalaite koostuu nesteen paluuaukon keräysalustasta, nesteen paluusuodattimesta, paineanturista, pH-anturista, EC-anturista, lämpötila- ja kosteusanturista ja muista osista. Tiedonsiirtomoduuli sisältää kaksi LoRa-moduulia, toisen keskusvalvomohuoneessa ja toisen kasvihuoneessa (kuva 3). Tietokoneen ja keskusvalvomohuoneessa sijaitsevan tietoliikennekomponentin välillä on langallinen yhteys, keskusvalvomohuoneessa sijaitsevan tietoliikennekomponentin ja kasvihuoneessa sijaitsevan tietoliikennekomponentin välillä on langaton yhteys, ja kasvihuoneessa olevan tietoliikennekomponentin ja releen, substraatin tunnistuskomponentin ja nesteen paluuaukon tunnistuskomponentin välillä on langallinen yhteys (kuva 4).

2.3 Sovelluksen vaikutukset

Tämän valvontajärjestelmän avulla saatua veden ja lannoitteiden kastelujärjestelmän vaikutusta verrataan pelkästään toimittajien toimittaman kastelujärjestelmän vaikutukseen. Jälkimmäiseen verrattuna keskimääräinen kastelumäärä tomaattikasvia kohden tällä valvontajärjestelmällä vähenee 8,7 % päivässä ja paluuveden määrä vähenee 18 %, ja paluuveden EC-arvo on käytännössä sama. Tämä osoittaa, että kasvit käyttävät enemmän ravinneliuosta, kun tätä valvontajärjestelmää käytetään kasteluun ravinneliuoksen imeytymislain mukaisesti. Tämän älykkään kastelujärjestelmän avulla kastelun määrää voidaan vähentää keskimäärin 29 % ja nesteen palautusta 53 % verrattuna empiiriseen ajastettuun kasteluun (kuva 5–6).

 

3. IoT-pohjainen ympäristönhallintajärjestelmä

Tehtaiden laajamittaisten dynaamisten spektrisolmujen tarkan ohjauksen vaatimusten täyttämiseksi esitellään esineiden internetin fuusioteknologia ratkaisemaan laajamittaisen ja heterogeenisen solmujen hankinnan ja tehtaan valaistusympäristön tarkan ohjauksen ongelmat. Tehtaan älykäs valaistuksenohjausjärjestelmä ottaa käyttöön älykkäät LED-valaisimet ja hyödyntää WF-IOT-big data -fuusioteknologiaa rakentaakseen laajamittaisen hajautetun pääteverkon, joka tukee tiedonkeruua, -siirtoa ja -ohjausta. Järjestelmä voidaan ryhmitellä vapaasti tuotantovaatimusten mukaan, ja tehtaan valaisimien valon voimakkuutta voidaan säätää jatkuvasti reaaliajassa eri valaistusolosuhteiden ja kasvien kasvutarpeiden mukaan, jotta lisävalon voimakkuutta ja lisävalon määrää voidaan ohjata tarkasti (kuva 7). Oheisverkon kautta voidaan toteuttaa dynaaminen tunnistustietojen, kuten ympäristön ja valaistuksen, kerääminen ja lähettäminen, ja samalla voidaan toteuttaa energiankulutuksen online-seuranta, ja kunkin kasvualueen lisävalon energiankulutus voidaan tallentaa reaaliajassa.

Järjestelmä toteuttaa kasvien hienosäätöä keräämällä tietoja kasvihuoneen sisäisestä ja ulkoisesta ohjauksesta ja viimeistelee "kasvinhallintamallin" tuotekehityksen. Virta-, CO2-, maakaasu- ja vesiantureiden avulla toteutetaan "energiajärjestelmän" seurantatietojen kerääminen. Robottinäköteknologian avulla hedelmien värin, lukumäärän, varren koon, lehtien, varsien jne. avulla seurataan ja tunnistetaan koko sadon kasvudataprosessi (kuva 8).

4.Mainosarvo

Maatalouden älykäs käyttö- ja kunnossapitojärjestelmä hyödyntää teollisen internetin etuja, yhden investoinnin ja useita käyttökertoja sekä teollisen internetin jakamiskonseptia. Tämä edistää esineiden internetin rakentamista maataloudessa edullisesti ja tehokkaasti sekä parantaa maatalouden älykkyyttä ja ympäristöystävällisyyttä. Esimerkkinä Laixin kaupungissa Qingdaossa sijaitsevassa projektissa lannoitteiden kokonaisvaltainen käyttöaste voi nousta yli 90 prosenttiin, mikä on kolme kertaa enemmän kuin perinteisessä maanviljelyssä. Koko prosessissa ei synny jätevesipäästöjä, mikä säästää 95 prosenttia vettä peltoviljelyyn verrattuna ja vähentää lannoitteiden maaperän saastumista. Järjestelmän avulla kasvihuoneen hiilidioksidipitoisuuden havaitseminen mahdollistaa ympäristötekijöiden, kuten lämpötilan ja valaistuksen kasvihuoneen sisällä ja ulkopuolella, kattavan analysoinnin ja hiilidioksidin saatavuuden säätelyn reaaliajassa. Tämä paitsi vastaa kasvien tarpeisiin, myös ehkäisee jätettä, vahvistaa tehokkaasti satojen fotosynteesiä, kiihdyttää hiilihydraattien kertymistä, lisää satoa pinta-alayksikköä kohden ja parantaa vihannesten laatua. Koko käyttö- ja kunnossapitojärjestelmän ansiosta kasvihuoneiden ympäristönhallintalaitteet toimivat automaattisesti ja säänkestävät laitteet toimivat automaattisesti ja tarkasti. Samalla energiakustannukset ovat laskeneet 10 % ja manuaalisen käytön kustannukset 60 %. Samalla järjestelmä pystyy suojaamaan itse kasvihuoneita ja niiden satoja esimerkiksi sulkemalla ne heti alkuunsa, vaikka sääolosuhteet olisivatkin epäsuotuisia. Näin voidaan tehokkaasti estää sekä itse kasvihuoneen että kasvihuoneessa olevien satojen katoaminen äkillisen huonon sään sattuessa.

5.Johtopäätös

Nykyaikaista maataloustuotantoa ei voida erottaa maatalouden älykkään johtamisjärjestelmän eduista. Vain vastaava johtamisjärjestelmä, jolla on vahvempi havaintokyky, analyysikyky ja päätöksentekokyky, voi jatkaa modernisaation tiellä. Maatalouden älykäs johtamisjärjestelmä vähentää merkittävästi keinotekoisen johtamisen puutteita ja edistää maataloustuotannon, -johtamisen ja strategisen päätöksenteon älykästä informaatiota. Syöttömäärän kasvaessa ja järjestelmän käyttöskenaarioiden jatkuvan rikastumisen myötä sen datamallia on päivitettävä ja iteroitava jatkuvasti kasvavan datamäärän perusteella, jotta siitä tulee älykkäämpi ja nykyaikaisen maataloustuotantoa älykkäämmin parannetaan kokonaisvaltaisesti.

LOPPU

[viittaustiedot]

Alkuperäinen kirjoittaja Sha Bifeng, Zhang Zheng ym. Kasvihuoneviljely Maataloustekniikka 19. huhtikuuta 2024 klo 10.47 Peking