AbstraktInteligentizácia moderného poľnohospodárstva závisí najmä od systému prevádzky a údržby. Inteligentizácia systému prevádzky a údržby priamo súvisí s komplexnou efektívnosťou prevádzky skleníkov a predstavuje aj modernizáciu poľnohospodárstva, ktorá má hodnotu popularizácie a hĺbkového rozvoja. Tento článok predstavuje aplikáciu inteligentného systému prevádzky a údržby v poľnohospodárskom podniku v meste Čching-tao, analyzuje jeho aplikačný efekt a hodnotí popularizačnú hodnotu systému s cieľom poskytnúť referenčné informácie pre príslušných odborníkov a rozšíriť ďalšie hĺbkové štúdium súvisiacich systémov, čím sa zlepší technická a inteligentná úroveň poľnohospodárstva.

Kľúčové slováInteligentný systém prevádzky a údržby; Poľnohospodárske zariadenia; Aplikácia

Vzhľadom na rýchly rozvoj Číny nedokázali tradičné metódy poľnohospodárskej výroby uspokojiť požiadavky spoločnosti na kvalitu a kvantitu poľnohospodárskych produktov. Moderné stavebné poľnohospodárstvo, ktoré sa vyznačuje vysokými výnosmi, efektivitou a vynikajúcou kvalitou, sa v posledných rokoch rýchlo rozvíjalo a predstavuje obrovský trhový potenciál. V porovnaní s rozvinutými poľnohospodárskymi krajinami alebo regiónmi sveta však úroveň čínskych stavebných poľnohospodárskych technológií stále výrazne zaostáva, najmä v aplikácii inteligentných poľnohospodárskych prevádzkových a údržbových systémov založených na IoT, ako sú poľnohospodárske senzory a cloudové mozgy strojov, kde je potrebné urýchlene zlepšiť digitalizáciu.

1. Inteligentný systém prevádzky a údržby pre poľnohospodárstvo

1.1 Definícia systému

Inteligentný systém prevádzky a údržby pre poľnohospodárstvo je nová systémová technológia, ktorá hlboko integruje technológiu internetu vecí, technológiu inteligentného riadenia a rôzne poľnohospodárske procesy, ako je sadenie, skladovanie, spracovanie, preprava, sledovateľnosť a spotreba. Prostredníctvom integrácie „systému + hardvéru“ využíva inteligentný systém prevádzky a údržby v poľnohospodárstve kľúčové technológie internetu vecí, ako je senzorická technológia, prenosová technológia, technológia spracovania a spoločná technológia, na komplexné riešenie multiinteraktívnych problémov, ako je identifikácia poľnohospodárskych jednotlivcov, situačné povedomie, heterogénne siete zariadení, heterogénne spracovanie údajov z viacerých zdrojov, objavovanie znalostí a podpora rozhodovania.

1.2 Technická trasa

Štruktúra systému riadenia poľnohospodárstva sa zvyčajne skladá hlavne z vnímania, siete a platformy. Na tomto základe môžu podniky rozširovať ďalšie logické vrstvy podľa typov poľnohospodárstva a obchodných potrieb. Architektúra inteligentného systému prevádzky a údržby v poľnohospodárstve je znázornená na obrázku 1.

Aby sa splnili potreby inteligentnej prevádzky a údržby poľnohospodárskych zariadení, je možné prispôsobiť senzory, ako sú senzory teploty a vlhkosti, senzory oxidu uhličitého, senzory osvetlenia, senzory prúdu, senzory prietoku vody, senzory prietoku oxidu uhličitého, senzory prietoku zemného plynu, senzory hmotnosti a tlaku, senzory EC a senzory pH. Podniky s veľkým dopytom môžu skúmať a vyvíjať senzory a využívať základný protokol prenosu údajov, aby sa zabezpečil stabilný prenos a zachytávanie údajov.

1.3 Význam rozvoja

Inteligentný systém prevádzky a údržby využíva inteligentnú senzorickú technológiu, technológiu prenosu informácií a technológiu inteligentného spracovania prostredníctvom poľnohospodárskeho internetu vecí na monitorovanie a diaľkové ovládanie všetkých článkov v poľnohospodárskych činnostiach v reálnom čase, podporu inteligentnej informatizácie poľnohospodárskej výroby, riadenia a strategického rozhodovania a dosiahnutie vysokej efektívnosti, intenzifikácie, rozsahu a štandardizácie poľnohospodárskej výroby. Nakoniec sa dosiahne vertikálne prepojenie všetkých článkov v rastlinnej výrobe a horizontálne prepojenie všetkých článkov v celom reťazci poľnohospodárskeho priemyslu. Vytvorí sa obehová ekonomika so systémom pestovateľských technológií, platformou poľnohospodárskeho mozgu, bezpečnosťou poľnohospodárskych potravín, platformou obchodu s poľnohospodárskymi produktmi, novým finančným systémom poľnohospodárskeho dodávateľského reťazca, charakteristickým poľnohospodárskym turizmom a doplnkovou výsadbou a šľachtením (obrázok 2).

 

2.Monitorovanie informácií o integrácii vody a hnojív

2.1 Princíp systému

Systém vykonáva negatívnu spätnú väzbu do systému vody a hnojív detekciou obsahu vody, EC, pH a ďalších hodnôt matrice kokosových otrúb, čo hrá dôležitú úlohu pri presnom riadení zavlažovania. Podľa charakteristík rôznych scén výsadby, prostredníctvom analýzy a výskumu charakteristík a štruktúry matrice, sa vyvíja empirický model časového zavlažovania, model hornej a dolnej hranice zavlažovania pre nastavenie vody v matrici; integrovaný systém zberu informácií o vode a hnojivách dokáže riadiť model zavlažovania, optimalizáciu a iteráciu je možné vykonávať nepretržite v procese výroby, prevádzky a údržby.

2.2 Zloženie systému

Systém pozostáva zo zariadenia na zber vstupnej kvapaliny, zariadenia na zber vstupnej kvapaliny, zariadenia na zber vstupnej kvapaliny, zariadenia na monitorovanie substrátu v reálnom čase a komunikačného komponentu, pričom zariadenie na zber vstupnej kvapaliny pozostáva zo senzora pH, senzora EC, vodného čerpadla, prietokomeru a ďalších častí; a zariadenie na zber vstupnej kvapaliny pozostáva zo senzora tlaku, senzora pH, senzora EC a ďalších častí; zariadenie na monitorovanie substrátu v reálnom čase pozostáva zo zbernej misky na zber vstupnej kvapaliny, filtračného sita na zber vstupnej kvapaliny, senzora tlaku, senzora pH, senzora EC, senzora teploty a vlhkosti a ďalších častí. Komunikačný modul obsahuje dva moduly LoRa, jeden v centrálnej riadiacej miestnosti a druhý v skleníku (obrázok 3). Medzi počítačom a komunikačným komponentom umiestneným v centrálnej riadiacej miestnosti existuje káblové spojenie, medzi komunikačným komponentom umiestneným v centrálnej riadiacej miestnosti a komunikačným komponentom umiestneným v skleníku existuje bezdrôtové spojenie a medzi komunikačným komponentom v skleníku a relé, komponentom na detekciu substrátu a komponentom na detekciu vstupnej kvapaliny (obrázok 4) existuje káblové spojenie.

2.3 Účinky aplikácie

Účinok zavlažovania systémom zavlažovania vodou a hnojivami, ktorý je spätne viazaný na tento monitorovací systém, sa porovnáva so závlahovým systémom poskytovaným iba dodávateľmi. V porovnaní s posledným uvedeným sa priemerné zavlažovanie na rastlinu rajčiaka s týmto monitorovacím systémom znižuje o 8,7 % za deň a objem vratnej kvapaliny sa znižuje o 18 % a hodnota EC vratnej kvapaliny je v podstate rovnaká, čo ukazuje, že plodiny spotrebujú viac živného roztoku, keď sa tento monitorovací systém používa na zavlažovanie v súlade so zákonom absorpcie živného roztoku plodinami. Použitie tohto inteligentného zavlažovacieho systému môže v priemere znížiť množstvo zavlažovania o 29 % a návrat kvapaliny o 53 % v porovnaní s empirickým časovým zavlažovaním (obrázok 5 ~ 6).

 

3. Systém environmentálneho riadenia založený na IoT

Vzhľadom na dopyt po presnom riadení rozsiahlych dynamických spektrálnych uzlov v závodoch sa zavádza technológia fúzneho internetu vecí (IoT), ktorá rieši problémy s rozsiahlym a heterogénnym získavaním uzlov a presným riadením svetelného prostredia závodu. Inteligentný systém riadenia osvetlenia v závode využíva inteligentné LED svietidlá ako nosič a využíva technológiu fúzie veľkých dát WF-IOT pre IoT na vybudovanie rozsiahlej decentralizovanej terminálovej siete podporujúcej zber, prenos a riadenie údajov. Systém je možné voľne zoskupovať podľa výrobných požiadaviek a intenzitu svetla svietidiel závodu je možné priebežne upravovať v reálnom čase podľa rôznych svetelných podmienok a potrieb rastu rastlín, aby sa dosiahla presná kontrola intenzity a množstva doplnkového svetla (obrázok 7). Prostredníctvom periférnej siete je možné realizovať dynamický zber a prenos údajov zo snímok, ako je prostredie a osvetlenie, a zároveň je možné realizovať online monitorovanie spotreby energie a v reálnom čase zaznamenávať spotrebu energie doplnkového svetla v každej oblasti rastu.

Systém realizuje jemné riadenie rastlín zhromažďovaním údajov o vnútornom a vonkajšom riadení skleníka a dokončuje vývoj produktu „model riadenia rastlín“. Prostredníctvom senzorov prúdu, CO2, zemného plynu a vody sa realizuje zber monitorovacích údajov „energetického systému“. Pomocou technológie robotického videnia sa prostredníctvom údajov o farbe plodov, počte plodov, veľkosti stoniek plodov, listoch, stonkách atď. monitoruje a rozpoznáva celý proces rastu plodín (obrázok 8).

4.Propagačná hodnota

Inteligentný systém prevádzky a údržby v poľnohospodárstve, využívajúci výhody priemyselnej internetovej platformy, jednu investíciu, mnohonásobné využitie služby, s využitím konceptu zdieľania priemyselného internetu, podporuje budovanie internetu vecí v poľnohospodárstve s nízkymi nákladmi a vysokou efektivitou a zlepšuje inteligentnú a zelenú úroveň poľnohospodárstva. Ako príklad si vezmime projekt využívajúci systém v meste Laixi v provincii Qingdao, kde komplexná miera využitia hnojív môže dosiahnuť viac ako 90 %, čo je trikrát viac ako pri tradičnom obrábaní pôdy. V celom procese nedochádza k vypúšťaniu odpadových vôd z výroby, čo v porovnaní s obrábaním pôdy šetrí 95 % vody a znižuje znečistenie pôdy hnojivami. Prostredníctvom detekcie CO2 v skleníku týmto systémom sa komplexne analyzujú faktory prostredia, ako je teplota a osvetlenie vo vnútri aj mimo skleníka, a dodávka CO2 sa reguluje v reálnom čase, čo nielen uspokojuje potreby rastlín, ale tiež zabraňuje plytvaniu, účinne posilňuje fotosyntézu plodín, urýchľuje akumuláciu sacharidov, zvyšuje výnos na jednotku plochy a zlepšuje kvalitu zeleniny. Celý súbor systémov riadenia prevádzky a údržby zabezpečil automatickú prevádzku zariadení na riadenie prostredia skleníka, automatickú a presnú prevádzku zariadení odolných voči poveternostným vplyvom, znížil náklady na energiu o 10 % a náklady na manuálnu prevádzku o 60 % a zároveň dokáže vykonať ochranné reakcie, ako je napríklad prvé zatvorenie okna proti nepriaznivému počasiu, ako je silný vietor, dážď a sneh, čím sa účinne zabráni strate samotného skleníka a plodín v skleníku v dôsledku náhleho nepriaznivého počasia.

5.Záver

Moderný rozvoj poľnohospodárstva v technológii nemožno oddeliť od výhod inteligentného systému riadenia poľnohospodárstva. Iba zodpovedajúci systém riadenia so silnejším vnímaním, analýzou a schopnosťou rozhodovania sa môže posúvať vpred na ceste modernizácie. Inteligentný systém riadenia poľnohospodárstva výrazne znižuje nedostatky umelého riadenia a podporuje inteligentnú informatizáciu poľnohospodárskej výroby, riadenia a strategického rozhodovania. S rastúcim vstupom a neustálym obohacovaním scenárov použitia systému je potrebné jeho dátový model neustále aktualizovať a iterovať na základe väčšieho množstva údajov, aby sa stal inteligentnejším a komplexne zlepšil stupeň inteligencie moderného poľnohospodárstva v technológii.

KONIEC

[informácie o citácii]

Pôvodný autor Sha Bifeng, Zhang Zheng a ďalší. Skleníkové záhradníctvo, poľnohospodárske inžinierstvo, technológia, 19. apríla 2024, 10:47, Peking