A cikk a ComputerTrends magazin 2024. február 14-ei lapszámában jelent meg.
A robotika és a mesterséges intelligencia fejlődése az üvegházi gazdálkodásban gyorsabban halad, mint valaha. A vállalkozók egyre több lehetőség közül választhatnak, amik segítik az olyan ismétlődő munkafolyamatokban, mint például a betakarítás. Manapság már a termesztéshez támogatási modellek állnak rendelkezésre, a munkát klímakomputerek segítik, illetve digitálisan lehet méréseket végezni az üvegházakban. Az új alkalmazásokkal együtt egyre több adat is elérhetővé válik a gazdaságban, így az elsőszámú kihívás ezeknek a különböző forrásokból származó adatoknak az összekapcsolása. De még ennél is fontosabb kérdés: Hogyan juttatjuk el ezeket az adatokat az üvegházból oda, ahol tárolják és feldolgozzák őket?
A valós idejű alkalmazások esetében van egy nagy hátrány: a hálózaton keresztüli adatátvitel késleltetése. Egyes alkalmazások esetében ez a késedelem nem jelent problémát; ha valamivel kapcsolatban naponta csak egyszer kell információt küldeni, például ilyen a napi vízhasználat mennyisége. De mi van akkor, ha egy robotnak látás segítségével kell megállapítania, hogy egy növényt le kell-e szüretelnie, majd azonnal meg is kell állnia, és lézerfénnyel meg céloznia a kérdéses terményt?
Vagy ami még fontosabb, ha az üvegházban egy logisztikai rendszernek valós időben kell megállapítania, hogy fennáll-e a veszélye annak, hogy elüt egy embert, vagy hogy elérte-e az útja végét. Ha nem áll meg időben, annak súlyos következményei lehetnek! Ilyenkor az adatok feldolgozása általában nem a felhőben, hanem "a közelben" vagy akár a rendszerben történik.
Perem és ködszámítástechnika
Az edge (perem) computing lényege, hogy a kulcsfontosságú feldolgozási feladatokat abba a környezetbe helyezi, ahol az adatok keletkeztek, ezeket a hálózat "szélén" dolgozza fel. Ezáltal csökken a felhőbe feldolgozásra küldendő adatok mennyisége, kisebb a hálózati késleltetés és javul a rendszer általános teljesítménye. A köd alapú számítástechnika egy olyan számítási modell, amit az edge computing kiegészítésére terveztek. Az adatforrás és a felhő közötti leglogikusabb, leghatékonyabban elérhető helyekre van elhelyezve, azzal bővíti az edge computing képességeit, hogy egy számítási infrastruktúra réteget biztosít a peremeszközök és a felhő között. Ez a ködnek nevezett infrastruktúra további alkalmazási és adatszolgáltatási lehetőségeket nyújt az edge eszközök számára. Azonban számos kihívást is rejt magában, az edge alkalmazások egy üvegházban például sok különböző eszközt foglalhatnak magukban, amelyek mindegyike saját protokollal, hitelesítéssel és megoldandó biztonsági kérdésekkel rendelkezik, emiatt az új szabványok elengedhetetlenek.
Bár az 5G egy gyors távközlési technológia, amivel nagy mennyiségű adatot lehet alacsony késleltetéssel és nagy sebességgel továbbítani, azonban ha sok érzékelő, különböző típusú adatokkal használja a hálózatot, még ez is gyorsan túlterhelődhet. Ezért fontos, hogy ahol lehetséges, az adatok egy részét "a peremen" dolgozzák fel. Ezen túlmenően a "szeletelés" (slicing) technikájának alkalmazásával a hálózatot szeletekre lehet osztani, amelyek mindegyike az adatfolyam különböző részét dolgozza fel. Ezeket a szeleteket külön-külön lehet hangolni a sebesség, a késleltetés és az adatok prioritása tekintetében.
Az üvegházakban az 5G megoldást kínál az érzékelők és robotok által gyűjtött egyre növekvő adatok továbbítására. A Wi-Fi legtöbbször nem működik jól a sok acél, üveg, víz és sűrű növényzet miatt. Ezért a technológia fejlesztői mostanában gyakran jeladókkal vagy rádiós kapcsolatokkal fejlesztik ki megoldásaikat. Jelenlegi alkalmazását hátráltatja, hogy egy kertészeti vállalkozó általában különböző beszállítóktól származó rendszereket használ, így előfordulhat, hogy minden egyes beszállító más-más rendszert telepít, ami magas költségeket és drága karbantartást eredményez.
2023 végén a Honselersdijkben (város Dél-Hollandia tartományban) található Tomatoworldben egy "szántóföldi laboratóriumban" 5G tesztüzemet hoztak létre, a paradicsomnak dedikált üvegházban adatvezérelt termesztést tettek lehetővé. A TU Delft egyetem, a TNO és az MCS vállalatok kutatói közösen építették ki privát 5G hálózatukat, ami segítségével az üvegházban lévő érzékelőiket, robotjaikat és egyéb rendszereiket felkészítik a kereskedelmi bevezetésre. A rendelkezésre álló technológiával a fejlesztők egyre könnyebben tudnak majd adatokat feldolgozni és tárolni.
Az emberi kéz nélküli termelés
A rendelkezésre álló technológiákkal a fejlesztők egyre inkább kompromisszumokat tudnak kötni arról, hogy milyen adatokat dolgozzanak fel és hol tárolják. A megoldás a megvalósíthatóságtól, a kockázattól és a költségektől függ.
Egy olyan robot esetében, ahol fontosak a valós idejű műveletek, leggyakrabban a robotban történő feldolgozást választják. A nagy számítási kapacitás és tárolás alacsony késleltetéssel kombinálva például a rendszerbe épített ipari PC-t igényel, ami azonban növeli a költségeket és a tömeget. Autonóm robotplatformba építve ráadásul nagyobb akkumulátorokra van szükség, hogy a rendszer képes legyen jó néhány órán keresztül újratöltés nélkül dolgozni. Amennyiben viszont az üvegházban lévő 5G kapcsolat segítségével nagyon gyorsan sok adatot lehet küldeni például a vállalat központjában található szerverre, és a számításokat ott végzik el, az eredmény szinte késedelem nélkül visszajut a robothoz, a rendszer így sokkal könnyebbé és olcsóbbá válhat!
Emellett az érzékelők vagy a működtetéshez elengedhetetlenül szükséges aktuátorok is könnyen vezeték nélkülivé tehetők egy stabil és gyors kapcsolat segítségével. Egy vezeték nélküli hőmérséklet-érzékelővel kevésbé jelent problémát, ha egyszer egy mérés kimarad a rossz adatkapcsolat miatt, ezért a vezeték nélküli hőmérséklet-érzékelők már évek óta elérhetők az üvegházak számára. A vegyszer-adagoló csapok vezeték nélküli vezérlése egy üvegházban azonban már más eset - bár technikailag lehetséges, de az egyre növekvő üvegházaknál senki sem szeretné megkockáztatni, hogy a rossz hálózati kapcsolat miatt ezek elzárása mégsem történjen meg!
Intelligens üvegház
Az intelligens üvegházban a vezérlők az érzékelők segítségével automatikusan szabályozzák a termesztési feltételeket. Az ezekben az üvegházakban használt vezérlők képesek reagálni a környezet változásaira, és valós időben önállóan kiigazításokat végezni, segítve ezzel az üzem ideális mikroklímájának fenntartását.
Az automatizált vezérlők jellemzően hordozható kezelőpaneleket alkalmaznak , vagy telefonos alkalmazáson keresztül irányíthatók. Ennek eredményeképpen a termelők szinte bárhonnan figyelemmel kísérhetik automatizált üvegházukat, hogy megbizonyosodjanak arról, hogy minden úgy működik, ahogyan kell.
Ha intelligens technológiával van felszerelve, az automatizált üvegház lehetőséget adhat a termelőknek az adatok gyűjtésére és felhasználására. Az adatgyűjtés lehetővé teszi a gazdák számára, hogy olyan háttérinformációkat tároljanak, amely segít nekik a termesztési stratégiájuk folyamatos javításában. Például megpróbálhatják megismételni ugyanazokat a környezeti feltételeket egy kiemelkedő termési időszak után, vagy változtatásokat eszközölhetnek, ha a terméseredményük nem volt optimális.
Termésnövekedés precíziós vezérléssel
A megfelelő vezérlővel és a berendezések programozásával a termelők képesek lesznek az automatizált üvegházat a növényeik speciális igényeihez igazítani, és olyan megbízható mikroklímát biztosítani számukra, amelyben azok szó szerint virágozni tudnak. Ez nemcsak a növények növekedésének jelentős javulását segíti elő, hanem a munkaerő, az energiafogyasztás és az elpazarolt erőforrások korlátozásával a gazdáknak is segít pénzt megtakarítani. A növénytermesztés három olyan eleme, amely a legtöbb előnyt biztosítja egy automatizált üvegházban, az öntözés, a világítás és a hőmérséklet-szabályozás.
Öntözésirányítás
Az öntözőrendszer automatizálásával a termelők optimális öntözési ütemtervre állíthatják az üvegházat, ami elősegíti az egyenletes fejlődést és a gyorsabb növekedési ütemet. Ezáltal a termelőknek nem kell naponta gondoskodniuk az üzemeltetésről, és megelőzhető a túlzott vízfelhasználás, ami csökkenti a pazarlást és a havi öntözési költségeket.
Az erőteljesebb növekedés elősegítése és a pazarlás mérséklése mellett az automatizált öntözés segíthet a potenciális gátló tényezők, például a kártevők és a betegségek távol tartásában. A pontos öntözési ütemtervvel a hagyományos rendszerek nagyobb valószínűséggel tartják meg a talaj ideális nedvességtartalmát, megakadályozva a gyökérrothadást és más gyakori problémák kialakulását. Hasonlóképpen, ez segít tisztán tartani és megfelelően levegőztetni a hidroponikus berendezéseket, hogy elősegítse az egészséges gyökérfejlődést.
Hatékony világítás
A kiegészítő világítási igényeket különböző tényezők befolyásolják, például a termesztett növény típusa, az évszak és a termesztők rendelkezésére álló napfény mennyisége, ezért az automatizálás kulcsfontosságú az optimális fényviszonyok egész évben történő fenntartásához. Egy automatizált üvegházban a termelők időzítővel működtethetik a világítótesteket, ami összehangolja azokat a változó környezeti elemekkel.
A kiváló növekedés mellett ez lehetővé teszi, hogy az üzemek minimálisra csökkentsék az energiafogyasztást. Az áramköltségek a nagyobb méretű struktúrákban gyorsan kicsúszhatnak az ember kezéből, de ha a termelők optimalizálják a világítóberendezéseiket, hogy azok csak szükség esetén működjenek, akkor csak annyit fognak használni, amennyi a kiváló minőségű terméshozam előállításához szükséges.
A fényhiányra támaszkodó termelést végző vállalatok számára egy automatizált üvegház a szigorú világítási ütemtervek könnyed betartása miatt is értékes lehet. Míg szinte lehetetlen a ponyvák kézi húzása minden nap egyazon meghatározott optimális időpontban, addig az automatizált rendszerek programozhatók úgy, hogy maguktól kinyíljanak és bezáródjanak. Ez általában hatékonyabb az elsötétítési feltételek megteremtésében, és jelentős mennyiségű időt szabadíthat fel.
Hőmérséklet-szabályozás
Mivel a különböző növények különböző klíma mellett jobban teljesítenek, a termesztők az automatizálással az üvegházi környezetet szükség szerint, kevés idő és erőfeszítés árán állíthatják be. Ez többféleképpen is megvalósítható, akár télen fűtenek a termelők, akár magasabb hőmérséklet közepette próbálják optimalizálni a hűtési erőfeszítéseket.
Télen a termelők kikapcsolhatják a fűtési rendszert, amint elérnek egy beállított hőmérsékleti pontot. Az emelkedő közüzemi árak és a nagyméretű fűteni kívánt helyiségek miatt ez a funkció fontosabb, mint valaha a kereskedelmi termesztők számára, hogy takarékoskodjanak az tüzelőanyaggal, és javítsák az eredményüket.
Ugyanez az eset a melegebb éghajlaton működő termesztőkre is vonatkozik, mivel a hűtőrendszer egész napos működtetése jelentős mennyiségű villamos energiát igényel. Valójában ahelyett, hogy kizárólag a nedves falakra vagy a szellőztetésre hagyatkoznának, a termelőknek inkább ki kellene egészíteniük a helyiségüket egy automatizált árnyékoló rendszerrel.
A fénymegvonó megoldásokhoz hasonlóan ezek is előre meghatározott időpontokban működtethetők, hogy megvédjék a növényeket a nap melegétől, és segítsenek fenntartani a belső hőmérsékletet. Egy jó minőségű, magától működő, programozott árnyékoló rendszer kevés munkát igényel, segít csökkenteni a hűtési költségeket és támogatja a növények egészséges növekedését.
Függetlenül attól, hogy hol vagy milyen rendszer felügyeli a termesztést, az automatizálás lehetővé teszi ezek vezérlését és a növények számára ideális környezet kialakítását. Egy környezeti vezérlő segítségével biztosíthatják, hogy az automatizált üvegházukat folyamatosan figyelemmel kísérjék és ellenőrizzék, következetes termést produkálva, és csökkentve a költségeket.
