AbstraktIntelligensiseringen av modernt anläggningsjordbruk beror huvudsakligen på drift- och underhållssystemet. Intelligensiseringen av drift- och underhållssystemet är direkt relaterad till den övergripande effektiviteten i växthusdriften och representerar också moderniseringen av anläggningsjordbruket, vilket har värdet av popularisering och djupgående utveckling. Denna artikel introducerar tillämpningen av intelligenta drift- och underhållssystem i en anläggningsjordbruksbas i Qingdao, analyserar dess tillämpningseffekt och utvärderar systemets populariseringsvärde, för att ge informationsreferenser för relevanta yrkesverksamma och utöka den ytterligare djupgående studien av relaterade system, och därmed förbättra den tekniska och intelligenta nivån av anläggningsjordbruk.

NyckelordIntelligent drift- och underhållssystem; Jordbruk; Tillämpning

Med Kinas snabba utveckling har traditionella jordbruksproduktionsmetoder inte kunnat möta samhällets krav på kvalitet och kvantitet av jordbruksprodukter. Modernt anläggningsjordbruk, som kännetecknas av hög avkastning, effektivitet och överlägsen kvalitet, har utvecklats snabbt de senaste åren och presenterar en enorm marknadspotential. Jämfört med utvecklade jordbruksländer eller regioner i världen släpar dock Kinas tekniknivå för anläggningsjordbruk fortfarande efter avsevärt, särskilt när det gäller tillämpningen av intelligenta drift- och underhållssystem baserade på IoT inom jordbruket, såsom jordbrukssensorer och maskinmolnshjärnor, där digitaliseringen behöver förbättras snarast.

1. Intelligent drift- och underhållssystem för jordbruk

1.1 Systemdefinition

Det intelligenta drift- och underhållssystemet för jordbruk är en framväxande systemteknik som djupt integrerar IoT-teknik, intelligent hanteringsteknik och olika jordbruksprocesser såsom plantering, lagring, bearbetning, transport, spårbarhet och konsumtion. Genom integrationen av "system + hårdvara" använder det intelligenta drift- och underhållssystemet för jordbruket nyckeltekniker från sakernas internet, såsom sensorteknik, överföringsteknik, bearbetningsteknik och gemensam teknik, för att heltäckande lösa de multiinteraktiva problem som individidentifiering inom jordbruket, situationsmedvetenhet, heterogen utrustningsnätverk, heterogen databehandling från flera källor, kunskapsupptäckt och beslutsstöd.

1.2 Teknisk väg

Vanligtvis består strukturen för ett jordbruksledningssystem huvudsakligen av perception, nätverk och plattform. På grundval av detta kan företag utöka mer logiska lager beroende på jordbrukstyper och affärsbehov. Arkitekturen för det intelligenta drift- och underhållssystemet för jordbruket visas i figur 1.

För att möta behoven av intelligent drift och underhåll av jordbruksanläggningar kan sensorer som temperatur- och fuktighetssensorer, koldioxidsensorer, belysningssensorer, strömsensorer, vattenflödessensorer, koldioxidflödessensorer, naturgasflödessensorer, vikttryckssensorer, EC-sensorer och pH-sensorer anpassas, och företag med stor efterfrågan kan undersöka och utveckla sensorer och genom det underliggande dataöverföringsprotokollet säkerställa stabil överföring och insamling av data.

1.3 Utvecklingens betydelse

Det intelligenta drift- och underhållssystemet använder intelligent sensorteknik, informationsöverföringsteknik och intelligent bearbetningsteknik via jordbrukets sakernas internet för att genomföra realtidsövervakning och fjärrstyrning av alla länkar i jordbruksverksamhet, främja intelligent informationisering av jordbruksproduktion, ledning och strategiska beslut, och realisera hög effektivitet, intensifiering, skala och standardisering av jordbruksproduktionen. Slutligen kommer den vertikala kopplingen av alla länkar i grödoproduktionen och den horisontella kopplingen av alla länkar i hela jordbruksindustrins kedja att realiseras. Skapa en cirkulär ekonomi med planteringstekniksystem, jordbrukshjärnplattform, jordbrukslivsmedelssäkerhet, jordbruksprodukthandelsplattform, nytt finansiellt system för jordbruksförsörjningskedjor, karakteristisk jordbruksturism och kompletterande plantering och förädling (Figur 2).

 

2.Informationsövervakning av vatten- och gödselintegration

2.1 Systemprincip

Systemet ger negativ återkoppling till vatten- och gödningssystemet genom att detektera vattenhalten, EC, pH och andra värden i kokosklimatrisen, vilket spelar en viktig roll för att styra bevattningen korrekt. Beroende på egenskaperna hos olika planteringsmiljöer, genom analys och forskning av matrisens egenskaper och struktur, för att utveckla den empiriska tidsbevattningsmodellen, den övre och nedre gränsbevattningsmodellen för matrisens vatteninställning. Det integrerade informationsinsamlingssystemet för vatten och gödsel kan styra bevattningsmodellen, optimering och iteration kan utföras kontinuerligt i produktions-, drift- och underhållsprocessen.

2.2 Systemsammansättning

Systemet består av en vätskeinloppsuppsamlingsenhet, en vätskereturuppsamlingsenhet, en realtidsövervakningsenhet för substrat och en kommunikationskomponent, där vätskeinloppsuppsamlingsenheten består av en pH-sensor, en EC-sensor, en vattenpump, en flödesmätare och andra delar; och vätskereturuppsamlingsenheten består av en trycksensor, en pH-sensor, en EC-sensor och andra delar; realtidsövervakningsenheten för substrat består av en vätskereturuppsamlingstråg, ett vätskereturfilter, en trycksensor, en pH-sensor, en EC-sensor, en temperatur- och fuktighetssensor och andra delar. Kommunikationsmodulen inkluderar två LoRa-moduler, en i det centrala kontrollrummet och den andra i växthuset (Figur 3). Trådbunden anslutning finns mellan datorn och kommunikationskomponenten som är placerad i det centrala kontrollrummet, trådlös anslutning finns mellan kommunikationskomponenten som är placerad i det centrala kontrollrummet och kommunikationskomponenten som är placerad i växthuset, och trådbunden anslutning finns mellan kommunikationskomponenten i växthuset och reläet, substratdetekteringskomponenten och vätskereturdetekteringskomponenten (Figur 4).

2.3 Applikationseffekter

Effekten av bevattning med vatten- och gödningsbevattningssystem som matas tillbaka av detta övervakningssystem jämförs med bevattningssystem som enbart tillhandahålls av leverantörer. Jämfört med det senare minskas den genomsnittliga bevattningen per tomatplanta med detta övervakningssystem med 8,7 % per dag, och returvätskans volym minskas med 18 %, och EC-värdet för returvätskan är i princip detsamma, vilket visar att mer näringslösning används av grödor när detta övervakningssystem används för bevattning enligt lagen om näringslösningsabsorption av grödor. Användning av detta intelligenta bevattningssystem kan minska bevattningsmängden med 29 % och vätskeåterföringen med 53 % i genomsnitt jämfört med empiriskt tidsinställd bevattning (Figur 5 ~ 6).

 

3. IoT-baserat miljökontrollsystem

Inför kraven på noggrann kontroll av storskaliga dynamiska spektrala noder i fabriker introduceras fusionstekniken för sakernas internet (Internet of Things) för att lösa problemen med storskalig och heterogen nodförvärv och noggrann kontroll av fabrikens ljusmiljö. Intelligenta belysningsstyrsystem i fabriker använder intelligenta LED-belysningsarmaturer som bärare och använder WF-IOT stordatafusionsteknik för sakernas internet (Internet of Things) för att bygga ett storskaligt decentraliserat terminalnätverk som stöder datainsamling, överföring och styrning. Systemet kan grupperas fritt efter produktionskrav, och ljusintensiteten hos växtbelysningsarmaturer kan kontinuerligt justeras i realtid beroende på olika ljusförhållanden och växternas tillväxtbehov, för att uppnå noggrann kontroll av kompletterande ljusintensitet och kompletterande ljusmängd (Figur 7). Genom det perifera nätverket kan dynamisk insamling och överföring av sensordata såsom miljö och belysning realiseras, och samtidigt kan onlineövervakning av energiförbrukning realiseras, och energiförbrukningen för kompletterande ljus i varje tillväxtområde kan avläsas i realtid.

Systemet möjliggör finjustering av växter genom att samla in data om intern och extern kontroll av växthus, och slutför produktutvecklingen av en "växthanteringsmodell". Genom sensorer för ström, CO2, naturgas och vatten samlas övervakningsdata in i "energisystemet". Med hjälp av robotvisionsteknik övervakas och identifieras hela processen för grödans tillväxtdata genom data om fruktfärg, fruktantal, fruktstjälkstorlek, blad, stjälkar och så vidare (Figur 8).

4.Reklamvärde

Ett intelligent drift- och underhållssystem för jordbruket, som utnyttjar fördelarna med en industriell internetplattform, en investering, mångfaldig användning av tjänster och delningskonceptet med industriellt internet, främjar byggandet av sakernas internet inom anläggningsjordbruk till låg kostnad och hög effektivitet, och förbättrar den intelligenta och gröna nivån inom anläggningsjordbruk. Om man tar ett projekt som tillämpar systemet i Laixi City, Qingdao som exempel, kan den övergripande utnyttjandegraden av gödselmedel nå över 90 %, vilket är tre gånger så högt som vid traditionell jordbearbetning. Det finns inget avloppsvattenutsläpp från produktionen under hela processen, vilket sparar 95 % vatten jämfört med fältbearbetning och minskar föroreningen av gödselmedel till jorden. Genom att detektera CO2 i växthus med detta system analyseras miljöfaktorer som temperatur och belysning inuti och utanför växthuset omfattande, och CO2-tillförseln regleras i realtid, vilket inte bara tillgodoser växternas behov, utan också undviker avfall, effektivt stärker grödornas fotosyntes, accelererar kolhydratackumulering, ökar avkastningen per ytenhet och förbättrar grönsakskvaliteten. Hela uppsättningen drift- och underhållssystem har möjliggör automatisk drift av växthusmiljökontrollanläggningar, automatisk och noggrann drift av allvädersutrustning, minskat energikostnaderna med 10 % och manuell drift med 60 %. Samtidigt kan det ge skyddsåtgärder som att stänga fönstret första gången mot ogynnsamt väder som stark vind, regn och snö, vilket effektivt undviker förlust av själva växthuset och grödorna i växthuset vid plötsligt dåligt väder.

5.Slutsats

Den moderna utvecklingen av anläggningsjordbruk kan inte separeras från välsignelsen av intelligenta jordbruksledningssystem. Endast motsvarande ledningssystem med starkare uppfattnings-, analys- och beslutsfattande förmåga kan fortsätta framåt på moderniseringens väg. Intelligenta jordbruksledningssystem minskar avsevärt bristerna i artificiell förvaltning och främjar intelligent informationshantering av jordbruksproduktion, förvaltning och strategiska beslut. Med ökningen av input och den kontinuerliga berikningen av systemets användningsscenarier måste dess datamodell uppdateras och itereras kontinuerligt baserat på mer data, vilket blir mer intelligent och omfattande förbättrar den intelligenta graden av modernt anläggningsjordbruk.

AVSLUTA

[citeringsinformation]

Ursprunglig författare Sha Bifeng, Zhang Zheng, m.fl. Växthusodling Jordbruksteknik 19 april 2024 10:47 Peking