АнотаціяІнтелектуалізація сучасного сільського господарства головним чином залежить від системи експлуатації та технічного обслуговування. Інтелектуалізація системи експлуатації та технічного обслуговування безпосередньо пов'язана з комплексною ефективністю роботи теплиць, а також являє собою модернізацію сільського господарства, що має значення для популяризації та поглибленого розвитку. У цій статті представлено застосування інтелектуальної системи експлуатації та технічного обслуговування на базі сільськогосподарських господарств у Циндао, проаналізовано вплив її застосування та оцінено цінність популяризації системи, щоб надати довідкову інформацію для відповідних практиків та розширити подальше поглиблене вивчення пов'язаних систем, тим самим підвищуючи технічний та інтелектуальний рівень сільськогосподарського господарства.

Ключові слова: Інтелектуальна система експлуатації та технічного обслуговування; Сільське господарство; Застосування

Зі швидким розвитком Китаю традиційні методи сільськогосподарського виробництва виявилися нездатними задовольнити потреби суспільства в якості та кількості сільськогосподарської продукції. Сучасне сільське господарство, що характеризується високою врожайністю, ефективністю та високою якістю, швидко розвивалося в останні роки, маючи величезний ринковий потенціал. Однак, порівняно з розвиненими сільськогосподарськими країнами чи регіонами світу, рівень технологій сільського господарства в Китаї все ще значно відстає, особливо у застосуванні інтелектуальних систем експлуатації та обслуговування на основі Інтернету речей у сільському господарстві, таких як сільськогосподарські датчики та хмарні мозки машин, де цифровізація потребує термінового вдосконалення.

1. Інтелектуальна система експлуатації та технічного обслуговування для сільського господарства

1.1 Визначення системи

Інтелектуальна система експлуатації та обслуговування для сільського господарства – це нова системна технологія, яка глибоко інтегрує технології Інтернету речей, інтелектуальні технології управління та різні сільськогосподарські процеси, такі як посадка, зберігання, обробка, транспортування, відстеження та споживання. Завдяки інтеграції «система + апаратне забезпечення», інтелектуальна система експлуатації та обслуговування сільського господарства використовує ключові технології Інтернету речей, такі як технології сенсорних датчиків, технології передачі даних, технології обробки та загальні технології, для комплексного вирішення мультиінтерактивних проблем, таких як ідентифікація сільськогосподарських тварин, ситуаційна обізнаність, мережеве об'єднання різнорідного обладнання, обробка різнорідних даних з кількох джерел, пошук знань та підтримка рішень.

1.2 Технічний маршрут

Зазвичай структура системи управління сільським господарством складається переважно з сприйняття, мережі та платформи. На цій основі підприємства можуть розширювати більше логічних рівнів відповідно до типів сільського господарства та потреб бізнесу. Архітектура інтелектуальної системи експлуатації та обслуговування сільського господарства показана на рисунку 1.

Для задоволення потреб інтелектуальної експлуатації та обслуговування сільськогосподарських об'єктів можна налаштувати такі датчики, як датчик температури та вологості, датчик вуглекислого газу, датчик освітленості, датчик струму, датчик витрати води, датчик витрати вуглекислого газу, датчик витрати природного газу, датчик ваги та тиску, датчик електропровідності та датчик pH, а також підприємства з великим попитом можуть досліджувати та розробляти датчики, а також використовувати базовий протокол передачі даних, щоб забезпечити стабільну передачу та збір даних.

1.3 Значення розвитку

Інтелектуальна система експлуатації та технічного обслуговування використовує інтелектуальні технології сенсорного зондування, технології передачі інформації та інтелектуальні технології обробки через сільськогосподарський Інтернет речей для здійснення моніторингу в режимі реального часу та дистанційного керування всіма ланками сільськогосподарської діяльності, сприяння інтелектуальній інформатизації сільськогосподарського виробництва, управління та стратегічних рішень, а також реалізації високої ефективності, інтенсифікації, масштабування та стандартизації сільськогосподарського виробництва. Зрештою, буде реалізовано вертикальний зв'язок усіх ланок у виробництві сільськогосподарських культур та горизонтальний зв'язок усіх ланок у всьому ланцюжку сільськогосподарської галузі. Створення екології циркулярної економіки з системою технологій посадки, платформою сільськогосподарського мозку, безпекою сільськогосподарських продуктів харчування, платформою торгівлі сільськогосподарською продукцією, новою фінансовою системою ланцюга поставок сільськогосподарської продукції, характерним сільськогосподарським туризмом та додатковим посадкою та селекцією (Рисунок 2).

 

2.Інформаційний моніторинг інтеграції води та добрив

2.1 Принцип системи

Система здійснює негативний зворотний зв'язок із системою поливу та добрив, визначаючи вміст води, електропровідність, pH та інші значення матриці кокосових висівок, що відіграє важливу роль у точному управлінні зрошенням. Відповідно до характеристик різних умов посадки, шляхом аналізу та дослідження характеристик і структури матриці, розробляється емпірична модель зрошення за часом, модель зрошення верхньої та нижньої межі встановлення матричного вологого режиму; інтегрована система збору інформації про воду та добрива може керувати моделлю зрошення, оптимізація та ітерація можуть проводитися безперервно в процесі виробництва, експлуатації та обслуговування.

2.2 Склад системи

Система складається з пристрою для збору рідини на вході, пристрою для збору рідини для повернення, пристрою моніторингу субстрату в режимі реального часу та компонента зв'язку, де пристрій для збору рідини на вході складається з датчика pH, датчика електропровідності, водяного насоса, витратоміра та інших частин; а пристрій для збору рідини для повернення складається з датчика тиску, датчика pH, датчика електропровідності та інших частин; Пристрій моніторингу субстрату в режимі реального часу складається з лотка для збору рідини для повернення, фільтра для повернення рідини, датчика тиску, датчика pH, датчика електропровідності, датчика температури та вологості та інших частин. Модуль зв'язку включає два модулі LoRa, один у центральній диспетчерській, а інший у теплиці (Рисунок 3). Між комп'ютером та компонентом зв'язку, розташованим у центральній диспетчерській, існує дротове з'єднання, між компонентом зв'язку, розташованим у центральній диспетчерській, та компонентом зв'язку, розташованим у теплиці, існує бездротове з'єднання, а між компонентом зв'язку в теплиці та реле, компонентом виявлення субстрату та компонентом виявлення повернення рідини (Рисунок 4).

2.3 Вплив застосування

Ефект від зрошення водою та системою зрошення добривами, що отримується від цієї системи моніторингу, порівнюється з ефектом від зрошувальних систем, що надаються лише постачальниками. Порівняно з останнім, середня кількість поливу на рослину томату з цією системою моніторингу зменшується на 8,7% на день, а об'єм зворотної рідини зменшується на 18%, а значення електропровідності зворотної рідини практично не змінюється, що показує, що культури використовують більше поживного розчину, коли ця система моніторингу використовується для зрошення відповідно до закону поглинання поживного розчину культурами. Використання цієї інтелектуальної системи зрошення може зменшити кількість поливу на 29%, а кількість повернення рідини в середньому на 53% порівняно з емпіричним зрошенням за часом (Рис. 5 ~ 6).

 

3. Система екологічного контролю на основі Інтернету речей

Зіткнувшись з потребою точного керування великомасштабними динамічними спектральними вузлами на заводах, було впроваджено технологію ф'южн-Інтернету речей для вирішення проблем збору даних з великомасштабних та гетерогенних вузлів та точного керування світловим середовищем заводу. Інтелектуальна система керування освітленням на заводі використовує інтелектуальні світлодіодні світильники як носій та використовує технологію ф'южн-інтернету речей великих даних WF-IOT для побудови великомасштабної децентралізованої термінальної мережі, що підтримує збір, передачу та керування даними. Систему можна вільно групувати відповідно до виробничих вимог, а інтенсивність світла світильників рослин можна постійно регулювати в режимі реального часу відповідно до різних умов освітлення та потреб росту рослин, щоб забезпечити точне керування інтенсивністю та кількістю додаткового світла (Рисунок 7). Через периферійну мережу можна здійснювати динамічний збір та передачу даних датчиків, таких як стан навколишнього середовища та освітленість, а також здійснювати онлайн-моніторинг споживання енергії та відстежувати споживання енергії додатковим освітленням у кожній зоні росту в режимі реального часу.

Система реалізує точне управління рослинами, збираючи дані внутрішнього та зовнішнього контролю теплиці, та завершує розробку продукту «модель управління рослинами». За допомогою датчиків струму, CO2, природного газу та води здійснюється збір даних моніторингу «енергетичної системи». За допомогою технології робототехнічного зору, завдяки даним про колір плодів, кількість плодів, розмір плодоніжок, листя, стебла тощо, весь процес росту культури контролюється та розпізнається (Рисунок 8).

4.Рекламна цінність

Інтелектуальна система експлуатації та обслуговування сільського господарства, використовуючи переваги промислової інтернет-платформи, одну інвестицію, багаторазове використання послуг, використовуючи концепцію спільного використання промислового інтернету, сприяє побудові Інтернету речей у сільському господарстві з низькою вартістю та високою ефективністю, а також підвищує інтелектуальний та екологічний рівень сільського господарства. Взявши за приклад проект із застосуванням системи в місті Лайсі, Циндао, комплексний коефіцієнт використання добрив може сягати понад 90%, що втричі перевищує традиційний обробіток ґрунту. У всьому процесі немає скидання виробничих стічних вод, що економить 95% води порівняно з польовим обробітком та зменшує забруднення ґрунту добривами. Завдяки виявленню CO2 у теплиці цією системою, такі фактори навколишнього середовища, як температура та освітленість всередині та зовні теплиці, всебічно аналізуються, а постачання CO2 регулюється в режимі реального часу, що не тільки задовольняє потреби рослин, але й дозволяє уникнути відходів, ефективно посилює фотосинтез врожаю, прискорює накопичення вуглеводів, збільшує врожайність з одиниці площі та покращує якість овочів. Весь комплекс систем управління експлуатацією та технічним обслуговуванням реалізував автоматичну роботу засобів контролю середовища теплиць, автоматичну та точну роботу всепогодного обладнання, знизив витрати енергії на 10% та витрати на ручне керування на 60%, і водночас він може вживати захисних заходів, таких як закриття вікна вперше, від несприятливих погодних умов, таких як сильний вітер, дощ та сніг, ефективно запобігаючи втраті самої теплиці та врожаю в теплиці в умовах раптової негоди.

5.Висновок

Сучасний розвиток сільськогосподарського виробництва не можна відокремити від переваг інтелектуальної системи управління сільським господарством. Тільки відповідна система управління, яка має сильніше сприйняття, аналіз та здатність приймати рішення, може продовжувати рухатися вперед шляхом модернізації. Інтелектуальна система управління сільським господарством значно зменшує недоліки штучного управління та сприяє інтелектуальній інформатизації сільськогосподарського виробництва, управління та стратегічних рішень. Зі збільшенням вхідних даних та постійним збагаченням сценаріїв використання системи, її модель даних потребує постійного оновлення та ітерації на основі більшої кількості даних, стаючи більш інтелектуальною та всебічно покращуючи рівень інтелектуальності сучасного сільськогосподарського виробництва.

КІНЕЦЬ

[інформація про цитування]

Оригінальний автор Ша Біфенг, Чжан Чжен та ін. Технологія сільськогосподарської інженерії в тепличному садівництві 19 квітня 2024 р., 10:47, Пекін