Ученые Санкт-Петербургского федерального исследовательского центра (СПб ФИЦ) РАН при финансовой поддержке Минобрнауки России разработали отечественную цифровую систему управления вертикальными фермами, выращивающими зелень. Изобретение работает на российском программном обеспечении, может индивидуально настраиваться для эффективного и автоматизированного производства различных видов сельскохозяйственной продукции и управляться удаленно через Интернет с персонального компьютера или смартфона.
Вертикальная ферма — это агропромышленный комплекс, где в замкнутом цикле, независимо от времени года и климатических условий, можно выращивать различные культуры (например, салат или помидоры). Это закрытое помещение с контейнерами, содержащими вещества, необходимые для выращивания сельскохозяйственных культур (грунт, гидропоника или аэропоника). Резервуары в вертикальной ферме располагаются в несколько «слоев» друг под другом, эффективно занимая все пространство. В помещении поддерживается особая температура, влажность, освещение и так далее. Сегодня такие фермы зачастую занимают обширные территории и обеспечивают города свежей и разнообразной растительной продукцией.
Однако работа крупной фермы требует большого количества работников и точной подачи питательных веществ и света растениям и поддержания определенной температуры. Поэтому для бесперебойной и эффективной работы таких агропромышленных комплексов необходимы системы автоматизации производства.
«Мы разработали отечественный цифровой комплекс, обеспечивающий полную автоматизацию процессов выращивания в вертикальных фермах таких растений, как клубника, различные виды салатов и микрозелень. Сама разработка включает в себя программное обеспечение с удобным графическим интерфейсом, аппаратные модули, которые можно формировать в системы различного назначения, а также ряд сервисов, позволяющих связать крупные тепличные комплексы в единую информационную структуру», — говорит Антон Савельев, руководитель лаборатории автономных робототехнических систем Санкт-Петербургского федерального исследовательского центра Российской академии наук. .
Цифровая система состоит из трех взаимосвязанных уровней. Первый позволяет настраивать (формировать) параметры работы различных агрегатов фермы: насосов, светильников, систем поддержания микроклимата, датчиков. Конфигурация проходит через локальный серверный модуль, который позволяет обмениваться данными с различными датчиками и исполнительными устройствами, а также хранить данные об их функционировании. При этом сконфигурированные модули первого уровня работают независимо от локального сервера в заданном цикле.
Второй уровень — локальный сервер агрокомплекса, который получает и агрегирует (объединяет) данные со всех устройств. Таким образом, вы можете контролировать работу системы, прогнозировать отказы модулей и выявлять критические ситуации (потеря связи с модулями, нарушение давления в системе полива, изменение оптимальной температуры и так далее). Кроме того, все модули передают информацию на расстояние до 6 км от источника на открытой местности. Это позволяет пользователю отказаться от проводов, тем самым снижая стоимость автоматизации.
Если на объекте есть Интернет, локальный сервер сможет подключить его к третьему уровню системы – облачному хранилищу. Он связывает несколько объектов вертикальных ферм в единую сеть, обеспечивая таким образом работоспособность крупных комплексов. А интерфейс системы позволяет переключаться между разными комплексами, получать информацию о работе и неисправностях на персональный компьютер, планшет или смартфон и тем самым дистанционно управлять предприятием.
«Систему можно быстро масштабировать благодаря беспроводной связи и модульной конструкции, а понятный интерфейс позволяет любому пользователю быстро адаптироваться и вводить конкретные параметры выращивания для определенных культур. При этом система универсальна в плане грунта – работает с обычным грунтом, гидро- и аэропоникой. Аналоги нашей разработки производятся за рубежом, например, в Нидерландах. Но они в несколько раз дороже и требуют регулярной платы за обслуживание. Мы предлагаем модули и ПО отечественной разработки в русле импортозамещения для экономики России», — говорит Андрей Ронжин, директор Санкт-Петербургского федерального исследовательского центра РАН.
Разработка поможет автоматизировать ряд процессов на ферме (поддержание микроклимата, контроль подачи раствора и светового цикла), оперативно отслеживать параметры системы и накапливать данные, то есть в ряде случаев избавиться от человеческого фактора . Это повысит производительность ферм и улучшит качество конечного продукта.
Сейчас цифровая система управления вертикальными фермами внедряется на одном из предприятий агропромышленного комплекса под Санкт-Петербургом.
Источник