Ученые Сибирского федерального университета предложили способы усовершенствования технологии выращивания различных культур в гидропонных вертикальных фермах. Разработано программное обеспечение, помогающее осуществлять непрерывный мониторинг растительной жизни в сити-ферме, а также нейросеть, отвечающая за выявление некачественных семян и саженцев. Разработка позволит значительно снизить затраты на получение микрозелени, ароматных трав, салата и овощей как для ресторанных холдингов, так и для личных подсобных хозяйств.
Разработано несколько программ. Один из них отвечает за поддержание комфортных для растений параметров гидропонной установки за счет регулировки баланса солей. Другой следит за кислотностью раствора подкормки зелени в растении. Общий контроль за семенным материалом осуществляет «умная» нейросеть — она выявляет некачественные ростки, которые удаляются из установки.
«Наша нейросеть способна контролировать качество растений — отслеживать и отбраковывать слабые и больные ростки, чтобы минимизировать брак готовой продукции. Аппаратная реализация нейросети выполнена на чипе, что ускоряет все вычисления в несколько раз. Те же расчеты на компьютере заняли бы больше времени», — говорит Антон Хантимиров, автор и разработчик программного обеспечения, старший преподаватель кафедры компьютерных наук СФУ, сотрудник междисциплинарной сити-фермерской лаборатории Гастрономического НТП СФУ.
Ученые утверждают, что такая автоматизация процесса значительно экономит время сотрудников — больше нет необходимости проводить замеры вручную, программы самостоятельно следят за балансом кислот и солей, впрыскивая недостающие компоненты из двух приготовленных растворов в гидропонную установку.
«Программа измеряет электропроводность раствора, которым питают растения и при необходимости добавляет соли калия, азота и т. д., таким образом контролируется водно-солевой баланс. Специальный микроконтроллер при необходимости запускает насосы, которые закачивают соли или подкисляют питательный раствор в установке», — продолжил ученый.
Сетевой мониторинг хорош тем, что исследователи могут отслеживать «самочувствие» своих зеленых подопечных на большом расстоянии. Например, с помощью специального приложения, установленного на смартфоне, сотрудники лаборатории каждое утро получают отчет с графиками, в которых указаны основные показатели влажности, кислотности и освещенности растений. Вы можете следить за состоянием гидропонной фермы из дома или в командировке, и даже находясь в дороге. Демо-версия предполагает только мониторинг, но уже через пару месяцев сотрудники сити-фермы СФУ смогут удаленно влиять на показатели гидропонных установок через приложение, это надежно защитит урожай от гибели в форс-мажорных ситуациях.
«Мы успешно выращиваем микрозелень, ароматные травы (различные сорта базилика), несколько сортов салата. А вот очередь овощей, в первую очередь – томатов. Прелесть городских вертикальных ферм в том, что продукты, свежие и с правильным балансом питательных веществ и витаминов, практически сразу, без длительной транспортировки и сопутствующих логистических затрат, попадают в рестораны и магазины, либо напрямую к потребителям. Например, выращенная нами зелень используется менее чем через час после того, как была собрана в студенческом ресторане «История». Stories — это и изысканный ресторан, открытый для всех гостей, и учебная лаборатория для студенческих проектов Института гастрономии Сибирского федерального университета. Также потребителями нашей продукции выступают рестораны крупнейшего красноярского холдинга «Беллини», — рассказал Антон Хантимиров.
Установка для выращивания овощей с помощью гидропоники сейчас задействована в другом эксперименте — ученые СФУ используют специальные люминофоры для быстрого изменения характеристик освещения, что позволяет подобрать оптимальные условия для растений. Известно, например, что синее освещение делает растения более «приземистыми», не позволяя им чрезмерно вытягиваться в высоту, а красное способствует созреванию плодов.
Важным преимуществом гидропонных установок с программным обеспечением, разработанным в СФУ, является их низкая стоимость, что делает их намного выгоднее имеющихся в продаже аналогов. Кроме того, такую сити-ферму можно практически полностью укомплектовать отечественными деталями, изготовленными в рамках стратегии импортозамещения.