AbstraktIntelligensiseringen af ​​moderne landbrugsanlæg afhænger hovedsageligt af drifts- og vedligeholdelsessystemet. Intelligensiseringen af ​​drifts- og vedligeholdelsessystemet er direkte relateret til den omfattende effektivitet af drivhusdriften og repræsenterer også moderniseringen af ​​landbrugsanlæg, hvilket har værdi i form af popularisering og dybdegående udvikling. Denne artikel introducerer anvendelsen af ​​intelligente drifts- og vedligeholdelsessystemer i et landbrugsanlæg i Qingdao, analyserer dets anvendelseseffekt og evaluerer systemets populariseringsværdi for at give informationsreferencer til relevante praktikere og udvide den yderligere dybdegående undersøgelse af relaterede systemer og dermed forbedre det tekniske og intelligente niveau af landbrugsanlæg.

NøgleordIntelligent drifts- og vedligeholdelsessystem; Landbrug; Anvendelse

Med Kinas hurtige udvikling har traditionelle landbrugsproduktionsmetoder ikke været i stand til at imødekomme samfundets krav til kvaliteten og mængden af ​​landbrugsprodukter. Moderne facilitetslandbrug, der er kendetegnet ved højt udbytte, effektivitet og overlegen kvalitet, har udviklet sig hurtigt i de senere år og præsenterer et enormt markedspotentiale. Sammenlignet med udviklede landbrugslande eller -regioner i verden halter Kinas teknologiske niveau inden for facilitetslandbrug dog stadig betydeligt, især inden for anvendelsen af ​​intelligente drifts- og vedligeholdelsessystemer baseret på IoT i landbruget, såsom landbrugssensorer og maskin-cloud-hjerner, hvor digitaliseringen har brug for hurtig forbedring.

1. Intelligent drifts- og vedligeholdelsessystem til landbrug

1.1 Systemdefinition

Det intelligente drifts- og vedligeholdelsessystem til landbrug er en fremvoksende systemteknologi, der dybt integrerer IoT-teknologi, intelligent styringsteknologi og forskellige landbrugsprocesser såsom plantning, opbevaring, forarbejdning, transport, sporbarhed og forbrug. Gennem integration af "system + hardware" bruger det intelligente drifts- og vedligeholdelsessystem til landbruget nøgleteknologierne fra Tingenes Internet, såsom sensorteknologi, transmissionsteknologi, forarbejdningsteknologi og fælles teknologi, til omfattende at løse de multiinteraktive problemer såsom landbrugsmæssig individuel identifikation, situationsbevidsthed, heterogent udstyrsnetværk, heterogen databehandling fra flere kilder, videnopdagelse og beslutningsstøtte.

1.2 Teknisk rute

Normalt består strukturen i et landbrugsstyringssystem primært af perception, netværk og platform. På dette grundlag kan virksomheder udvide flere logiske lag i henhold til landbrugstyper og forretningsbehov. Arkitekturen i det intelligente drifts- og vedligeholdelsessystem til landbruget er vist i figur 1.

For at imødekomme behovene for intelligent drift og vedligeholdelse af landbrugsanlæg kan sensorer som temperatur- og fugtighedssensorer, kuldioxidsensorer, belysningssensorer, strømsensorer, vandstrømningssensorer, kuldioxidstrømningssensorer, naturgasstrømningssensorer, vægttryksensorer, EC-sensorer og pH-sensorer tilpasses, og virksomheder med stor efterspørgsel kan undersøge og udvikle sensorer og gennemgå den underliggende datatransmissionsprotokol for at sikre stabil transmission og registrering af data.

1.3 Udviklingens betydning

Det intelligente drifts- og vedligeholdelsessystem bruger intelligent sensorteknologi, informationstransmissionsteknologi og intelligent behandlingsteknologi via det landbrugsmæssige Internet of Things til at udføre realtidsovervågning og fjernstyring af alle led i landbrugsaktiviteter, fremme intelligent informationsdannelse af landbrugsproduktion, styring og strategiske beslutninger og realisere høj effektivitet, intensivering, skalering og standardisering af landbrugsproduktionen. Endelig vil den vertikale forbindelse af alle led i afgrødeproduktionen og den horisontale forbindelse af alle led i hele landbrugsindustriens kæde blive realiseret. Skab en cirkulær økonomisk økologi med planteteknologisystem, landbrugshjerneplatform, landbrugsfødevaresikkerhed, handelsplatform for landbrugsprodukter, nyt finansielt system for landbrugsforsyningskæden, karakteristisk landbrugsturisme og komplementær plantning og avl (Figur 2).

 

2.Informationsovervågning af integration af vand og gødning

2.1 Systemprincip

Systemet udfører negativ feedback til vand- og gødningssystemet ved at detektere vandindholdet, EC, pH og andre værdier i kokosklimatrixen, hvilket spiller en vigtig rolle i at styre kunstvandingen præcist. I henhold til karakteristikaene for forskellige plantescener, gennem analyse og forskning af matrixkarakteristika og struktur, udvikles den empiriske timing-vandingsmodel, den øvre og nedre grænse for kunstvandingsmodellen for matrixvandindstilling. Det integrerede informationsopsamlingssystem for vand og gødning kan styre kunstvandingsmodellen, og optimering og iteration kan udføres kontinuerligt i produktions-, drifts- og vedligeholdelsesprocessen.

2.2 Systemsammensætning

Systemet består af en væskeindløbsopsamlingsenhed, en væskereturopsamlingsenhed, en realtidsovervågningsenhed til substrat og en kommunikationskomponent, hvor væskeindløbsopsamlingsenheden består af en pH-sensor, en EC-sensor, en vandpumpe, et flowmåler og andre dele; og væskereturopsamlingsenheden består af en tryksensor, en pH-sensor, en EC-sensor og andre dele; realtidsovervågningsenheden til substrat består af en væskereturopsamlingsbakke, en væskereturfilterskærm, en tryksensor, en pH-sensor, en EC-sensor, en temperatur- og fugtighedssensor og andre dele. Kommunikationsmodulet inkluderer to LoRa-moduler, et i det centrale kontrolrum og det andet i drivhuset (Figur 3). Der er en kabelforbindelse mellem computeren og kommunikationskomponenten placeret i det centrale kontrolrum, en trådløs forbindelse mellem kommunikationskomponenten placeret i det centrale kontrolrum og kommunikationskomponenten placeret i drivhuset, og en kabelforbindelse mellem kommunikationskomponenten i drivhuset og relæet, substratdetektionskomponenten og væskereturdetektionskomponenten (Figur 4).

2.3 Applikationseffekter

Effekten af ​​kunstvanding med vand- og gødningsvandingssystem, der returneres af dette overvågningssystem, sammenlignes med effekten af ​​et kunstvandingssystem leveret af leverandører alene. Sammenlignet med sidstnævnte reduceres den gennemsnitlige kunstvanding pr. tomatplante med dette overvågningssystem med 8,7 % pr. dag, og returvæskemængden reduceres med 18 %, og EC-værdien af ​​returvæsken er stort set den samme, hvilket viser, at afgrøderne bruger mere næringsopløsning, når dette overvågningssystem bruges til kunstvanding i henhold til loven om afgrødernes absorption af næringsopløsninger. Brug af dette intelligente kunstvandingssystem kan reducere kunstvandingsmængden med 29 % og væskereturen med 53 % i gennemsnit sammenlignet med empirisk tidsbestemt kunstvanding (Figur 5 ~ 6).

 

3. IoT-baseret miljøkontrolsystem

I lyset af behovet for præcis styring af storskala dynamiske spektrale noder i plantefabrikker introduceres fusionsteknologien "Internet of Things" for at løse problemerne med storskala og heterogen nodeopsamling og præcis styring af plantelysmiljøet. Intelligente lysstyringssystemer i plantefabrikker bruger intelligente LED-belysningsarmaturer som bærer og anvender WF-IOT big data fusionsteknologien "Internet of Things" til at opbygge et storskala decentraliseret terminalnetværk, der understøtter dataopsamling, transmission og styring. Systemet kan frit grupperes efter produktionskrav, og lysintensiteten af ​​plantelysarmaturer kan kontinuerligt justeres i realtid i henhold til forskellige lysforhold og plantevækstbehov for at opnå præcis styring af supplerende lysintensitet og mængde af supplerende lys (figur 7). Gennem det perifere netværk kan dynamisk indsamling og transmission af sensordata såsom miljø og belysning realiseres, og samtidig kan online overvågning af energiforbruget realiseres, og energiforbruget af supplerende lys i hvert vækstområde kan registreres i realtid.

Systemet muliggør finstyring af planter ved at indsamle data om intern og ekstern kontrol af drivhuset og fuldender produktudviklingen af ​​en "plantestyringsmodel". Gennem sensorer for strøm, CO2, naturgas og vand realiseres overvågningsdataindsamlingen af ​​"energisystemet". Ved hjælp af robotvisionsteknologi overvåges og genkendes hele processen med afgrødevækstdata gennem data om frugtfarve, frugtantal, frugtstængelstørrelse, blade, stængler osv. (Figur 8).

4.Salgsfremmende værdi

Et intelligent landbrugssystem til drift og vedligeholdelse, der udnytter fordelene ved en industriel internetplatform, én investering, mange ganges servicebrug og delingskonceptet for industrielt internet, fremmer opbygningen af ​​Internet of Things i landbrug på anlæg til lave omkostninger og høj effektivitet og forbedrer det intelligente og grønne niveau af landbrug på anlæg. Med et eksempel på et projekt, der anvender systemet i Laixi City, Qingdao, kan den samlede udnyttelsesgrad for gødning nå over 90 %, hvilket er tre gange så højt som traditionel jordbearbejdning. Der er ingen udledning af produktionsspildevand i hele processen, hvilket sparer 95 % vand sammenlignet med markbearbejdning og reducerer forureningen af ​​gødning til jorden. Ved at detektere CO2 i drivhuset med dette system analyseres miljøfaktorer som temperatur og belysning i og uden for drivhuset grundigt, og CO2-tilførslen reguleres i realtid, hvilket ikke kun opfylder planternes behov, men også undgår spild, effektivt styrker afgrødernes fotosyntese, accelererer kulhydratophobning, øger udbyttet pr. arealenhed og forbedrer grøntsagskvaliteten. Hele sættet af drifts- og vedligeholdelsesstyringssystemer har realiseret automatisk drift af drivhusmiljøkontrolfaciliteter, automatisk og præcis drift af all-weather-udstyr, reduceret energiomkostningerne med 10% og de manuelle driftsomkostninger med 60%, og samtidig kan det foretage beskyttende reaktioner såsom at lukke vinduet i første omgang mod ugunstigt vejr såsom stærk vind, regn og sne, hvilket effektivt undgår tab af selve drivhuset og afgrøder i drivhuset i lyset af pludseligt dårligt vejr.

5.Konklusion

Den moderne udvikling af facilitetslandbrug kan ikke adskilles fra velsignelsen af ​​intelligente landbrugsstyringssystemer. Kun det tilsvarende styringssystem med stærkere opfattelses-, analyse- og beslutningstagningsevne kan fortsætte fremad på moderniseringens vej. Intelligente landbrugsstyringssystemer reducerer i høj grad manglerne ved kunstig styring og fremmer intelligent informationsdannelse af landbrugsproduktion, styring og strategiske beslutninger. Med stigningen i input og den kontinuerlige berigelse af systemets anvendelsesscenarier skal dets datamodel opdateres og itereres konstant på basis af flere data, hvilket bliver mere intelligent og i høj grad forbedrer den intelligente grad af moderne facilitetslandbrug.

ENDE

[citatoplysninger]

Oprindelig forfatter Sha Bifeng, Zhang Zheng m.fl. Drivhusgartneri Landbrugsteknik 19. april 2024 10:47 Beijing