Gli scienziati del Centro di ricerca federale di San Pietroburgo (SPb FRC) dell'Accademia delle scienze russa, con il sostegno finanziario del Ministero dell'istruzione e della scienza russo, hanno sviluppato un sistema digitale domestico per la gestione delle fattorie verticali che coltivano verdure. L'invenzione funziona su software russo, può essere configurata individualmente per una produzione efficiente e automatizzata di vari tipi di prodotti agricoli e controllata a distanza tramite Internet da un personal computer o smartphone.
Una vertical farm è un complesso agroindustriale dove, a ciclo chiuso, indipendentemente dalla stagione o dalle condizioni climatiche, possono essere coltivate varie colture (ad esempio lattuga o pomodoro). È una stanza chiusa con contenitori contenenti sostanze necessarie per la coltivazione delle colture (terreno, idroponica o aeroponica). I serbatoi in una fattoria verticale sono posizionati in diversi "strati" l'uno sotto l'altro, occupando effettivamente l'intero spazio. La stanza mantiene una temperatura, umidità, illuminazione e così via speciali. Oggi, tali fattorie coprono spesso vaste aree e forniscono alle città prodotti vegetali freschi e vari.
Tuttavia, il funzionamento di una grande azienda agricola richiede un gran numero di dipendenti e l'accurato apporto di nutrienti e luce alle piante e il mantenimento di una certa temperatura. Pertanto, per il funzionamento regolare ed efficiente di tali complessi agroindustriali, sono necessari sistemi di automazione della produzione.
“Abbiamo sviluppato un complesso digitale domestico che fornisce l'automazione completa dei processi di coltivazione nelle fattorie verticali di piante come fragole, vari tipi di insalate e microgreens. Lo sviluppo stesso include software con un'interfaccia grafica intuitiva, moduli hardware che possono essere formati in sistemi per vari scopi, nonché una serie di servizi che possono collegare grandi complessi di serre in un'unica struttura informativa", afferma Anton Savelyev, capo del laboratorio di sistemi robotici autonomi del Centro di ricerca federale di San Pietroburgo dell'Accademia delle scienze russa. .
Il sistema digitale si compone di tre livelli interconnessi. Il primo permette di configurare (formare) i parametri di funzionamento delle varie unità agricole: pompe, lampade, sistemi di manutenzione del microclima, sensori. La configurazione passa attraverso un modulo server locale, che consente di comunicare con vari sensori e attuatori, oltre a memorizzare dati sul loro funzionamento. Allo stesso tempo, i moduli configurati di primo livello lavorano indipendentemente dal server locale in un dato ciclo.
Il secondo livello è un server locale del complesso agricolo, che riceve e aggrega (combina) i dati da tutti i dispositivi. In questo modo è possibile monitorare le prestazioni del sistema, prevedere i guasti dei moduli e identificare le situazioni critiche (perdita di comunicazione con i moduli, violazione della pressione nel sistema di irrigazione, variazione della temperatura ottimale e così via). Inoltre, tutti i moduli trasmettono informazioni a una distanza massima di 6 km da una sorgente in un'area aperta. Ciò consente all'utente di rinunciare ai cavi, riducendo così il costo dell'automazione.
Se l'oggetto ha Internet, il server locale sarà in grado di connetterlo al terzo livello del sistema: il cloud storage. Collega diversi oggetti di fattorie verticali in un'unica rete, garantendo così l'operabilità di grandi complessi. E l'interfaccia di sistema consente di passare da un complesso all'altro, ricevere informazioni sul funzionamento e sui malfunzionamenti su un personal computer, tablet o smartphone e quindi controllare a distanza l'azienda.
“Il sistema può essere ampliato rapidamente grazie alla comunicazione wireless e al design modulare e un'interfaccia chiara consente a qualsiasi utente di adattarsi rapidamente per inserire parametri di coltivazione specifici per determinate colture. Inoltre, il sistema è universale in termini di suolo: funziona con suolo ordinario, idroponica e aeroponica. Analoghi del nostro sviluppo sono realizzati all'estero, ad esempio nei Paesi Bassi. Ma sono molte volte più costosi e richiedono una regolare tassa di manutenzione. Offriamo moduli e software di sviluppo interno in linea con la sostituzione delle importazioni per l'economia russa", afferma Andrey Ronzhin, direttore del Centro di ricerca federale di San Pietroburgo dell'Accademia delle scienze russa.
Lo sviluppo aiuterà ad automatizzare una serie di processi nell'azienda (mantenimento del microclima, controllo dell'erogazione della soluzione e del ciclo della luce), monitorare rapidamente i parametri del sistema e accumulare dati, ovvero, in alcuni casi, eliminare il fattore umano . Ciò aumenterà la produttività delle aziende agricole e migliorerà la qualità del prodotto finale.
Ora è in corso di implementazione un sistema digitale per la gestione delle aziende agricole verticali presso una delle imprese del complesso agroindustriale vicino a San Pietroburgo.
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