Ученые Санкт-Петербургского федерального исследовательского центра (СПб ФИЦ) РАН при финансовой поддержке Минобрнауки России разработали отечественную цифровую систему для управления вертикальными фермами, на которых выращивают зелень.
Вертикальная ферма – это агрокомплекс, где в замкнутом цикле, вне зависимости от сезона или климатических условий, можно выращивать различные культурные растения. Сегодня такие фермы часто занимают огромные площади и позволяют обеспечивать города свежей и разнообразной растительной продукцией. Однако работа крупной фермы требует большого числа сотрудников и точного снабжения растений питательными веществами и светом и поддержания определенной температуры. Поэтому для бесперебойной и эффективной работы таких агропромышленных комплексов требуются системы автоматизации производства.
«Мы разработали отечественный цифровой комплекс, который обеспечивает полную автоматизацию процессов выращивания в вертикальных фермах растений, таких как клубника, различные виды салатов и микрозелени. Сама разработка включает программное обеспечение с удобным графическим интерфейсом, аппаратные модули, которые можно формировать в системы различного назначения, а также ряд сервисов, которые могут связать в единую информационную структуру крупные тепличные комплексы», – рассказывает руководитель лаборатории автономных робототехнических систем СПб ФИЦ РАН Антон Савельев.
Цифровая система состоит из трех взаимосвязанных уровней. Первый позволяет конфигурировать (формировать) параметры работы различных узлов ферм: насосов, ламп, систем поддержания микроклимата, датчиков. Конфигурация проходит через локальный серверный модуль, который позволяет связываться с различными сенсорами и исполнительными узлами, а также хранить данные об их функционировании. При этом сконфигурированные модули первого уровня работают независимо от локального сервера в заданном цикле.
Второй уровень представляет собой локальный сервер агрокомплекса, который принимает и агрегирует (объединяет) данные со всех устройств. Так можно отслеживать работоспособность системы, прогнозировать поломки модулей и выявлять критические ситуации (потеря связи с модулями, нарушение давления в системе орошения, 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 соединить его с третьим уровнем системы – облачным хранилищем. Оно связывает в единую сеть несколько объектов вертикальных ферм, таким образом получается обеспечить работоспособность крупных комплексов. А интерфейс системы позволяет переключаться между разными комплексами, получать информацию о работе и неполадках на персональный компьютер, планшет или смартфон и тем самым удаленно контролировать предприятие.
«Систему можно быстро масштабировать благодаря беспроводной связи и модульному принципу построения, а понятный интерфейс позволяет любому пользователю быстро адаптироваться для ввода определенных параметров выращивания тех или иных культур. Причем система универсальна с точки зрения почвы – работает с обычным грунтом, гидро- и аэропоникой. Аналоги нашей разработки делают за границей, например, в Нидерландах. Но они в несколько раз дороже и требуют регулярной платы за обслуживание», – говорит директор СПб ФИЦ РАН, д.т.н., проф. Андрей Ронжин.
Сейчас цифровая система для управления вертикальными фермами проходит стадию внедрения на одном из предприятий АПК под Санкт-Петербургом.
