Введение
Современный этап развития тепличного овощеводства обусловлен появлением платформ - цифровых двойников теплицы, в том числе разработку методов применения искусственного интеллекта для автоматизации стандартных операционных процедур в тепличных комплексах [1]. Однако в настоящее время наибольшее распространение получили беспроводные датчики измерения параметров микроклимата и растений. Обусловлено это переходом к управлению выращиванием по физиологическим реакциям растений на изменяемые условия. Прикладные исследования физиологии растений детально показывают, что тепличные культуры имеют разную отзывчивость на факторы выращивания. Так, у перца открывание устьиц сильнее связано с количеством поступающей к листу энергии, чем у томата. А поскольку при использовании СИДов при таком же количестве ФАР энергетическая нагрузка вдвое ниже, чем при работе с натриевыми лампами, то для перцев это имеет негативные последствия. Сладкий перец по-разному себя проявляет летом и зимой. Летом энергии света больше, и устьица открыты шире, чем зимой, а в марте фотосинтез у верхних листьев на 10% ниже на протяжении всего дня из-за того, что устьица частично закрыты. Если, помимо света, лимитирующим фактором является и СО2, то фотосинтез снижается не менее, чем на 25%. Открывание устьиц является следствием баланса энергии и воды в растении. Когда поступление энергии в виде света не находится в балансе с водным балансом растения, устьица закрываются для защиты растения от высыхания. Это ограничивает количество СО2, которое растение может усвоить.
Методология
При проведении исследований на основе баланса энергии используют виртуальные датчики (программное обеспечение). Солнечная радиация обеспечивает растение теплом. Поступление или выход тепловой радиации в лист и из него, потери тепла кровлей теплицы, конвективный тепловой перенос и транспирация вызываются радиацией и конвекцией. Измерения поступают от датчиков ФАР (поступающая или входящая радиация), температуры растений и воздуха (конвекция) и ОВ. ДДВП рассчитывают, основываясь на температуре и ОВ [2]. Виртуальные датчики используют на практике только время от времени. Исследователи же применяют дорогостоящий датчик измерения фотосинтеза Licor 6800, обеспечивающий подробным представлением об открывании устьиц. Можно многое получить от понимания функционирования устьиц в режиме реального времени - улучшить использование света и СО2 за счёт быстрого вмешательства для предотвращения закрывания устьиц, использовать зашторивание или покрытия для кровли, если видно, что растения не справляются с высокими уровнями поступающей радиации, или применять мелкодисперсное туманообразование, чтобы устьица открылись. Но вода, идущая на транспирацию, требует энергии. Поэтому необходимо применять туманообразование только тогда, когда оно действительно необходимо для предотвращения перегрева растений при сильном нагревании [2]. Сегодня доступны более 30 беспроводных датчиков микроклимата и растений. Их безусловным преимуществом является возможность получения точной картины происходящего сейчас и в течение любых периодов времени проанализировать происходящие изменения. Применяемые датчики должны иметь высокую точность измерений, иметь доступную электроэнергию или батареи, противостоять химическим средствам, пыли, колебаниям температуры и влажности. Срок эксплуатации зависит от типа датчика, но обычно составляет не менее 5 лет. Большинство применяемых сегодня датчиков - беспроводные. Проводные системы датчиков не требуют подзарядки, но они дорогие в установке, чувствительны к перерывам в электроснабжении, уязвимы и требуют хорошего техобслуживания. Передача данных беспроводным путём более гибкая. При использовании сети мобильной связи через WiFi можно получать большие количества данных через устанавливаемый на стене теплицы ретранслятор. Поступающие данные уходят в облако на интернет-платформы для сбора, хранения и обработки. Такие платформы имеют набор алгоритмов управления технологическими параметрами (микроклиматом, поливом) и разрабатываются многими компаниями. Но не все из них имеют специалистов, которые могли бы проанализировать поступающую информацию и ограничиваются лишь составлением графиков.
Результаты
Применяемые алгоритмы автоматически увязывают между собой отдельные регистрируемые параметры. Эта технология получила название Автономное выращивание. Она полностью автономно управляет установочными значениями климат-компьютера.
Результаты
Уникальные технологии искусственного интеллекта позволяют иметь раннее предупреждение о болезнях, вредителях, дефиците элементов питания и водном стрессе по сигналам растений.
Обсуждение
Она полностью автономно управляет установочными значениями климат-компьютера.
Обсуждение
дефиците элементов питания и водном стрессе
Выводы
по сигналам растений.