Новые технологии продолжают свой победный марш по всем направлениям сельскохозяйственного производства. Вот и для выращивания овощей в закрытом грунте все чаще используются интеллектуальные роботизированные системы, которые называют умными теплицами, — они основаны на применении интернета вещей. Эти программно-аппаратные решения помогают значительно увеличить производительность труда, сократить издержки производства, обеспечить все необходимые условия для получения больших объемов качественной продукции, а также свести до минимума труд человека.
Удобрять или менять свет — решает ИИ
Привлечь искусственный интеллект следить за урожаем в теплице смогли ученые Пензенского государственного университета. На основе нейросети они разработали систему управления тепличным хозяйством. На начальном этапе она могла обслуживать одно растение, но в перспективе масштабы ее влияния расширят, так как эксперименты продолжаются. Работают над умной теплицей сотрудники кафедры «Электроэнергетика и электротехника» совместно с программистами и аграриями. Внутри теплицы установлено освещение, которое в зависимости от потребностей растения меняет спектр цветов. Известно, что инфракрасные лампы не так уж и полезны. В какой-то период развития растениям требуются желтый и синий цвета, а зеленый подходит далеко не всем. Чтобы следить, как развивается растение, его поместили на вращающуюся платформу и перед ним установили видеокамеру. Всю информацию из теплицы принимает и обрабатывает ИИ. Искусственный интеллект анализирует и решает, что делать: вносить удобрения или менять спектр света, освещение. Разработчики учат нейросети определять площадь листовых пластин, высоту растения, толщину стебля. В России это первая система, где контроль побегов осуществляет видеокамера. За границей для таких решений используются другие методы. Новшество и реальная выгода в том, что таким образом нет воздействия на само растение, как при использовании механических датчиков, которые крепят непосредственно к листьям, стеблям, плодам, мешая побегу полноценно развиваться, расти. Наблюдение с помощью видеокамеры не оказывает на растение негативного влияния. Причем, как считает соавтор разработки, студент Политехнического института ПГУ Сергей Маркелов, датчики значительно дороже, ведь они одноразовые и должны специально обслуживаться. Камера дает сигнал нейросетевой системе компьютерного зрения. Это изображение дробится на много областей, по ним ИИ определяет главные элементы: само растение, границы объектов, окружающую среду. Далее он тщательно изучает площадь листа, диаметр стебля и черешка, прирост плода и стебля. Все данные передаются на вторую нейросеть, благодаря им она рассчитывает рост, количество листьев и их примерный объем. Теплица может определить изменения в росте растений до того, как это будет заметно невооруженным глазом. То есть, как утверждает доцент кафедры «Электроэнергетика и электротехника» Василий Ашанин, так получается вовремя диагностировать проблему, которая уменьшает или замедляет рост растений.
Эту систему в перспективе собираются использовать в исследовательских целях — разрабатывать стратегии выращивания, испытывать новые сорта и гибриды, технологии. А еще разработка поможет моделировать условия окружающей среды в разных регионах планеты. Таким образом, исследователи смогут определить, приживется ли на определенной территории тот или иной гибрид или сорт. Плюс умной теплицы еще и в том, что за счет соответствующих систем освещения можно экономить до 40 % электроэнергии, а также тепло. Разработчикам потребуется два сезона — для обучения ИИ правильному определению фазы роста и чтобы система запомнила полный цикл развития растений. Ученые готовы провести такие исследования с каждой культурой, а также создать ей оптимальные условия. То есть исследования не завершены, впереди решение еще не одной проблемы.
Человеческий фактор уже в стороне
Есть и предприятия, занимающиеся изготовлением подобных умных систем. На Кубани уже более полутора десятка лет работает компания «Агро-Итал-Сервис», которая разрабатывает проекты для создания четырех видов промышленных блочных теплиц и около 16 версий туннельных — для мелких фермерских и подсобных хозяйств. В них можно выращивать не только огурцы, помидоры, баклажаны, но и цветы — как на срез, так и в горшках, а еще всевозможную рассаду. Теплицы оснащены автоматизированными системами полива, рециркуляцией, испарительным охлаждением, системой управления микроклиматом. Все это составляет автоматизированное управление тепличным комбинатом. «Оно исключает человеческий фактор и ведет к максимальной урожайности», — говорит директор ООО «Агро-Итал-Сервис» Александр Босов.
Используя собственное производство, компания уже соорудила порядка 70 тепличных хозяйств на площади 210 га в 35 регионах России и СНГ — на Дальнем Востоке и в Калининграде, в Дагестане и Архангельске, в Ставропольском и Краснодарском крае.
Уже не один год такой теплицей пользуется хозяйство из села Новоселицкое на Ставрополье. До этого учредители долго изучали разные предложения, побывали в Турции, интересовались испанской конструкцией, но выбор в конечном итоге оставили за российским производителем, чем оказались очень довольны. Три раза в год, как по часам, собирают хороший урожай огурцов. Специалисты компании не просто установили конструкцию, но и создали единый проект. Составляющие теплицы — полив, создание микроклимата, лотки — были взяты у разных производителей, их нужно было связать в единое производство, которое работало бы без нареканий. И это удалось. Компьютеризированный процесс работы теплицы регулирует влажность, температуру, подкормку растений. «То, что мы от нее хотим, мы получаем, отклонений в работе нет, все работает штатно», — отмечает генеральный директор ООО «Дав Билдинг» тепличный комплекс «Солнечное Ставрополье» Сергей Щербинин.
В котельной специалисты установили такое уникальное оборудование российского производства, которое не только отапливает помещение, но и отдает овощам углекислый газ, подкармливает растения, увеличивая урожайность, то есть выполняет две важные задачи. Это оборудование является аналогом голландского — тут, как говорится, импортозамещение налицо.
Обучение с экологическим мышлением
В Воронежском лесотехническом университете селекционеры подбирают деревья для разрастающегося карбонового полигона. Сеянцы будущих лесов выращиваются в умных теплицах, где автоматически поддерживаются необходимые условия. Там производится как материал для посадки, так и цветы. Но мощностей уже недостаточно. «Мы заложили в этом году новый питомник открытого грунта, там будет применяться немного другая технология выращивания посадочного материала — мы будем получать его из семян, но из элитных семян, для того чтобы полностью обеспечить материалом планируемые посадки 2023, 2024 и 2025 года», — сказал Михаил Драпалюк, ректор ВГЛТУ.
И это не единственное учебное заведение, которое берется готовить будущих специалистов, способных работать с модернизированным оборудованием нового направления. В омской школе № 144 при поддержке Омского нефтеперерабатывающего завода создано необычное образовательное пространство, которое включает учебный кабинет и теплицу. Там будут проходить уроки под руководством биолога и агронома. Ребята будут учиться выращивать культурные растения и рассаду для озеленения школьной территории и кабинетов. Современное оборудование умной теплицы даст учащимся возможность перейти от теории к практике. Ранее в школах «тепличные» уроки биологии были обычным явлением, а сейчас они редкость. Умная теплица направлена на раннее профессиональное ориентирование детей. «Гордимся, что наш проект стал одним из победителей грантового конкурса», — сказала директор школы Людмила Мубаракшина.
И это очень верный ход. Настоящих специалистов, знатоков своего дела, нужно растить со школьной скамьи, развивая экологическое мышление. Оно должно стать неотъемлемым качеством современного человека, потому что окружающий мир, природа требуют нашего участия, защиты и помощи.
Наталья Слюсаренко
Подготовлено с использованием материалов сайтов:
kuban.kp.ru/daily, ВЕСТИворонеж