Сельскохозяйственное направление и высокие технологии соединились в проекте аспиранта Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ) «Разработка интеллектуальной системы управления и мониторинга сити-фермой». Благодаря такой системе выращивание овощей и фруктов в городских фермах упростится, а затраты на их содержание сократятся. Проект получил грант конкурса «УМНИК» на развитие перспективной идеи.
Городское население увеличивается, количество плодородных земель сокращается, и может показаться, что скоро некому и негде будет выращивать овощи, фрукты и ягоды. На самом деле это не так, потому что в сельском хозяйстве появилось перспективное направление – сити-фермерство.
Городские фермы размещаются на крышах или в подвальных помещениях, они бывают вертикальными и горизонтальными, но главное – позволяют выращивать различные сельскохозяйственные культуры даже в мегаполисах.
Однако около 80% сити-ферм убыточны: слишком высоки расходы на электроэнергию, воду и другие ресурсы. Проблему можно решить, разработав систему управления и мониторинга, считает аспирант Высшей школы электроники и компьютерных наук ЮУрГУ Андрей Блинов. Эту идею молодой ученый успешно защитил перед жюри конкурса «УМНИК» и выиграл грант в 500 тысяч рублей на ее развитие.
«Система управления и мониторинга включает в себя аппаратные средства – датчики окружающей среды, и программные средства – мобильное приложение, веб-приложение, облако, программное обеспечение микроконтроллера. Система будет контролировать, например, время и интенсивность освещения каждым спектром, синим, красным и дневным белым, отдельно. При разных стадиях роста растения требуются различные типы освещения. Не имеет смысла всегда задействовать все спектры на 100%, иногда это и вовсе вредно, в некоторых случаях энергия может уйти на рост ботвы вместо плода», — рассказал Андрей Блинов.
.jpg)
На фото: аспирант Андрей Блинов
Аспирант уже разработал прототип системы управления и мониторинга и сейчас работает над физической моделью сити-фермы. Она представляет собой набор горизонтально расположенных труб, заполненных субстратом, с отверстиями для посадки кустов. По мнению Андрея Блинова, у сити-ферм может быть очень интересный внешний вид, однако промышленный дизайн не входил в область деятельности молодого ученого, он сосредоточен на сборе и анализе данных для построения будущей функционирующей системы, использующей IoT-технологии (технологии интернета вещей).
Данные мониторинга будут передаваться с датчиков окружающей среды на микроконтроллер, а затем в облако, откуда пойдут в веб-приложение или мобильное приложение. Таким образом, пользователь будет в курсе влажности и температуры воздуха, влажности почвы, температуры, общей минерализации и уровня воды, уровня PH, содержания CO2. Владелец сити-фермы сможет подавать команды системе управления и мониторинга, но большинство решений, например, о длительности полива и времени освещения, будет приниматься на сервере без участия пользователя.
В итоге благодаря такой системе можно будет выращивать свежие фрукты и овощи даже в квартире.
Работа ведется под руководством директора ВШ ЭКН, доктора технических наук Александра Голлая. Также аспирант Андрей Блинов консультируется с коллегами из Челябинского государственного университета, Магнитогорского государственного технического университета, Института проблем управления РАН, Южно-Уральского государственного аграрного университета.
Южно-Уральский государственный университет – это университет цифровых трансформаций, где ведутся инновационные исследования по большинству приоритетных направлений развития науки и техники. В соответствии со стратегией научно-технологического развития РФ университет сфокусирован на развитии крупных научных междисциплинарных проектов в области цифровой индустрии, материаловедения и экологии. В 2021 году ЮУрГУ победил в конкурсе по программе «Приоритет 2030». Вуз выполняет функции регионального проектного офиса Уральского межрегионального научно-образовательного центра мирового уровня (УМНОЦ).