В последние годы, чтобы исключить участие человека в сфере сельского хозяйства, разрабатываются автономные роботизированные системы, которые сочетают в себе искусственный интеллект с устройствами для выращивания растений. Такие модули позволяют решать сложные комплексные задачи, обеспечивая стабильный рост сортовых культур в сложных рискованных условиях. Ученые Пермского Политеха разработали умный роботизированный тепличный комплекс, который минимизирует контакт растений с окружающей средой и создает удобрения на основе вторичных ресурсов с агростоков.
Система с постоянным наблюдением и автоматическим питанием сельхоз культур позволит уменьшить количество вредных стоков и сэкономить удобрения, обеспечив замкнутый цикл выращивания.
Статья с подробными результатами опубликована в журнале «Вестник ПНИПУ. Химическая технология и биотехнология», 2024 год. Исследование выполнено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
Современные агрокомплексы представляют собой высокотехнологические системы с большой степенью роботизации и автоматизации. Кроме того, они должны стремиться к безотходному процессу растениеводства и животноводства, в идеале реализуя замкнутые циклы в сельском хозяйстве.
Сейчас агропромышленные стоки в основном подлежат утилизации, что экономически нецелесообразно. Ученые Пермского Политеха ранее разработали способ их переработки в азотно-фосфорное удобрение. Эта технология легла в основу создания умной тепличной системы для выращивания растений, которая способна сама изготавливать удобрения и применять их для подкормки растений в автоматическом режиме.
Для синтеза питательного раствора используется реактор, в котором агростоки в процессе химической реакции превращаются в комплексное магнийаммонийфосфатное удобрение — струвит. Далее в виде суспензии он дозировано подается к корням растений системой управления.
«Факт необходимости внесения струвита к корням растений и область, куда их нужно подвести, вычисляется на основе цвета, формы и отличительных особенностей листьев, которые фиксируются видеокамерой. Она формирует оперативный сигнал, который передается на устройство управления. Функция распознавания сельскохозяйственной ситуации исключает необоснованную избыточность приготовляемого удобрения, за счет чего достигается его экономия», – рассказывает доцент кафедры «Химические технологии» ПНИПУ, кандидат технических наук Андрей Старостин.
Политехники отмечают, что обычно в агропромышленности внесение питательного раствора к растениям осуществляется через определенные, заранее установленные интервалы времени, не учитывая особенности роста растений. Разработка же ученых способствует более бережному отношению к выращиванию культур, с помощью машинного зрения фиксируя недостаток определенных веществ в растениях.
А оформление устройства в виде автономного тепличного комплекса позволяет свободно выращивать сельскохозяйственные культуры в зонах рискованного земледелия, где частые изменения погодно-климатических условий негативно сказываются на урожайности.
Созданный учеными ПНИПУ комплекс может быть полезен как для выращивания растений в сложных условиях, так и для утилизации агростоков без ущерба для окружающей среды. Возможности устройства способствуют экономному использованию удобрений и качественному поддержанию здорового роста посевов.