Genel olarak seracılık, otomasyon, bilgi işlem ve robotik teknolojilerini uygulamak için uygun bir alandır. Verimli seralarda uygulanan bazı teknoloji örnekleri, sıcaklık ve nem kontrolü, toprak hazırlığı ve su ve besinlerin sağlanmasıdır. Robotlar, seraların zorlu koşulları nedeniyle insanların yapamadığı çevresel izleme ve kontrol, mahsul izleme, tedarik ve tedavi, haşere ve hastalık tespiti gibi bazı görevleri yerine getirebilir.
Seraların çevresel olarak izlenmesi, yalnızca mahsul büyümesini kontrol etmek için değil, aynı zamanda mahsullerin izlenebilirliğini belirlemek için de ilgi çekicidir. Günümüzde seraların çevresel izlenmesi için kullanılan sistemlerin çoğu, Kablosuz Sensör Ağlarına (WSN’ler) dayanmaktadır. Ancak, robotlar sensörler için mobil platformlar olarak uygulanmaya başlıyor.
Seralar karmaşık, çok girdili, çok çıktılı sistemler olarak düşünülebilir. Literatür, seraların modellenmesi ve kontrolü için çok sayıda öneri toplamaktadır. Bazıları analitik denklemleri (örneğin, kütle ve enerji dengeleri) uygulayarak sera modelleri elde ederken, geri kalanı süreç modellerini (örneğin, sinir ağları veya bulanık gruplar) kullanır.
Girdi değişkenleri, seraların etkinleştirilmesine ve çevre koşullarının değiştirilmesine izin verir. Literatürde ele alınan en alakalı değişkenler havalandırma, ısıtma, sisleme, gölgeleme ve karbondioksit enjeksiyonu gibi sistemlerdir. Havalandırma sistemleri, sera ile çevre arasındaki hava değişimini kontrol ederek hava sıcaklığını, nemi ve tesisatı etkiler. Isıtma sistemleri, ısı kaybını telafi etmek ve sıcaklıkları uygun bir aralıkta tutmak için kullanılır. Sis sistemleri, nemi artırmak ve sıcaklığı düşürmek için havaya su püskürtür. Gölgeleme sistemleri, seranın aşırı ısınmasını önlemek için örtülerin ışınlanmasını kontrol eder. Son olarak, bitki fotosentezini geliştirmek için karbondioksit enjeksiyon sistemleri kullanılır.
Çıktı değişkenleri, seranın durumunun uygun sensörlerle ölçülebileceğini belirler ve iklim kontrolünün amacıdır. Literatür tarafından toplanan en alakalı değişkenler hava sıcaklığı, hava nemi, güneş radyasyonu ve karbondioksit konsantrasyonudur. Ayrıca sera koşulları üzerinde etkisi olan ve ölçülmesi ve kontrol edilmesi gereken bazı değişkenler vardır. Bu bozulmalar, dış ortam sıcaklığı, dış ortam nemi, rüzgar hızı, rüzgar yönü, dış ortam karbondioksit konsantrasyonu, örtü sıcaklığı, bitki sıcaklığı ve toprak sıcaklığıdır.
Sera çiftçiliğinin robotların önemli bir rol oynayabileceği bir başka görevi de mahsulün denetlenmesi ve işlenmesidir. Yabani otlar, zararlılar ve hastalıklar doğrudan ve dolaylı yöntemlerle tespit edilebilir. Doğrudan yöntemler, RGB ve 3D görüntülerin elde edilmesi ve bilgisayarla görme tekniklerinin uygulanmasına dayanmaktadır. Dolaylı kişiler serada numune alıp laboratuvarda analiz etmek zorundadır. Doğruluğu artırmak ve ekinleri rasyonalize etmek için ekinleri manipüle etmek ve gübrelemek için yer robotları kullanılabilir.
Ekim ve hasat, çok fazla çalışma gerektiren mevsimlik işlerdir. Literatür, bu görevleri otomatikleştirmek için bazı öneriler içermektedir. Bu öneriler, farklı robot türlerini (mobil yer robotları ve raylı robotlar), sensörleri (öncelikle RGB ve 3D kameralar ve lazer tarayıcılar) ve efektörleri (manevralar ve tutamaçlar) dikkate alır.
İçindekiler
Seralarda çevresel izleme
Yukarıda bahsedildiği gibi robotların çalışabileceği tarımsal uygulamalardan biri de seraların çevresel izlemesidir. Bu görev bir insan tarafından yapılamaz, seraların zorlu koşullarında sürekli çalışmayı gerektirir. Bu görevdeki robotlara alternatifler, çevresel koşulların uzamsal değişkenliğini yakalayamayan statik sensörler ve çalışma sırasında ilgi noktalarına ışınlanamayan sensör ağlarıdır.
Önerilen çözüm, çevresel değişkenleri ölçen ve bunların uzay-zamansal değişkenlerini toplayan çok robotlu bir sistemdir. Bu bilgi, hem sera verimini hem de kaliteyi belirleyen mahsul koşullarını kontrol etmenin anahtarıdır. Çoklu robot sistemi, belirli alanlarda faaliyet gösteren kara ve hava birimleri ile küçük ekiplere ayrılmıştır. Baz istasyonu, robotların hareketlerini koordine ederek ve ölçümlerini toplayıp saklayarak görevi kontrol eder.
İlk çalışmada hava sıcaklığını, nemi, parlaklığı ve karbondioksit konsantrasyonunu ölçmek için küçük bir drone kullanıldı. Boyutlarına, ağırlıklarına, menzillerine, doğruluklarına ve maliyetlerine göre bu değişkenleri ölçmek için sensörler seçildi. Bu sensörler, ölçümleri toplayan ve bunları Wi-Fi üzerinden baz istasyonuna gönderen bir Raspberry Pi bilgisayarı aracılığıyla entegre edilmiştir.
Seralarda çevresel izleme
Bir çalışmada, bir quadkopterin aerodinamik çalışması ve gerçek deneyler, bir duyusal sistemle karşılaştırıldı. Sonuçlar, quadcopter’in bir duyu sistemi olarak kullanıldığını doğruladı ve sensörlerin en uygun yerleşimini belirledi. (Quadrotor çerçevesinin ortası ve üstü) Sonraki bir çalışma, gaz konsantrasyonu ölçümü için pervanelerin etkisini azaltan ve daha az hata ve salınım sağlayan bir oda geliştirdi.
İkinci çalışma, zemin sıcaklığını ve nemi ölçmek için orta büyüklükte bir UGV sağladı. Spesifik olarak, bir kızılötesi mesafe sıcaklık sensörü ve bir iletim nem sensörü kullandık. . Buna ek olarak işletme, serayı minimum sürede kaplamak için rota planlamaya ve izleme stratejilerine alışkındır. Hava ve yer robotlarının farklı güçlü ve zayıf yönleri vardır. Hava robotları, koridorlarda hızla ve çeviklikle hareket edebilir ve 3B uzayda herhangi bir noktaya ulaşabilir. Öte yandan, yer robotları serayı örtmek için daha fazla otonomiye sahiptir ve kazaları önlemek için daha dayanıklıdır. Bu nedenle, heterojen bir ekip her iki bot türünün potansiyelinden yararlanabilir.
Ekibin çoklu robot sistemine yönelik stratejisi şu şekildedir: İHA, görevlerini geliştirirken İHA’yı bir platform üzerinde taşır ve gerektiğinde havalanır, bazı görevleri yerine getirir ve İHA’ya iner. Bu şekilde çoklu robot sistemi, anormal ölçümlerin kaynağını belirleyebilir ve şeritlerdeki engellerden kaçınabilir. Bu araştırma, gelecekteki temel zorluklar, insansız hava aracı navigasyonu ve UGV ve İHA otonomisi ile ilgilidir. Senaryo kapalı olduğundan ve doluluk oranı yüksek olduğundan dronları seranın etrafında gezdirmek zorlu bir iştir. Her iki robotun özerkliği, sürekli çalışma için çok önemlidir ve daha iyi piller ve şarj sistemleri gerektirir.
kaynak:
Researchgate.net/publication/341031255_An_Automated_Greenhouse
controlbyweb.com/applications/smart-greenhouse.html
yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]