Oszczędzaj wodę i nawozy z Agreusem

W okresie najbliższych kilkunastu lat należy oczekiwać, że bilans wodny Polski ulegnie dalszemu obniżeniu. Bardzo niepokojącym jest fakt, że po bardzo suchym roku 2015 w latach 2018, 2019 i 2023 znowu wystąpiły dotkliwe susze. Wiosna bieżącego roku także charakteryzowała się w wielu rejonach kraju bardzo niskimi opadami deszczu. Jaki będzie cały okres wegetacyjny bieżącego roku dopiero się okaże. Prawdopodobieństwo, że będzie on „mokry” jest jednak bardzo małe.

Niedostateczna ilość wody podczas sezonu wegetacyjnego istotnie zmniejsza plon, ale przede wszystkim obniża jego jakość. Jedynym sposobem na utrzymanie wysokiego jakościowo poziomu produkcji ogrodniczej jest stosowanie nawadniania. W warunkach Polski, dla zapewnienia wysokich plonów dobrej jakości owoców i warzyw należy dostarczyć za pomocą nawadniania średnio 100 - 200 mm wody. Niestety już dziś nie każdy ma dostęp do odpowiedniej ilości dobrej jakości wody a co nas czeka gdy sytuacja się pogorszy ? Woda to dobro które powinniśmy oszczędzać zarówno na poziomie gospodarstwa domowego jak i produkcji roślinnej i zwierzęcej. Badania ankietowe, przeprowadzone w Instytucie Ogrodnictwa INHORT - PIB w Skierniewicach wykazały, że olbrzymia większość producentów nie stosuje jakichkolwiek wiarygodnych kryteriów szacowania potrzeb nawodnieniowych, co w praktyce wiąże się z bardzo nieracjonalnym wykorzystaniem wody. W większości przypadków użytkownicy systemów kroplowych stosują zbyt wysokie dawki wody – często nawet o 50% wyższe od potrzeb wodnych roślin. Takie podejście powoduje nie tylko straty wody, ale także straty nawozów wymywanych w głąb profilu glebowego. Te utracone nawozy zanieczyszczają środowisko naturalne powodując dodatkowe szkody. Jednym ze sposobów oszczędzania wody jest wdrożenie na poziomie indywidualnych gospodarstw automatyki nawadniania opartej na precyzyjnym pomiarze wilgotności gleby. Na rynku mamy bardzo szeroką gamę różnego rodzaju sterowników do nawadniania roślin. W większości przypadków są to proste sterowniki czasowe, które po zaprogramowaniu potrafią otwierać i zamykać zawory jednak bez jakiegokolwiek powiązania z wilgotnością gleby. Rozwiązaniem technicznym na znacznie wyższym poziomie jest Agreus.

Agreus to bezprzewodowy system nie tylko do monitorowania parametrów powietrza (radiacja, temperatura, opady, siła i kierunek wiatru) i gleby (temperatura, wilgotność, zasolenia), ale także sterowania różnymi procesami m.in. nawadnianiem i fertygacją.

Agreus powstał w ramach projektu e-sad według działania RPO WM 1.2 Działalność badawczo - rozwojowa przedsiębiorstw. Liderem projektu była firma Inventia Sp. z o.o. a podwykonawcą Instytut Ogrodnictwa - PIB

Sercem systemu jest stacja bazowa transmitująca dane z/do rozproszonych terminali, czyli tworząca sieć czujników i modułów pomiarowo-wykonawczych. Transmisja odbywa się z wykorzystaniem bezprzewodowej sieci radiowej dalekiego zasięgu – LoRa®. Technologia ta, w zależności od warunków terenowych, umożliwia pokrycie swoim działaniem dużego obszaru upraw przy jednoczesnym niskim zużyciu energii, co jest parametrem krytycznym dla urządzeń zasilanych bateryjnie. Stacja bazowa systemu może łączy się z Internetem wykorzystując Wi-Fi istniejącej sieci lokalnej, niezależnie poprzez GSM lub, opcjonalnie, przez kablowe połączenie Ethernet. Połączenie z Internetem pozwala przesłać zebrane dane do pracującego w chmurze portalu. Dane gromadzone na indywidualnym koncie użytkownika mogą służyć do prowadzenia analiz, generowania raportów i sterowania.

Pozostałymi elementami systemu są: czujniki wilgotności, temperatury i zasolenia gleby AM-100, stacja pogodowa AM-200 oraz moduły zaworowe AM-421 i AM-411 oraz moduł przekaźnikowy AM-401

Sonda AM-100 jest bezprzewodowym czujnikiem zasilanym energią słoneczną wyposażonym w system GPS do automatycznego pozycjonowania lokalizacji. Przydatnym rozwiązaniem jest wygrawerowana na trzpieniu sondy podziałka, która ułatwia precyzyjne umieszczenie modułu pomiarowego na określonej głębokości. W zależności od wersji sonda może być wyposażona w jeden lub trzy moduły pomiarowe oddalone od siebie co 10 cm. Monitorowanie zmian wilgotności i zasolenia w profilu glebowym daje nam nieosiągalne jeszcze do niedawna ciągłe informacje o efektywności opadów lub zastosowanym nawadnianiu oraz przemieszczaniu się związków mineralnych w profilu glebowym.

Każdy z mierzonych parametrów może realnie wpływać na zarządzanie nawadnianiem, fertygacją lub nawożeniem posypowym. Zawarte w systemie oprogramowanie pozwala na sterowanie procesami w zależności od wprowadzonych przez użytkownika progów. Poniżej przedstawiony jest przykład programu nawadniania i fertygacji (maliny) uzależniony od progów wilgotności i zasolenia gleby (fig.).

Czas pojedynczego nawadniania ustawiono na 55 minut. System o wybranych godzinach lub określonym interwale (można tu ustawić dowolną liczbę) ma sprawdzać wilgotność i zasolenie gleby wybranej sondy pomiarowej. Po wybraniu sondy referencyjnej na ekranie widoczne są jej dane pomiarowe. W tym przykładzie nawadnianie będzie prowadzone, jeżeli wilgotność gleby spadnie poniżej 21%. W przypadku, gdy Ec gleby obniży się poniżej 1 mS/cm wraz z wodą podane będą nawozy. Wybór warunkowy prowadzenia nawadniania i fertygacji ustawiany jest według 3 wybieranych zasad. Parametr progowy dla startu lub zaniechania nawadniania i fertygacji jest >, = lub < od aktualnej wartości pomiarowej.

Dla sterownia nawadnianiem i fertygacją dedykowane są moduły AM-411 – przeznaczony do zaworów zasilanych prądem zmiennym 24 V AC lub AM-421 - pozwalający na sterowanie zaworami systemu nawadniania aktywowanymi napięciem 9 V DC. Rozwiązanie to pozwala na wprowadzenie automatyki sterowania nawadnianiem wszędzie tam, gdzie z jakiś powodów (technicznych lub ekonomicznych) prowadzenie przewodów sterujących było dotychczas niemożliwe. Współpraca z sondami glebowymi pozwala na automatyczne modyfikowanie programów nawadniania i fertygacji poprzez uwzględnienie rzeczywistych warunków glebowych.

Agreus jest typowym przykładem rozwiązania wpisującego się w obszar - Smart Farming, czyli rolnictwa sprzęgającego prace agrotechniczne z informacjami pozyskanymi dzięki opomiarowaniu i zaawansowanym algorytmom obliczeniowym. Zastosowane tu technologie przemysłowego internetu rzeczy (IIoT), pozwalają na długotrwałą eksploatację komunikujących się bezprzewodowo, rozproszonych, czujników zasilanych bateryjnie lub solarnie. Rozproszone czujniki pomiarowe parametrów glebowych lub klimatycznych są źródłem danych dla systemów wsparcia decyzji agrotechnicznych. Możliwości rozwoju tego rodzaju systemów są bardzo szerokie a kierunek ich rozwoju będzie uzależniony od potrzeb użytkowników.