Проект модернизации системы интеллектуального внесения удобрений на плантациях табака, выращиваемого в сушильных камерах, в Зимбабве.

Обзор проекта

Для повышения эффективности использования воды, эффективности применения удобрений и качества табачного листа был реализован проект по модернизации интеллектуальной системы фертигации. Карой, Западный Машоналенд, Зимбабве, один из крупнейших в стране регионы выращивания табака, высушенного горячим воздухом.

В рамках проекта было внедрено комплексное решение для орошения и внесения удобрений, охватывающее приблизительно 333 гектара табачных плантаций. Путем объединения фильтрация, смешивание удобрений, мониторинг с помощью датчиков и интеллектуальное управление., В рамках проекта местные фермеры перешли от традиционных методов ручного орошения к более эффективной и основанной на данных модели управления.

В результате наблюдалось явное улучшение в четырех ключевых областях:

• Экономия воды
• Экономия на удобрениях
• Улучшение качества листьев
• снижение затрат на рабочую силу

Предыстория проекта

Почему табачным плантациям требовалась модернизация

Табак, высушенный горячим воздухом, является высокоценной культурой, но он также очень чувствителен к различным условиям. влажность почвы, баланс питательных веществ, и своевременное управление полевыми работами. Во многих традиционных районах выращивания табака орошение и внесение удобрений до сих пор регулируются в основном на основе опыта, что создает ряд проблем:

1. Управление водными ресурсами и удобрениями в условиях неблагоприятных погодных условий

Ручное орошение часто приводит к чрезмерный полив, Неравномерное внесение удобрений и нестабильные условия влажности почвы могут привести к проблемам. В то же время распределение удобрений может быть неравномерным, что снижает эффективность усвоения питательных веществ и нарушает баланс роста растений.

2. Высокая зависимость от рабочей силы

Для выращивания табака требуется многократное внесение удобрений на разных стадиях роста. При традиционных полевых работах рабочим приходится перевозить удобрения, смешивать растворы и вручную регулировать полив, что значительно увеличивает трудозатраты и эксплуатационные расходы.

3. Трудности в поддержании стабильного качества листьев.

Качество табачного листа тесно связано с контролируемым водоснабжением и точным внесением питательных веществ. Без точного управления орошением и фертигацией производители могут столкнуться с колебаниями качества листа и его рыночной стоимости.

Для решения этих проблем ферма приняла следующие меры: интеллектуальная система интеграции водоснабжения и внесения удобрений разработан специально для производства табака.

Архитектура решения

Интегрированная интеллектуальная система фертигации для выращивания табака.

В рамках проекта был принят полный комплекс мер. “Фильтрация + смешивание удобрений + интеллектуальное управление + выполнение работ в поле” подход. Решение включало следующие основные компоненты:

• Система песочной и фильтрующей фильтрации
• Интеллектуальный блок смешивания и дозирования удобрений
• «Умный» шкаф управления на основе IoT
• Датчики мониторинга влажности почвы и электропроводности
• Оборудование для мониторинга погоды
• Автоматизированная система управления клапанами и орошением

Вместе эти компоненты образовали замкнутую систему управления орошением и внесением удобрений.

1. Система фильтрации

Защита ирригационной сети от засорения

Вода, используемая на табачных плантациях, может содержать взвешенные частицы, песок, водоросли и другие примеси. Если эти вещества попадают непосредственно в ирригационные линии, они могут засорить капельницы и снизить надежность системы.

Для решения этой проблемы в рамках проекта было принято следующее решение: двухступенчатая система фильтрации с песком и фильтрующим материалом с возможностью тонкой фильтрации. Система помогает удалить значительную часть взвешенных частиц до того, как вода попадет в ирригационную сеть.

Основные преимущества

• Снижает риск засорения линий капельного орошения.
• Улучшает стабильность орошения в долгосрочной перспективе.
• Продлевает срок службы оборудования, расположенного ниже по потоку.
• Помогает поддерживать равномерную подачу воды и удобрений.

После установки значительно снизилась частота засорения эмиттеров, что помогло обеспечить более надежную работу в полевых условиях на протяжении всего табачного сезона.

2. Интеллектуальный блок смешивания удобрений

Точная подготовка питательных веществ для каждой стадии роста.

Для выращивания табака необходимы разные соотношения питательных веществ на разных стадиях роста. Ручное смешивание часто приводит к неточной дозировке, нестабильной концентрации и растрате удобрений.

Поэтому в проекте использовался интеллектуальный резервуар для смешивания и дозирования удобрений оснащен:

• Управление смешиванием с помощью ПЛК
• Автоматическая подготовка решений
• Датчик уровня жидкости
• Управление предустановленными формулами

Система автоматически растворяет и смешивает удобрения в соответствии с целевыми формулами питательных веществ, что способствует повышению равномерности внесения.

Основные преимущества

• Более точный контроль концентрации удобрений
• Повышенная эффективность усвоения питательных веществ
• Сокращение отходов удобрений
• Снижен риск чрезмерной концентрации и повреждения корней.

По сравнению с традиционным ручным смешиванием, эффективность использования удобрений значительно повысилась.

3. Интеллектуальный шкаф управления на основе IoT

Автоматизированное принятие решений по орошению и внесению удобрений

В основе решения лежит Умный шкаф управления ирригацией на основе Интернета вещей. Он объединяет полевые данные из:

• Датчики влажности почвы
• Датчики электропроводности почвы
• Данные метеостанции, такие как температура и количество осадков.

Используя заданные целевые показатели орошения и параметры культуры, контроллер может автоматически управлять следующими процессами:

• Время полива
• объем воды
• соотношение дозировки удобрений
• Запуск/остановка насоса
• Открытие и закрытие клапана

Руководители ферм также могут отслеживать состояние системы и корректировать настройки через мобильное приложение или интерфейс управления.

Пример практического применения

Вместо того чтобы вручную планировать орошение и внесение удобрений для каждого участка поля, сотрудники фермы могут установить целевые показатели, например, поддерживать желаемый уровень влажности почвы, и система автоматически выполнит план орошения.

Это помогает сократить задержки в принятии решений и делает ежедневное управление полевыми работами быстрее и проще.

4. Выполнение орошения на уровне поля.

Более эффективная доставка воды и питательных веществ.

После фильтрации, смешивания и планирования подачи воды и удобрений система с повышенной точностью распределяет их по полевой ирригационной сети в корневую зону табака.

Это позволяет:

• Более равномерное орошение
• Более контролируемое внесение удобрений и фертигация
• Снижение стока и потерь
• Улучшение баланса влажности в корневой зоне.

В результате растения получают воду и питательные вещества более стабильным и эффективным способом, что напрямую способствует росту и улучшению качества табачных листьев.

Результаты проекта

Почему этот проект важен

Практическая модель интеллектуального сельского хозяйства для производителей табака

Этот проект демонстрирует, как Интеллектуальная система фертигации для выращивания табака может решить давние проблемы на местах, заменив ручное управление, основанное на опыте, более точным цифровым рабочим процессом.

Ключевые показатели для табачных ферм

• Повышает эффективность орошения
• Сокращает расход удобрений
• Улучшает однородность и качество табачного листа.
• Снижает трудоемкость
• Обеспечивает более масштабируемое управление фермой.

Для производителей в Зимбабве, Малави, Танзания, Бразилия, Этот проект, реализуемый в таких регионах, как США и другие регионы, производящие табак, представляет собой надежную модель для модернизации традиционных систем орошения табачных плантаций.

Будущее расширение

От модернизации ирригационных систем до цифрового выращивания табака

Успех этого интеллектуального проекта по внесению удобрений и фертигации также закладывает основу для будущей цифровизации сельского хозяйства. На следующем этапе система может быть расширена за счет:

• Полевая разведка с использованием дронов
• Анализ изображений с помощью ИИ для мониторинга роста сельскохозяйственных культур
• Дистанционные агрономические рекомендации
• Оптимизация многозонного орошения
• Панели мониторинга сельскохозяйственных данных для фермеров и агрономов

Это позволяет перейти от реализации единичного проекта по улучшению ирригации к более масштабному проекту. интеллектуальная платформа для выращивания табака.

Заключение

Проект модернизации системы интеллектуального фертигирования в Карои, Зимбабве демонстрирует, как технологии могут помочь табачным фермам достичь поставленных целей. Повышение эффективности использования воды, улучшение контроля за внесением удобрений, улучшение качества листьев и снижение затрат на рабочую силу..

Путем интеграции фильтрация, автоматическое смешивание удобрений, Управление интернетом вещей, и точное орошение, В рамках проекта была создана практичная и масштабируемая модель для современного выращивания табака.

Для производителей табака, стремящихся повысить производительность при одновременном сокращении потерь ресурсов, этот проект представляет собой ценный пример того, как это можно сделать. интеллектуальные системы орошения и внесения удобрений может обеспечить измеримые результаты в реальных условиях фермерского хозяйства.