Nasazení řídících jednotek UniPi Neuron coby součást levného enviromentálního systému pro drobné japonské zemědělce.
Úvod
V Japonsku je podstatná část plodin obstarávána tzv. hortikulturou neboli tradičním, převážně skleníkovým pěstováním ovoce a zeleniny. Spolu s tím rostla poptávka po enviromentálních systémech, které by přinesly úsporu energie a zároveň umožnily zvýšení produkce plodin skrze inteligentní kontrolu a regulaci. Společnosti, které komponenty k těmto systémům vyráběly, ale často používaly vlastní protokoly a standardy. Farmáři proto museli často řešit problémy s kompatibilitou jednotlivých součástí systémů a složitě je propojovat. Za účelem vyřešení tohoto problému proto vznikl decentralizovaný systém pro kontrolu automatizovaných enviromentálních systémů, označený zkratkou UECS (Ubiquitous Enviroment Control System). Jde o uniformní standard, díky kterému spolu mohou komunikovat zařízení různých výrobců bez problémů s kompatibilitou.
WaBit SmartAgri je jedním ze členů konsorcia UECS, do kterého vstoupil v roce 2011. Během následujících let se společnost soustředila na vývoj jednotlivých služeb a v roce 2017 začala nabízet i hotové ovládací a senzorové sady pro ovládání a regulaci enviromentálních systémů ve sklenících. Řídící jednotky UniPi jsou zde nabízeny ve dvou možnostech. První možností je tzv. UECS-Pi Controller Kit, druhou možností je jednotka UniPi Neuron vybavená softwarovou platformou UECS-Pi Neuron.
UECS-Pi Controller Kit & Neuron
Controller Kit je hotová ovládací sada, dodávaná ve formě kompaktního boxu obsahujícího jednodeskový počítač Raspberry Pi a rozšiřující desku UniPi 1.1, která je zde doplněna malým stavovým LED displejem připojeným na I2C port.
Uživatel si nicméně může obsah sady přizpůsobit dle potřeby a doplnit ji odpovídajícími senzory. Připojeny mohou být senzory jako např. snímač slunečního záření, měřič koncentrace oxidu uhličitého, 1-Wire teplotní senzor, venkovní meteorologická stanice apod. Ze softwarového hlediska je zde využita softwarová platforma UESC-Pi Uni speciálně navržená pro jednotku UniPi 1.1, která uživateli poskytuje základní uživatelské rozhraní pro kontrolu všech připojených zařízení. Alternativou je užití některé z jednotek produktové řady Neuron. WaBit nabízí možnost použít kterýkoliv model Neuronu, ke kterému dodává přímo pro Neuron navržený firmware UECS-Pi Neuron.
Oba druhy jednotek jsou připojeny skrze ethernetové spojení k místní síti a uživatel tak může pomocí osobního počítače snadno monitorovat a ovládat činnost celého systému. Možností je i WaBitem provozovaná cloudová služba UECS Station Cloud. Ta umožňuje ukládání dat, jejich správu, případně zasílání varovných e-mailů v případě abnormalit.
Technické schéma systému hortikulturního skleníku, využívajícího jednotku UniPi 1.1
Technické schéma systému hortikulturního skleníku, využívajícího jednotku UniPi Neuron L503
Realizace
V současnosti využívá produktů WaBit více než 50 zákazníků, kteří všichni působí v zemědělské sféře. Většina zákazníků pořizuje systémy pro provoz hortikulturních skleníků, podle vyjádření společnosti ale několik zakázek směřovalo i do větších průmyslových provozů.
Ukázkou typického využití systémů nabízených WaBitem je farma Okuma v prefektuře Saitama, kde je jedna jednotka UniPi užita coby kontrolér při pěstování okurek a rajčat pro potřeby čtyřčlenné rodiny. Před zavedením systému bylo nutné pravidelně přecházet mezi jednotlivými skleníky a manuálně kontrolovat stav plodin, díky systému kontroly a regulace je ale možné sledovat plodiny z pohodlí domova a ušetřit tak velké množství času využitého pro pěstování dalších plodin. Řídící systém farmy se sestává z kontrolní jednotky, dvojice meteorologických senzorů měřících teplotu, vlhkost a koncentraci oxidu uhličitého a služby UECS Station Cloud. Díky kompatibilitě s ostatními zařízeními dle standardu UECS pak můžou uživatelé systém kdykoliv rozšířit o další komponenty a dosáhnout ještě vyšší časové a energetické úspory.
Závěr
WaBit SmartAgri může sloužit jako ukázka toho, že automatizace nemusí být využívána pouze v průmyslu či v domácnostech, ale může být velmi užitečná i v zemědělství. Japonsko pak může sloužit jako příklad toho, že kombinace tradiční hortikultury a moderních automatizačních technologií může dát japonským i zahraničním drobným zemědělcům možnost být potravinově soběstační i bez nutnosti vynakládat na pěstování plodin velké množství času. V souvislosti s řídícími jednotkami UniPi pak jde nejen o další důkaz flexibility a univerzálnosti našich produktů, ale také i jejich snadné obsluhy a cenové dostupnosti.
Obrázky
Kontrolní modul s jednotkou UniPi 1.1 a LCD displejem připojeným skrze I2C port
Příklady uspořádání kontrolních modulů užívajících jednotky Neuron
