Wissenschaftler der Sibirischen Föderalen Universität haben Wege vorgeschlagen, um die Technologie des Anbaus verschiedener Pflanzen in vertikalen Hydrokulturfarmen zu verbessern. Es wurde eine Software entwickelt, die bei der kontinuierlichen Überwachung des Pflanzenlebens in einer städtischen Farm hilft, sowie ein neuronales Netzwerk, das für die Erkennung von Saatgut und Setzlingen von schlechter Qualität verantwortlich ist. Die Entwicklung wird die Kosten für die Beschaffung von Microgreens, aromatischen Kräutern, Salat und Gemüse sowohl für Restaurantbetriebe als auch für private Farmen erheblich senken.
Mehrere Programme wurden entwickelt. Einer von ihnen ist dafür verantwortlich, die Parameter der hydroponischen Anlage aufrechtzuerhalten, die für Pflanzen angenehm sind, indem er das Salzgleichgewicht anpasst. Der andere überwacht den Säuregehalt der Lösung, die das Grün in der Pflanze speist. Die allgemeine Kontrolle über das Saatgut übernimmt ein „intelligentes“ neuronales Netzwerk – es erkennt Sprossen von geringer Qualität, die aus der Anlage entfernt werden.
„Unser neuronales Netzwerk ist in der Lage, die Qualität von Pflanzen zu kontrollieren – schwache und kranke Sprossen aufzuspüren und auszusortieren, um die Ablehnung fertiger Produkte zu minimieren. Die Hardwareimplementierung des neuronalen Netzes erfolgt auf einem Chip, der alle Berechnungen um ein Vielfaches beschleunigt. Die gleichen Berechnungen auf einem Computer würden mehr Zeit in Anspruch nehmen“, sagte Anton Khantimirov, Autor und Softwareentwickler, leitender Dozent am Institut für Informatik an der SibFU, ein Mitarbeiter des interdisziplinären Stadtlandwirtschaftslabors des Gastronomie-F&E-Parks der SibFU.
Wissenschaftler argumentieren, dass eine solche Automatisierung des Prozesses den Mitarbeitern erheblich Zeit spart – es ist nicht mehr erforderlich, Messungen manuell vorzunehmen, die Programme überwachen selbstständig das Gleichgewicht von Säuren und Salzen und injizieren die fehlenden Komponenten aus zwei vorbereiteten Lösungen in die Hydrokulturanlage.
„Das Programm misst die elektrische Leitfähigkeit der Lösung, die die Pflanzen ernährt, und fügt gegebenenfalls Salze von Kalium, Stickstoff usw. hinzu. Auf diese Weise wird der Wasser-Salz-Haushalt überwacht. Ein spezieller Mikrocontroller startet bei Bedarf Pumpen, die Salze einpumpen oder die Nährlösung in der Anlage ansäuern“, so der Wissenschaftler weiter.
Netzwerkmonitoring ist gut, weil Forscher das „Wohlbefinden“ ihrer grünen Stationen aus großer Entfernung verfolgen können. Mit Hilfe einer speziellen Anwendung, die auf einem Smartphone installiert ist, erhalten Labormitarbeiter beispielsweise jeden Morgen einen Bericht mit Grafiken, die die grundlegenden Indikatoren für Feuchtigkeit, Säure und Beleuchtung von Pflanzen zeigen. Sie können den Status einer Hydroponik-Farm von zu Hause oder einer Geschäftsreise aus und sogar unterwegs überwachen. Die Demoversion beinhaltet nur die Überwachung, aber in ein paar Monaten werden die Mitarbeiter der SibFU-Stadtfarm in der Lage sein, die Indikatoren von Hydroponikanlagen durch die Anwendung aus der Ferne zu beeinflussen, was die Ernte zuverlässig vor dem Tod in Situationen höherer Gewalt schützen wird.
„Wir bauen erfolgreich Microgreens, aromatische Kräuter (verschiedene Basilikumsorten), mehrere Salatsorten an. Aber das Gemüse an der Reihe, vor allem – Tomaten. Das Schöne an urbanen vertikalen Farmen ist, dass Produkte, frisch und mit dem richtigen Gleichgewicht an Nährstoffen und Vitaminen, fast sofort, ohne langen Transport und damit verbundene Logistikkosten, an Restaurants und Geschäfte oder direkt an die Verbraucher gehen. So ist beispielsweise von uns angebautes Grünzeug in weniger als einer Stunde nach Abholung in der Mensa „History“ verbraucht. Das Stories ist sowohl ein Gourmetrestaurant, das allen Gästen offen steht, als auch ein Ausbildungslabor für studentische Projekte des Instituts für Gastronomie der Sibirischen Föderalen Universität. Auch die Restaurants der größten Krasnojarsker Holding „Bellini“ fungieren als Verbraucher unserer Produkte“, sagte Anton Chantimirov.
Eine Anlage zum Anbau von Gemüse mittels Hydroponik ist derzeit an einem anderen Experiment beteiligt – SibFU-Wissenschaftler verwenden spezielle Leuchtstoffe, um die Beleuchtungseigenschaften schnell zu ändern, wodurch Sie die optimalen Bedingungen für Pflanzen auswählen können. Es ist zum Beispiel bekannt, dass blaue Beleuchtung Pflanzen „stämmiger“ macht, sodass sie sich nicht übermäßig in die Höhe strecken können, und rote Beleuchtung hilft, Früchte zu reifen.
Ein wichtiger Vorteil von hydroponischen Installationen mit bei SibFU entwickelter Software sind ihre geringen Kosten, die sie viel rentabler machen als zum Verkauf stehende Analoga. Darüber hinaus kann eine solche Stadtfarm im Rahmen einer Importsubstitutionsstrategie fast vollständig mit im Inland produzierten Teilen ausgestattet werden.