Κατηγορία:Εκτίμηση παραγωγής/Απόδοση

Από RemoteSensing Wiki

Πρότυπος τίτλος: Research progress on indoor environment of mushroom factory

Τίτλος άρθρου: Ερευνητική πρόοδος πάνω στο εσωτερικό περιβάλλον του εργοστασίου μανιταριών

Συγγραφείς*: Long Chen, Lei Qian, Xiao Zhang, Jiazheng Li, Zhijun Zhang, Xiaoming Chen

Ημερομηνία έκδοσης: January, 2022

Περιοδικό έκδοσης: International Journal of Agricultural and Biological Engineering

Link: file:///C:/Users/user/Downloads/6872-23821-4-PB.pdf

Keywords: εργοστάσιο μανιταριών, έλεγχος εσωτερικού περιβάλλοντος, τηλεπισκόπηση, σύγχρονη γεωργία

Περιεχόμενα:

➢ Εισαγωγή

➢ Μεθοδολογία

➢ Επίβλεψη και έλεγχος εσωτερικού περιβάλλοντος

➢ Προσομοίωση ροής αέρα εσωτερικού χώρου σε υπολογιστή

➢ Βελτίωση της εγκατάστασης καλλιέργειας

➢ Συμπεράσματα

Εισαγωγή

Το εργοστάσιο μανιταριών είναι ένα ανερχόμενο κέντρο παραγωγής που βασίζεται σε εγκαταστάσεις και εξοπλισμό τα οποία δημιουργούν ένα κατάλληλο, σταθερό και ομοιόμορφο περιβάλλον ανάπτυξης για να φιλοξενίσει την καλλιέργεια βρώσιμων μυκήτων σε κάθε στάδιο ανάπτυξης τους. Το μανιταροποίειο προσφέρει ένα τυποποιημένο τρόπο παραγωγής καθ' όλη τη διάρκεια του έτους, ελαχιστοποιώντας τους περιορισμούς του φυσικού κλίματος.

Εικόνα_1: Προσομοίωση εσωτερικών γραμμών αέρα ενός εργοστάσιου μανιταριού σε τρία διαφορετικά σενάρια λειτουργίας εξοπλισμού

Μεθοδολογία

Αυτό το άρθρο έχει στόχο να επισημάνει την πρόσφατη πρόοδο περιβαλλοντικών μελετών για τις εσωτερικές εγκαταστάσεις καλλιέργειας μανιταριών από τρεις οπτικές γωνίες:

➢ την ανάπτυξη του περιβαλλοντικών συστημάτων παρακολούθησης και ελέγχου

➢ την εφαρμογή της μοντελοποίησης στην αντιμετώπιση περιβαλλοντικών θεμάτων εσωτερικού χώρου

➢ τη βελτίωση του σχεδιασμού της εγκατάστασης μανιταριών, συμπεριλαμβανομένης της δομής και του συστήματος εξαερισμού

Εικόνα_2: Σημείωση: T είναι η θερμοκρασία, H είναι η Υγρασία, CO2 είναι το διοξείδιο του άνθρακα, GA αντιπροσωπεύει την περιοχή ανάπτυξης, IA αντιπροσωπεύει την περιοχή επώασης.

Επίβλεψη και έλεγχος εσωτερικού περιβάλλοντος

Η παρακολούθηση και η συλλογή περιβαλλοντικών δεδομένων επιτρέπει στους καλλιεργητές και ερευνητές να καταλάβουν το βέλτιστο εύρος κάθε περιβαλλοντικού παράγοντα (θερμοκρασία, υγρασία, φως και συγκεντρώσεις CO2) για ένα συγκεκριμένο είδος. Η ερευνητές ουσιαστικά εφραμόζουν εργαλέια τηλέπισκόπησης και συστήματα μετάδωσης δεδομένων π.χ. μέσω εικόνων, συνδιάζοντας τεχνολογίες πολλαπλών αισθητήρων. Οι ερευνητές επίσης εφάρμοσαν σύγχρονα συστήματα βιομηχανικού ελέγχου (ICS) για τη βελτιστοποίηση του συστήματος ελέγχου περιβάλλοντος στο εργοστάσιο μανιταριών με τη βοήθεια αυτοματισμών και τεχνολογιών, καθώς και πρακτικών εμπειριών από το θερμοκήπιο. Προσομοίωση ροής αέρα εσωτερικού χώρου σε υπολογιστή Η ροή αέρα σε εγκαταστάσεις ελεγχόμενου περιβάλλοντος διαδραματίζει κρίσιμο ρόλο, γιατί όλοι οι περιβαλλοντικοί παράγοντες, εκτός από το φως, μεταδίδονται μέσω του αέρα. Ως εκ τούτου, η ομοιομορφία των εσωτερικών συνθηκών εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από την εσωτερική κυκλοφορία του αέρα. Ωστόσο, η ροή του αέρα είναι αόρατη και είναι δύσκολο να εντοπιστεί από πειραματικές προσεγγίσεις. Έτσι, η μεθοδολογία της μαθηματικής μοντελοποίησης χρησιμοποιείται συνήθως για την αντιμετώπιση προβλημάτων που σχετίζονται με τη ροή του αέρα. Η μοντελοποίηση Computational Fluid Dynamics (CFD), που χρησιμοποιείται ευρέως στο μηχανική πεδίο, έχει υιοθετηθεί από ερευνητές για να διερευνήσουν τη ροή αέρα στον εσωτερικό χώρο και να αξιολογήσουν την κατανομή των κρίσιμων περιβαλλοντικών παραμέτρων.

Εικόνα_3: Προσομοίωση εσωτερικών γραμμών αέρα ενός εργοστάσιου μανιταριού σε τρία διαφορετικά σενάρια λειτουργίας εξοπλισμού

Βελτίωση της εγκατάστασης καλλιέργειας

Ο σημερινός σχεδιασμός του εργοστασίου μανιταριών επηρεάζεται σημαντικά από το σχεδιασμό των συστημάτων αερισμού του θερμοκηπίου. Πρώτον, ένα καλά σχεδιασμένο εργοστάσιο μανιταριών θα πρέπει να διατηρεί ένα βέλτιστο εσωτερικό περιβάλλον σε διάφορες φάσεις ανάπτυξης και να προσαρμόζετε στις δυναμικές εξωτερικές συνθήκες ρυθμίζοντας τον ρυθμό αερισμού και τη λειτουργία σχετικού εξοπλισμού. Η δομή του κτιρίου πρέπει να είναι σταθερή με ικανοποιητικό φορτίο ανέμου και φορτίο χιονιού. Το δωμάτιο καλλιέργειας πρέπει να εφοδιάζεται με επαρκή καθαρό αέρα και εσωτερική κυκλοφορία αέρα για την ελαχιστοποίηση σχηματισμού νεκρής ζώνης και τη διαστρωμάτωση θερμοκρασίας . Μερικές φορές χρειάζεται ύγρανση για να διατηρεί υψηλή σχετική υγρασία. Επιπλέον, τα μανιτάρια είναι εξαιρετικά ευαίσθητα στη συγκέντρωση CO2, επομένως το αέριο εσωτερικού χώρου μπορεί να υπονομεύσει την ποιότητα και το κέρδος των μανιταριών.

Συμπεράσματα

Με τη βοήθεια τεχνολογιών αιχμής, έχουν σημειωθεί επιτεύγματα στην ανάπτυξη έξυπνων συστημάτων γεωργίας που διευκολύνουν την καταγραφή περιβάλλοντικών παραμέτρων σε πραγματικό χρόνο και την αυτόματη ρύθμιση του εξοπλισμού, που βοηθά στην εγκατάσταση μοντέλων ανάπτυξης για συγκεκριμένα είδη μανιταριών. Έχουν διεξαχθεί μελέτες για την τροποποίηση του σχεδιασμού των εγκαταστάσεων μανιταριών για τη βελτίωση της απόδοσης στη δομική σταθερότητα, την απόδοση αερισμού και την κατάσταση εσωτερικού περιβάλλοντος. Ωστόσο, ορισμένα υπάρχοντα προβλήματα εξακολουθούν να χρειάζονται περαιτέρω έρευνες:

➢ Υπάρχει έλλειψη οδηγιών στο σχεδιασμό του εργοστάσιου μανιταριού, όσον αφορά τα σχετικά συστήματα εξαερισμού και τις διαμορφώσεις της δομής. Ως εκ τούτου, απαιτούνται έρευνες για το σχεδιασμό εγκαταστάσεων που συνδυάζουν μοντελοποίηση και πειραματική μέτρηση για τη δημιουργία τυποποιημένων κριτηρίων σχεδιασμού.

➢ Χρειάζεται ποιοτικός έλεγχος τεχνητής νοημοσύνης (AI). Οι σημερινοί αλγόριθμοι παρακολούθησης και ελέγχου απλώς ενσωματώνουν την απόκτηση, τη μετάδοση δεδομένων και την επεξεργασία περιβαλλοντικών παραμέτρων σε πραγματικό χρόνο. Ωστόσο, η προκύπτουσα τεράστια βάση δεδομένων δεν έχει χρησιμοποιηθεί πλήρως και μπορεί να αξιοποιηθεί για τη δημιουργία πιο ακριβών μοντέλων ανάπτυξης και στρατηγικές ελέγχου περιβάλλοντος.

➢ Χρειάζεται βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης των εγκαταστάσεων μανιταριών. Λόγω της συνεχούς παραγωγής η ενέργεια που καταναλώνεται από τα εργοστάσια είναι τεράστια κι έτσι θα πρέπει να εκπονηθεί ένα πιο βιώσιμο ενεργειακό σχέδιο για το μέλλον των μανιταροποιείων, για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας εξοικονομητή με βάση τα τοπικά κλιματικά χαρακτηριστικά για τη μείωση της λειτουργίας του αέρα με χρήση ενός πιο ακριβού μοντέλο ανάπτυξης μανιταριών.

• (Tianjin Academy of Agricultural Sciences, Tianjin 300192, China- National Engineering and Technology

Research Center for Preservation of Agricultural Products/Key Laboratory of Storage of Agricultural Products, Ministry of Agriculture and Rural Affairs/Tianjin Key Laboratory of Postharvest Physiology and Storage of Agricultural Products, Tianjin 300384, China)