«El Centro de Investigación Federal de San Petersburgo
de la Academia Rusa de Ciencias» (CSP ARC)

Los investigadores del CSP ARC han desarrollado un sistema digital doméstico para la gestión de instalaciones agroindustriales: estructuras verticales para el cultivo de verduras (granjas verticales donde se cultivan hierbas.). El desarrollo funciona sobre la base de un software doméstico; podría configurarse individualmente para la producción eficiente y automatizada de varios tipos de productos agrícolas y podría controlarse a distancia a través de Internet desde un ordenador personal o un smartphone.

Una granja vertical es un nombre generalizado para un complejo agroindustrial con un ciclo cerrado de cultivo de diversas plantas (por ejemplo, lechugas o tomates). Se trata de un espacio cerrado especial con contenedores llenos de sustancias útiles para el cultivo (tierra, hidroponía o aeroponía). Estos contenedores se colocan en un marco vertical en varias "capas", una debajo de otra, ocupando así todo el espacio del edificio. En la sala se mantienen ondiciones especiales de temperatura, humedad, iluminación, etc. especiales. En la actualidad, este tipo de granjas suelen ocupar grandes superficies y permiten abastecer a las ciudades de productos vegetales frescos y variados.

Las granjas verticales permiten cultivar diversos tipos de productos independientemente de la estación o de las condiciones climáticas, incluso en la zona ártica. Sin embargo, el funcionamiento de una gran explotación requiere un gran número de empleados y el cumplimiento preciso del ciclo de crecimiento de suministro a las plantas nutrientes, de luz y de mantenimiento de una determinada temperatura. Por lo tanto, para garantizar el funcionamiento fluido y eficaz de tales complejos agroindustriales, actualmente se necesitan sistemas para automatizar la producción.

"Hemos desarrollado un complejo digital doméstico (casero) que proporciona una completa automatización de los procesos de cultivo de plantas en granjas verticales, como fresas, diversas ensaladas y microgreens. El desarrollo en sí incluye un software con una interfaz gráfica fácil de usar, módulos de hardware que pueden agruparse (formarse) en sistemas para diversos fines, así como una serie de servicios que pueden enlazar grandes complejos de invernaderos en una única estructura de información", afirma Anton Savelyev, jefe del laboratorio de sistemas robóticos autónomos del CSP ARC.

El sistema digital consta de tres niveles interconectados. El primer nivel permite configurar los parámetros de funcionamiento de varios nodos de la granja: bombas hidráulicas, sistemas de iluminación, climatización y sensores. La configuración del primer nivel se ejecuta a través de (se realiza mediante) un módulo servidor local, que organiza las comunicaciones entre los distintos sensores y actuadores y el almacenamiento de datos sobre su funcionamiento. Al mismo tiempo, los módulos configurados del primer nivel funcionan de forma totalmente independiente del servidor local dentro de unos ciclos determinados. (local en un ciclo definido.)

El segundo nivel del sistema es un servidor local del agrocomplejo, que recibe y agrega los datos de todos los dispositivos. Este servidor es el centro de información del sistema. Con la ayuda de esta información, es posible supervisar la operatividad (el rendimiento) del sistema, predecir las averías (los fallos) de los módulos e identificar situaciones críticas (pérdida de comunicación con los módulos, alteraciones (violaciones) de la presión en el sistema de riego, cambios en la temperatura óptima, etc.). Además, todos los módulos pueden transmiten la información mediante la tecnología LoraWan a distancias de hasta 6 km de la fuente en un área abierta. Esto permite al usuario eliminar por completo la necesidad de comunicación por cable y su mantenimiento, reduciendo así significativamente el coste de la automatización.

En presencia de Internet en el lugar, el servidor local proporciona la comunicación (local se comunica) con el tercer nivel del sistema: el almacenamiento en la nube. Este nivel permite conectar en red varias granjas verticales, por lo que el sistema puede garantizar la operatividad de grandes complejos. La interfaz del sistema permite cambiar entre diferentes complejos, recibir información sobre el trabajo y los problemas en un ordenador personal, una tableta o un smartphone y, por tanto, supervisar la planta a distancia.

"El sistema se puede ampliar rápidamente gracias a la comunicación inalámbrica y al principio de construcción modular, y la interfaz intuitiva permite a cualquier usuario adaptarse rápidamente a la introducción de determinados parámetros del cultivo. Además, el sistema es universal en cuanto al suelo: funciona con tierra ordinaria, hidroponía y aeroponía. Los análogos de nuestro desarrollo se producen en el extranjero, por ejemplo en los Países Bajos. Tenga en cuenta que son mucho más caros y requieren pagos regulares para el mantenimiento. Ofrecemos módulos y software de desarrollo nacional en línea con la sustitución de importaciones para la economía rusa", explica Anton Saveliev.

En la actualidad, un sistema digital de gestión de granjas verticales, desarrollado en CSP ARC, se está implantando (está en fase de implantación ) en una de las empresas del complejo agroindustrial cerca de San Petersburgo. Además, se organiza una producción piloto en el territorio del CSP ARC. La solución propuesta por los científicos se amplía con éxito y se adapta a las necesidades específicas de los socios agroindustriales que planean instalar un sistema digital en sus explotaciones.

Este desarrollo es uno de los principales proyectos del CSP ARC en el ámbito de la automatización y digitalización de diversas sectores de la agricultura en Rusia. Entre los proyectos de este tipo se encuentra un complejo robótico que ayudaría a los agricultores a realizar eficazmente diversos tipos de trabajos agrícolas (siembra y cosecha, entrega de cargas, pulverización y riego de los cultivos), así como un dron no tripulado con un módulo instalado para el procesamiento láser de las tierras de cultivo, con el que puede uutilizarse para tratar las plantas para aumentar su productividad. Además, los científicos del CSP ARC presentan anualmente sus últimos avances en las principales exposiciones agroindustriales nacionales.