Zoektocht naar sensoren welke het meest geschikt om een autonome kas aan te sturen

De Nederlandse landbouw staat voor grote duurzaamheidsuitdagingen, met name op het vlak van milieubelasting, de beschikbaarheid van gekwalificeerde arbeid en maatschappelijke acceptatie. Ik schreef hier in eerdere columns over. Huidige productiesystemen kunnen nog maar beperkt verbeterd worden. Om die reden moeten we met elkaar op zoek naar nieuwe concepten en nieuwe toepassingen waarmee wij als Nederland doorbraken realiseren.

Het is dan ook heel fijn dat ons onderzoeksvoorstel AGROS, wat staat voor AGRicultural Operation Systems, en wat een apart werkpakket is van het NWO-project SYNERGIA, is gehonoreerd. Binnen dit project werkt de business unit Glastuinbouw van Wageningen Universiteit en Research samen met veredelingsbedrijven, leveranciers van belichtingssystemen, substraat- en sensorleveranciers, kennis- en netwerkorganisaties voor de tuinbouw en technologiebedrijven uit binnen- en buitenland aan nieuwe kennisontwikkeling.

Het doel van dit project is om fundamentele kennis uit de biologische, technische en sociale wetenschappen te ontwikkelen en deze te integreren om daarmee systeemsprongen in productiesystemen te kunnen maken. Het project heeft betrekking op drie belangrijke sectoren van de Nederlandse landbouw nl. glastuinbouw, akkerbouw en melkveehouderij.

Glastuinbouw

Het deel wat wij binnen dit project uitvoeren heeft betrekking op de glastuinbouw. Hier is elke dag weer de uitdaging om jaarrond verse en gezonde producten te leveren van een continue hoge kwaliteit. In onze sector is dat met onze beschermde teelten goed mogelijk. Naar de toekomst toe is de verwachting dat de beschikbaarheid van voldoende gekwalificeerd personeel met kennis van het telen van een hoogwaardig product en die alle aspecten van een efficiënte productie met minimale inzet van resources kan overzien de beperkende factor gaat worden. Om die reden is een stap naar meer automatisering in de teelt nodig. In het project AGROS gaat gewerkt worden aan het realiseren van de “autonome kas” waarin de teelt op afstand wordt gestuurd via kunstmatige intelligentie, gebaseerd op metingen van gewas eigenschappen met behulp van intelligente sensoren en waarin teelthandelingen ondersteund of gerealiseerd worden via automatische systemen om daarmee een duurzaam en rendabel teeltsysteem te realiseren.

Kritischer

Consumenten van de door ons geteelde producten worden steeds kritischer. Aan de ene kant willen ze jaarrond verse en gezonde producten die geproduceerd zijn met minimale inzet van resources zoals water, energie, nutriënten en gewasbeschermingsmiddelen. De lat ligt hiermee erg hoog. Het is dan ook de reden dat wij denken dat daarom een volgende stap naar meer automatisering in de teelt nodig is. Er ontstaat een toekomstbeeld van een “autonome kas”, waarin de arbeid in de kas wordt vervangen door geautomatiseerde systemen, de productie duurzaam is en de teelt op afstand met computers gestuurd wordt via kunstmatige intelligentie op basis van informatie van intelligente sensoren. In dit systeem wordt het productieproces gestuurd op basis van sensorinformatie en kennis van de markt. De eerste stappen op weg naar de autonome kas zijn gezet door het gebruik van kasklimaat- en gewasgroeimodellen die de actuatoren (installaties) in de kas aansturen. Wij zien dat buiten de glastuinbouw kunstmatige intelligentie zijn opgang maakt. Het is een technologie die dwars door alle sectoren heen loopt en grote impact kan hebben op ons dagelijks leven. 

Data

De belangrijkste grondstof voor kunstmatige intelligentie is data. Intelligente automatisering en robots gaan ons helpen met behulp van geavanceerde analysetechnieken en veel data onze processen in de kas verder te optimaliseren en een efficiënte groei van onze gewassen te realiseren. Waar kunstmatige intelligentie in andere sectoren al opgang maakt, zijn dit type algoritmes tot nu toe nog niet ontwikkeld of gebruikt om het kasklimaat aan te sturen en beslissingen in teeltsturing gedurende een langere periode te nemen met productieresultaten die vergelijkbaar zijn met de praktijk. Dit zal in dit project ontwikkeld moeten worden. Om de duurzame productiesystemen van de toekomst te realiseren zijn er innovaties nodig op het gebied van sensortechnologie, analyse en interpretatie van data, automatisering, robotica en klimaatsturing, maar ook op de gebieden van fenotypering, veredeling en productie.
Cruciaal hier is het verbinden van grijs en groen, technologie en (plant)fysiologie en dat is iets waarmee we zijn begonnen. Op dit moment loopt de eerste proef, waarbij onderzoekers van de businessunit Glastuinbouw van Wageningen Universiteit en Research gebruik maken van Winterlichtkas. In een belichte teelt van komkommers zijn een groot aantal sensoren geïnstalleerd, die continu metingen doen aan het lichtniveau in het gewas, EC en watergehalte van de mat, wateropname en verdamping via de goten, sapstroom en stengeldikte. Via camerasystemen kan de ontwikkeling van het gewas worden gevolgd. Het onderzoek moet duidelijk maken welke sensoren het meest geschikt zijn om te gebruiken in de algoritmes die een autonome kas moeten aansturen. Dus niet (meer) regelen op kasklimaat maar op de stand van het gewas.

Jan Willem de Vries
Wageningen University & Research
Business Unit Glastuinbouw