Det är allmänt erkänt att vertikalt jordbruk har många fördelar jämfört med traditionella odlingsmetoder. Trots relativt höga installations-och driftkostnader är produktionen per enhet av tillväxtarea i vertikala jordbruk helt enkelt större än i de mest avancerade växthusen. Men för att konsekvent nå den här produktionsnivån måste du se till att tillväxtförhållandena alltid är de bästa. Det är här sensorer och data spelar en avgörande roll, och varför de kan förändra framtiden för vertikalt jordbruk.

Om du vill använda sensorer och data på ett effektivt sätt måste du först veta vilken typ av data som är värdefulla och varför. De viktigaste värdena som behöver mätas är följande förutsättningar för tillväxt:

• Klimat (kännetecknas av en kombination av lufttemperatur, luftfuktighet, CO₂ -nivåer och lufthastighet)
• Växttemperatur
• Bevattningsvattnets näringssammansättning
• Ljusnivån och spektrumet (som uppfattas av plantorna)
• Växtmorfologi, brister och tillväxt (fenotypning)

De här förutsättningarna är viktiga av olika anledningar. Skillnaden mellan växttemperatur och lufttemperatur kan till exempel berätta om bladens stomata är öppna. Om de inte är det kan inte plantan absorbera CO₂ och omvandla den till biomassa. På samma sätt kan vi kontinuerligt mäta pH-värdet (surhetsgraden) och EC (elektrisk ledningsförmåga) i bevattningsvattnet för att säkerställa optimal tillväxt hos plantorna. Vi samarbetar även med flera företag som utvecklar sensorer för att mäta andra parametrar för bevattningsvatten (t.ex. järn eller magnesium).
Du kanske blir förvånad över att se att vi mäter ljusnivån och spektrumet som det upplevs av plantorna och kanske antar att vi kan komma fram till det redan från antal och typ av installerade LED-moduler. Vår forskning har dock visat att växternas upplevda ljusnivå kan avvika upp till så högt som en faktor på två från den installerade ljusnivån. Hur mycket det kan avvika beror på de optiska egenskaperna hos materialet som används mellan och ovanför växterna. Det här värdet beror till stor del på i vilken grad växterna täcker tillväxtområdet. Vi behöver mäta och följa en så hög potentiell avvikelsegrad för att säkerställa optimala tillväxtförhållanden.

Sensorer gör det möjligt för oss att övervaka de här tillväxtförhållandena, upptäcka avvikelser och identifiera problem så tidigt som möjligt. Genom att tidigt upptäcka problem kan vi agera förebyggande. Det här gäller speciellt för systemrelaterade problem – till exempel att temperaturen avviker från den inställda nivån – som kan åtgärdas nästan omedelbart.

Utöver att mäta tillväxtförhållanden ger även mätningar av växtresultat (som plantans storlek, höjd, vikt och färg) värdefulla data. Vi kan använda kameror för att till exempel ta bilder på plantorna och följa växtutvecklingen. Vi kan också bedöma om tillväxten uppfyller förväntningarna eller inte genom att jämföra den med data som samlats in under tidigare tillväxtcykler under liknande förhållanden. Precis som sensorer kan kameror även hjälpa till att förhindra problem tidigt genom att upptäcka sjukdomar och tillväxtbrister (t.ex. bladbränna) i ett tidigt skede.

Vår sensorplattform gör det möjligt för oss att mäta de förhållanden som är viktigast för plantornas tillväxt. De förhållandena inkluderar klimatparametrar och bevattningsparametrar (inklusive tillfört/avrunnet vatten utöver pH-värde och EC). Vid GrowWise Center i Eindhovens High Tech Campus (HTC) samlar vi in cirka 1 600 unika inställningar och sensormätningar var tionde minut från våra åtta klimatceller. Det är en värdefull pågående forskning som hjälper oss att kontinuerligt utveckla vår kunskapsbas och förbättra de lösningar vi kan erbjuda.

Sensorerna kan placeras var som helst inom ett växtlager och kommunicerar trådlöst all data som samlas in till systemets backend. Molnapplikationer hämtar sedan dessa data och visualiserar den information som är mest relevant och användbar för växtspecialister och odlare. Utvecklingen av sensorplattformen är en del av Horizon 2020 Internet of Food (H2020 IoF), ett innovationsprojekt från EU-kommissionen där vi samarbetar nära med Staay Food Group.

Fördelarna med modern sensorteknik och datavetenskap är redan många, men tekniska framsteg inom områden som AI kommer verkligen att bli revolutionerande. Signify utforskar för närvarande AI-baserade algoritmer som kan träna modeller att till exempel koppla ihop realiserade förutsättningar för tillväxt med realiserade resultat för tillväxt i en process som kallas ”övervakad inlärning”. Det gör att vi kan förutse de exakta tillväxtförhållandena för att uppnå optimal tillväxt och möta de mest specifika odlingsbehoven. AI-teknik som maskininlärning kan även användas för att analysera bilder på plantornas tillväxt för att omedelbart upptäcka oväntade avvikelser eller tillväxtbrister.

Vår sensor- och dataplattform i kombination med molnapplikationer tillför ett stort värde för våra växtspecialister och kunder. De kan övervaka tillväxtprocessen och upptäcka problem så tidigt som möjligt samt påskynda utvecklingen av nya optimerade tillväxtrecept. Det är tydligt att sensorer och de data som samlas in har en central roll i den fortsatta utvecklingen av vertikalt jordbruk. Signify och våra kunder kommer inte bara att vara en del av den här revolutionen – vi kommer att styra den.