Mierzyć równa się wiedzieć

Zielona palce już nie wystarczą, To dane tworzą różnicę

„Jeżeli chcesz uprawiać produkty najwyższej jakości, w tym przypadku dane są niezbędne,” Mówi Bart van Meurs, członek innowacyjnego zespołu DivisionQ. I to wcale nie jest szalone. Mając w kolekcji do 60 skomplikowanych roślin, trudno jest wszystko zautomatyzować. Hodowcy pomidorów są znacznie dalej w tym zakresie, co ma również związek z faktem, że często koncentrują się na monokulturze. Z drugiej strony, hodowanie kiełków ma dużą przewagę: rosną nieco szybciej niż pomidory. Niektóre rodzaje tych roślin już po pięciu dniach od zasiania, gotowe są do sprzedaży."

Warner Venstra, założyciel Quantified, startupu, który rozwijał technologię czujników, tłumaczy dlaczego to wszystko jest takie ważne: „Ciągle myślę o tym, co dzieje się wokół mnie, oraz jak pewne procesy można przeprowadzić inaczej, oraz wydajniej. Mając wykształcenie techniczno-naukowe, próbuje modelować różne procesy. Modelowanie i przewidywanie wzrostu upraw jest bardzo skomplikowane, ponieważ wzrost roślin zależy od wielu czynników, które również są ze sobą powiązane; jeśli zaczniesz obracać jednym pokrętłem, kolejne również zaczną się obracać. Aby przewidywać zachowanie pewnych układów, niezbędne są dane. Na przykład takie dane można zbierać, tak jak w naszym przypadku, poprzez rejestrację zewnętrznych cech uprawy oraz „dostrajania” tych parametrów: jeśli zmienię długość fali światła lub skrócę cykl dnia i nocy o dwie godziny, jak w tym przypadku zmieni się wzrost, wygląd lub smak roślin? Dla większości upraw takie eksperymenty są zbyt czasochłonne: na przykładzie uprawy pomidorów musi minąć pół roku od momentu sadzenie aż do momentu pierwszych zbiorów. W przypadku kiełków (cressów) cały cykl to zaledwie około 10 dni, co poprawia zarówno jakość, jak i ilość eksperymentów. To, w połączeniu z dużym wolumenem produkcji, sprawia, że firma Koppert Cress ma bezprecedensowy potencjał gromadzenia danych do modelowania oraz badań nad optymalizacją wzrostu”.

Warner (z lewej) oraz Bart (z prawej) z sensorem FireFlej

Minimalny wpływ, Maksymalny transfer wiedzy

Jest to niezwykle interesujące dla startupów, by testować swoje technologii w działającej szklarnie, która produkuje kiełki. Również nie przeszkadza to samej firmie Koppert Cress. Opłacalność Quantified „pomoc w podejmowaniu decyzji opartych na faktach” jest zgodna z potrzebami hodowcy kiełków. Bart: „Szukamy pewnej symbiozy pomiędzy człowiekiem a maszyną. Musisz mieć zielone palce, by móc zweryfikować dane, ale musisz także mieć dane, by zweryfikować swoje zielone palce. To wszystko czyni mnie techno optymistą; Jestem przekonany, że technologia pomoże nam stawać się coraz lepszymi i że powinniśmy zrobić wszystko, aby osiągnąć wyznaczone cele. Celem jest: uprawa jak najlepszych roślin wykorzystując maksymalny transfer wiedzy przy minimalnym wpływie na świat."

Rośliny są niczym ludzie, Tylko że nie potrafią mówić

Frans, specjalista od upraw w Koppert Cress opowiada jak się wszystko mierzy. „Otrzymuje wiele informacji za pomocą skrzynek pomiarowych, którą połączone są z naszym komputerem klimatycznym. Komputer ten daje mi wile informacji, który potrzebuje, by podejmować pewne decyzje. Czy jest za ciepło? Zbyt wilgotno? Za dużo słońca? Na podstawie tych danych podejmuje pewne działania takie jak, na przykład, ochłodzić powietrze czy zamknąć ekrany przeciwsłoneczne”. W pierwszym momencie można by sądzić, że skrzynki te podają wszelkie niezbędne informacje, by stworzyć odpowiedni dla roślin klimat w szklarni, ale nie zawsze tak jest. „Często w szklarni znajduję jedna taka skrzynka pomiarowa, więc nie mam wglądu na różnicę temperatur w różnych jej częściach. Poza tym wiszą one nad roślinami, co sprawia, że nie są w stanie mierzyć dokładnie na tym samym poziomie, na którym znajduje się roślina. Często mierzą jedynie kilka parametrów. Potrzebne jest więcej osobnych czujników, by móc zebrać wszelkie niezbędne dane."

Frans: „Czasem słyszę jak ktoś mówi 'uprawę mam w małym paluszku, robię to od lat', ale jest to bzdura. Zajmuję się uprawą ponad 20 lat i jeszcze nie zdarzyło się, by każdego roku miałem takie same doświadczenia. Możesz robić wszystko według standardowych reguł i przeważnie taka metoda się sprawdza, ale jeżeli chcesz wyciągnąć więcej, same ręce już nie wystarczą. Aby osiągnąć przewagę, potrzebne są dane. Jako specjalista widzę pewne rzeczy w roślinie i jestem w stanie zareagować, ale w takich przypadkach nie jest łatwo wytłumaczyć pozostałym kolegą, dlaczego robię właśnie to, co robię. Dane sprawiają, że wszystko jest przejrzyste i dostarczają namacalnych dowodów, co przydaje się również podczas współpracy z kolegami."

Bez danych, Jest to tylko własne zdanie

W Koppert Cress, pomiędzy roślinami Shizo, są zawieszone małe sterowalne czujniki od Quantified. Pozwala to na mierzenie parametrów w każdej części szklarni a co ważne, blisko rośliny, czyli tam, gdzie wszystko się dzieje. Ten startup ma cały asortyment podobnych czujników, ale obecnie Koppert Cress używa FireFly oraz Poseidon. FireFly to niewielkie urządzenie, które przy odrobinie wyobraźni przypomina muszkę i może mierzyć jednocześnie kilka zmiennych: temperaturę powietrza, wilgotność, pozycję GPS i PAR. Następnie umieszcza się roślinę w donicę na wadzę, dzięki temu można ustalić całkowitą wagę rośliny wraz z tą że donicą. Na koniec, do ziemi wkładany jest czujnik Poseideon, który ma kształt trójzęba (stąd zapewnię wzięła się jego nazwa). Jest to trzyczęściowy przyrząd pomiarowy. Jak on właściwie działa?

Eric chętnie to wytłumaczy. Jest on specjalistą ds. badań i rozwoju w Koppert Cress, a także jedyną osobą w firmie, która lubi czytać artykuły naukowe na temat różnych zmiennych w poszukiwaniu nowych rozwiązań. „Przy pomocy czujników chcemy sprawić, by uprawa była bardziej inteligentna. Dlatego, między innymi mierzymy, czy zmiana masy w doniczce jest spowodowana parowaniem z ziemi w doniczce, czy może z samej rośliny. Na tej podstawie wiemy, jak roślina się zachowuje, a co za tym idzie, czego potrzebuje. Chcemy wiedzieć, co dzieje się w doniczce. Jaka jest waga, wilgotność oraz poziom zasolenia. To wszystko chcemy połączyć z panującym klimatem. Chcemy wiedzieć wszystko o temperaturze, świetle, chcemy wiedzieć czy nie dajemy za dużo albo za mało wody oraz kiedy dokładnie roślina jej potrzebuje, czy roślina nie dostaję za dużo, czy za mało odżywek? Jest to swojego rodzaju układanie puzzli, ale dzięki temu możemy optymalnie kontrolować całą szklarnię i zawsze dostarczać na rynek produkty o najwyższej jakości."

FireFly zwisa z rury grzewczej, a czujnik Poseidon Triple znajduje się w glebie.

Win, win..., Wygrywać, wygrywać, wygrywać

„W ten sposób możemy kontrolować cały proces uprawy i otrzymać produkt o określonej jakości. Ale czym jest jakość? Jeden powie ‘produkt nie może być za zielony’, drugi stwierdzi ‘produkt musi ładnie wyglądać’ z kolei trzeci uważa, że ‘produkt musi być pyszny’ albo też ‘powinna być możliwość jak najdłuższego przechowywania go w lodówce’. Jeżeli musimy zdefiniować słowo jakość, najlepiej jest to zrobić za pomocą danych pomiarowych, w ten sposób można je połączyć ze stanem uprawy. Jeżeli roślina właśnie przetrwała falę gorącą, będzie więdła. To źle wpływa na wygląd oraz smak. Jeśli połączy się zarejestrowane dane z danymi upraw, można ustawić określony standard i dostosować klimat produkcji tak, aby zminimalizować negatywne skutki. Rezultatem są produkty o wysokiej jakości, bardziej wydajna uprawa oraz minimalne zużycie surowców. Najważniejsze, że produkcja jest zrównoważona oraz bardziej ekonomiczna. Czyli sytuacja win – win."

od lewej do prwawej: Frans, Micha, Eric, Gerben

The sky is the limit, Chyba, że znajdziemy inną ziemię

Mischa Griffioen studiował inżynierię lotniczą w Delft i jego specjalizacją była nawigacja satelitarna. Jest to dokładnie taka sama technologia, jaką można znaleźć w satelitach, ale również w czujnikach Quantified. W obu sytuacjach wymogiem jest znalezienie równowagę między maksymalną wydajnością a minimalnym zużyciem baterii. Mischa: „Pracę w Quantified zacząłem w 2020, kiedy Warner wciąż pracował nad czujnikami chipowymi. Wtedy stwierdziłem, że są to naprawdę zaawansowane technologicznie rzeczy, w których mogę się wgryźć. Było to fantastyczne. Jednego dnia projektowałem płytki drukowane oraz porządkowałem elektronikę, a już kolejnego przy pomocy drukarki 3D budowałem prototyp platformy, który utrzymałby czujniki cressów w powietrzu”.

Celem startupu jest wykorzystanie danych do zmniejszenia śladu węglowego szklarni i produkowanej żywności. Mischa: „Podczas szkolenia z podróży kosmicznych patrzy się na inne planety, ale potem zdajesz sobie sprawę, jak mało wiemy o naszej własnej Ziemi. I właśnie dlatego, że widzi się, jak bardzo odległe są inne światy oraz prawie wcale nie nadające się do życia, ważne staje się, aby dbać o naszą własną planetę. Z Quantified wiemy, że albo potrzebujemy więcej gleby, albo musimy zmniejszyć ślad węglowy”.

Zespół Quantified (bez Paul). Od lewej do prawej Warner, Gerben, Gabriël, Mischa

Piraci, technik o wysokich częstotliwościach

Gabriel Secteve oraz Gerben van den Berg studiowali na kierunku elektrotechnika odpowiednio w Rotterdamie, oraz Hadze. Do zespołu Gabriel dostał się w momencie, kiedy team potrzebował kogoś, kto ma do czynienia z radio. Okazało się, że Gabriel jako pirat radiowy lubił budować nadajniki i studiować technologię wysokich częstotliwości. Narzędzia miernicze od Quantified bezprzewodowo porozumiewają się z czujnikami, które zbierają dane. Zespół chcę powiększyć odległość między narzędziami, jednocześnie wykorzystując jak najmniej energii. Opowiadają: „Problem polega na tym, że rośliny w szklarni składają się z wody. To powoduję, że sygnał jest blokowany. Z drugiej strony, daję to pewne możliwości, bo mierząc te blokady, możemy mierzyć zawartość wody np. w glebach, podłożach, matach i tak dalej."

By zaspokoić ich własną ciekawość, w zespole panuje niepisana zasada, by w piątkowe popołudnia po prostu próbować różnych rzeczy. Warner: „W naszym laboratorium, które mieści się w piwnicy PLNT w Leiden można znaleźć różnego rodzaju sprzęt do badań, budowania oraz mierzenia. Zwykłe biuro na to nie pozwala, ale tutaj możemy nawet bawić z ogniem. Na przykład badamy nowe koncepcje pomiaru niskich prędkości wiatru i temperatury punktu rosy. Sprawdzaliśmy także, jak dobry może okazać się LED za dwa centy jako ultra tani czujnik światła. Oczywiście nie oznacza to, że nazajutrz skończymy z gotowym produktem, lecz mamy obraz tego, jak daleko możemy zajść z pewnymi technicznymi pomysłami”. Również to przemawiało do Gerbena w startupie: „To, co lubię najbardziej, to majsterkowanie, próbowanie różnych rzeczy i optymalizowanie ich. Na przykład, jak upewnić się, że urządzenie jest tak ekonomiczne, że wytrzyma od dziewięciu miesięcy do roku? To jest właśnie wyzwanie."

To tak jak plug-and-play, Tylko że bez plug

Co tak naprawdę rynek sądzi o produkcie? „Ogólnie otrzymujemy całkiem dobre opinie." Mówi Warner. „Jest to dość złożony produkt, nie tylko ze względu na czujniki, ale także oprogramowanie układowe i łączność. Dane są przesyłane do platformy co pięć minut, co daje możliwość zbierania informacji niemal w czasie rzeczywistym. Fakt, że możemy zaoferować szeroki zakres pomiarów za pomocą FireFly, jest bardzo dobrze odbierany. Ludzie są również pozytywnie nastawieni do naszych cen: jesteśmy firmą sprzętową, a klient płaci za czujnik. Nie chcemy zarabiać na subskrypcjach lub danych, które posiadają hodowcy. Również od strony technicznej dostajemy dobre opinie. Na przykład testy przeprowadzone w terenie przez WUR pokazują, że zarówno łączność, jak i jakość danych z FireFly i Poseidon może konkurować z najlepszymi czujnikami wilgotności gleby na rynku, i to za ułamek ceny. Oczywiście jesteśmy z tego niezmiernie dumni."

Według Mischa instalacja jest bardzo prosta. „Dostaje się pudełko z czujnikami, trzeba jedynie zainstaluj bramę sieciową (co zajmuje jedynie parę minut), następnie położyć go i w tym momencie zaczyna mierzyć. Właściwie od tego momentu przez kolejny rok można przestać o tym czujniku myśleć. Na rynku są także alternatywne systemy, niestety często są skompilowane, ich instalacja bywa trudna a baterie regularnie trzeba ładować." Walner dodaje z entuzjazmem w głosie: „Właściwie jest to plug-and-play, tyle że beż plug. Więc zostaje tylko play!” i doszliśmy do wniosku, że byłby to fajny tytuł naszego ostatniego akapitu.

W ten sposób stawiamy pierwsze kroki w dziedzinie pomiarów drobno oczkowych, choć pracę nie są jeszcze zakończone. Wszelkie dane muszą być zapisywane, udostępniane i ostatecznie przekształcane w użyteczne informacje. Każdy z tych odrębnych obszarów wiedzy wymaga pewnego poziomu doświadczenia, więc łączymy siły z również z innymi dostawcami danych. Następnie należy skontaktować się z siecią i w taki sposób pomagamy nie tylko sobie nawzajem, ale również sektorowi ogrodnictwa szklarniowego na drodze do zrównoważonego rozwoju.

Zastrzeżenie: Zdjęcia pokazują, jak elegancko wyglądający FireFly został prowizorycznie zawieszony przez zespół Koppert Cress na sznurku, który ktoś wciąż miał w tylnej kieszeni. W tamtym czasie nie wiedzieliśmy jeszcze, że Quantified opracował zgrabny klips ze stali nierdzewnej, za pomocą którego FireFly można przymocować do drutu lub przykleić na żądanej wysokości bez przykręcania. Sznurek ma regulowaną wysokość i nie zniekształca pomiarów.

Website: Quantified