Η υπόσχεση για cloud, fog, edge και 5G για ανάπτυξη θερμοκηπίου χωρίς χέρια

By | January 7, 2024

Οι εξελίξεις στη ρομποτική και την τεχνητή νοημοσύνη στη γεωργία θερμοκηπίου προχωρούν ταχύτερα από ποτέ. Ο επιχειρηματίας έχει την επιλογή μεταξύ ολοένα και περισσότερων δυνατοτήτων για να τον βοηθήσει στον τομέα της επαναλαμβανόμενης εργασίας, όπως η συγκομιδή, η υποστήριξη καλλιέργειας με τη μορφή μοντέλων προσαρμογής του κλιματικού υπολογιστή του ή η λήψη «ψηφιακών» μετρήσεων » της κουλτούρας του. Με όλες αυτές τις νέες εφαρμογές, όλο και περισσότερα δεδομένα γίνονται επίσης διαθέσιμα σε μια φάρμα. Η πρώτη πρόκληση εδώ είναι η έξυπνη σύνδεση όλων των δεδομένων από τις πολλές ψηφιακές υπηρεσίες και προϊόντα. Περισσότερες πληροφορίες σχετικά με αυτήν την πρόκληση διαλειτουργικότητας σε μελλοντική στήλη. Το ερώτημα προς το παρόν είναι, “Πώς λαμβάνουμε όλα αυτά τα δεδομένα, κυρίως από το θερμοκήπιο, μέχρι το σημείο που αποθηκεύονται και επεξεργάζονται;”

cloud computing

Το 2006, η Amazon κυκλοφόρησε τις υπηρεσίες Web Amazon (AWS). Η υπηρεσία επέτρεπε στους χρήστες να νοικιάζουν εικονικές μηχανές ως υποδομή για τα δεδομένα και τις εφαρμογές τους. Η Salesforce άρχισε να προσφέρει λογισμικό ως υπηρεσία (SaaS) μέσω του Διαδικτύου γύρω στο 1999, επιτρέποντας το cloud computing.

Υπάρχουν διάφοροι ορισμοί του Cloud computing, σύμφωνα με την Gartner:
Το cloud computing είναι ένα στυλ υπολογισμού στο οποίο παρέχονται κλιμακούμενες και ελαστικές υπολογιστικές δυνατότητες ως υπηρεσία χρησιμοποιώντας τεχνολογίες Διαδικτύου..» Εκτός από το SaaS, μπορεί να είναι Paas (πλατφόρμα ως υπηρεσία) ή IaaS (υποδομή ως υπηρεσία). Επί του παρόντος, υπολογίζεται ότι το 90% των παγκόσμιων δεδομένων αποθηκεύεται στο cloud.

Υπάρχουν πλεονεκτήματα στην αποθήκευση δεδομένων στο Cloud. Δεν απαιτείται σημαντική επένδυση υλικού και η κλιμάκωση της χωρητικότητας αποθήκευσης και υπολογισμού είναι σχετικά εύκολη. Ωστόσο, υπάρχουν και μειονεκτήματα. Απλώς σκεφτείτε τους κανόνες σε πολλές χώρες σχετικά με την ιδιοκτησία, την αποθήκευση και την επεξεργασία δεδομένων.

Για εφαρμογές σε πραγματικό χρόνο, υπάρχει ένα άλλο σημαντικό μειονέκτημα: καθυστέρηση ή καθυστέρηση στη μεταφορά δεδομένων μέσω του δικτύου. Για ορισμένες εφαρμογές, αυτή η καθυστέρηση δεν αποτελεί πρόβλημα. εξετάστε το ενδεχόμενο αποστολής του συνολικού αριθμού λίτρων νερού που δωρίζονται στο θερμοκήπιο μία φορά την ημέρα για 24 ώρες. Τι γίνεται όμως αν ένα ρομπότ χρειαστεί να χρησιμοποιήσει το όραμά του για να καθορίσει εάν ένα τριαντάφυλλο πρέπει να συγκομιστεί και στη συνέχεια χρειαστεί να σταματήσει αμέσως και να δείξει το εν λόγω τριαντάφυλλο με ένα φως λέιζερ;

Ή, το πιο σημαντικό, εάν ένα σύστημα logistics στο θερμοκήπιο πρέπει να προσδιορίζει σε πραγματικό χρόνο εάν κινδυνεύει να χτυπήσει πάνω από ένα άτομο ή αν έχει φτάσει στο τέλος του ταξιδιού του. Η μη έγκαιρη διακοπή μπορεί να έχει σοβαρές συνέπειες! Σε αυτές τις στιγμές, τα δεδομένα γενικά δεν υποβάλλονται σε επεξεργασία στο Cloud αλλά “κοντά” ή ακόμα και στο σύστημα.

Υπολογισμός άκρων και ομίχλης

Το Edge Computing είναι να φέρει το IT πιο κοντά στην πηγή δεδομένων. Βασίζεται στην επεξεργασία δεδομένων στην «περιφέρεια» του δικτύου. Αυτό μειώνει τον όγκο των δεδομένων που πρέπει να αποστέλλονται στο Cloud για επεξεργασία, μειώνοντας έτσι την καθυστέρηση του δικτύου και βελτιώνοντας τη συνολική απόδοση του συστήματος.

Ο υπολογισμός ομίχλης είναι ένα κατανεμημένο υπολογιστικό μοντέλο που έχει σχεδιαστεί για να συμπληρώνει τον υπολογισμό ακμών. Επεκτείνει τις δυνατότητες του edge computing παρέχοντας ένα επίπεδο υπολογιστικής υποδομής μεταξύ των συσκευών edge και του cloud. Αυτή η υποδομή, που ονομάζεται στρώμα ομίχλης, παρέχει πρόσθετες υπηρεσίες εφαρμογών και δεδομένων σε συσκευές άκρης.

Ωστόσο, ο υπολογισμός ομίχλης παρουσιάζει πολλές προκλήσεις. Οι εφαρμογές Edge σε ένα θερμοκήπιο, για παράδειγμα, περιλαμβάνουν πολλές διαφορετικές εφαρμογές/συσκευές, όλες με το δικό τους πρωτόκολλο, θέματα ελέγχου ταυτότητας και ασφάλειας. Επομένως, τα νέα πρότυπα είναι απαραίτητα!

πηγή: https://www.enisa.europa.eu/publications/fog-and-edge-computing-in-5g

5G

Χωρίς το Edge Computing, το 5G είναι μια γρήγορη τεχνολογία δικτύου που αναπτύχθηκε για τη μεταφορά μεγάλων ποσοτήτων δεδομένων με χαμηλή καθυστέρηση και υψηλή ταχύτητα. Όταν πολλοί αισθητήρες με διαφορετικούς τύπους δεδομένων χρησιμοποιούν το δίκτυο, ακόμη και ένα δίκτυο 5G μπορεί γρήγορα να υπερφορτωθεί. Ως εκ τούτου, είναι σημαντικό, όπου είναι δυνατόν, (μέρος) τα δεδομένα να υποβάλλονται σε επεξεργασία «στο άκρο». Επιπλέον, χάρη στην τεχνική “slice”, είναι δυνατό να χωριστεί το δίκτυο σε “slices”, το καθένα επεξεργαζόμενο ένα διαφορετικό μέρος της ροής δεδομένων. Έτσι, μπορεί να γίνει μια διαφορά ως προς την ταχύτητα, την καθυστέρηση και την προτεραιότητα δεδομένων στα διάφορα “slices”.

Στα θερμοκήπια, το 5G προσφέρει μια λύση για τη μετάδοση των συνεχώς αυξανόμενων δεδομένων που συλλέγονται από αισθητήρες και ρομπότ. Το Wi-Fi συχνά λείπει σε όλο το θερμοκήπιο ή δεν λειτουργεί καλά λόγω του χάλυβα, του γυαλιού, του νερού και της πυκνότητας των καλλιεργειών όπως οι ντομάτες. Έτσι, οι προγραμματιστές τεχνολογίας αναπτύσσουν πλέον συχνά τις λύσεις τους με beacons ή ραδιοζεύξεις. Το μειονέκτημα είναι ότι ένας εργολάβος κηπευτικών χρησιμοποιεί συνήθως συστήματα από διαφορετικούς προμηθευτές. Έτσι, κάθε πάροχος μπορεί να χρειαστεί να εγκαταστήσει διαφορετικό σύστημα, με αποτέλεσμα υψηλό κόστος και συντήρηση.

Στο μεταξύ, από τα τέλη του 2023, έχει εγκατασταθεί μια πρακτική τοποθεσία δοκιμών 5G σε ημιπρακτική κλίμακα στο θερμοκήπιο τομάτας του εργαστηρίου αγρού, προσφέροντας καλλιέργεια βάσει δεδομένων στο Tomatoworld στο Honselersdijk. Σε συνεργασία με ερευνητές από το TU Delft, το TNO και την εταιρεία MCS, έχει δημιουργηθεί ένα ιδιωτικό δίκτυο 5G, το οποίο οι εταιρείες μπορούν να χρησιμοποιήσουν για να προετοιμάσουν τους αισθητήρες, τα ρομπότ και άλλα συστήματα στο θερμοκήπιο για την εμπορική εισαγωγή του 5G.

Προς ένα θερμοκήπιο χωρίς χέρια

Με τη διαθέσιμη τεχνολογία, οι προγραμματιστές μπορούν όλο και περισσότερο να συμβιβάζονται με το ποια δεδομένα θα επεξεργαστούν και πού θα αποθηκεύσουν. Το πού θα συμβεί αυτό εξαρτάται από την πρακτικότητα, τον κίνδυνο και το κόστος.

Για ένα ρομπότ όπου οι ενέργειες σε πραγματικό χρόνο είναι σημαντικές, η επεξεργασία στο ίδιο το ρομπότ επιλέγεται τώρα συχνά. Η υψηλή χωρητικότητα υπολογιστών και αποθήκευσης σε συνδυασμό με χαμηλή καθυστέρηση απαιτεί, για παράδειγμα, έναν βιομηχανικό υπολογιστή ενσωματωμένο στο σύστημα. Ένας τέτοιος υπολογιστής αυξάνει το κόστος και το βάρος του συστήματος. Ενσωματωμένες σε μια αυτόνομη ρομποτική πλατφόρμα, απαιτούνται μεγαλύτερες μπαταρίες εάν το σύστημα μπορεί να λειτουργήσει για πολλές ώρες χωρίς επαναφόρτιση. Τη στιγμή που πολλά δεδομένα μπορούν να σταλούν πολύ γρήγορα με μια σύνδεση 5G στο θερμοκήπιο σε έναν διακομιστή που βρίσκεται για παράδειγμα στον αχυρώνα της εταιρείας, ο υπολογισμός πραγματοποιείται εκεί και το αποτέλεσμα επιστρέφει στο ρομπότ σχεδόν χωρίς καθυστέρηση, το σύστημα μπορεί να γίνει πολύ πιο ελαφρύ και φθηνότερο!

Επιπλέον, οι αισθητήρες ή οι ενεργοποιητές, που είναι πάντα απαραίτητοι για τη λειτουργία, μπορούν εύκολα να γίνουν ασύρματοι χάρη σε μια σταθερή και γρήγορη σύνδεση. Με έναν ασύρματο αισθητήρα θερμοκρασίας, υπάρχει μικρότερο πρόβλημα εάν μια μέτρηση χαθεί μία φορά λόγω κακής σύνδεσης δεδομένων. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι ασύρματοι αισθητήρες θερμοκρασίας είναι διαθέσιμοι για θερμοκήπια εδώ και χρόνια. Ο ασύρματος έλεγχος των βρυσών σε ένα θερμοκήπιο τομάτας είναι μια άλλη ιστορία. Αυτό είναι συχνά τεχνικά δυνατό, αλλά με τα θερμοκήπια να αναπτύσσονται συνεχώς, δεν θέλετε να διακινδυνεύσετε να σκεφτείτε ότι μια βρύση που δηλητηρίαζε το νερό έκλεισε ασύρματα αλλά δεν συνέβη λόγω κακής σύνδεσης στο δίκτυο!

Με όλες τις νέες εξελίξεις, υπάρχουν όλο και περισσότερες δυνατότητες να φτιάξεις ένα θερμοκήπιο hands-free! Πόσος χρόνος πιστεύετε ότι θα χρειαστεί να διαλέξουμε μια ντομάτα με ένα ρομπότ;

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *