LED ПАНЕЛЬ Fotonica EVA3

14 августа 2020

LED ПАНЕЛЬ Fotonica EVA3

Введение

Выращивание сельскохозяйственных культур в помещении является устойчиво расширяющейся и развивающейся практикой. Оно удовлетворяет непрерывно растущий рыночный спрос на высококачественные и стабильные культуры, а также поддерживается постоянными технологическими инновациями.

При выращивании в помещении важны все условия окружающей среды: Температура, влажность, питание и многие другие факторы играют важную роль для здоровья и продуктивности растений. Тем не менее, свет является основным фактором накопления биомассы растений посредством фотосинтеза. Свет также управляет другими существенными биологическими процессами, которые определяют скорость роста и цикл цветения растений, а также, как предполагается, уровни ароматических соединений, ответственные за вкус и аромат.

Освещение, однако, также является одной из самых дорогих статей затрат при выращивании в помещении, требуя больших инвестиций на покупку, установку и эксплуатацию. Для работы сельскохозяйственных ламп необходимо много энергии, а также требуется дополнительная энергия для отвода тепла, выделяемого сельскохозяйственными лампами.

Миссия Фотоники - изучать влияние света на выращивание и разрабатывать новые технологии сельскохозяйственного освещения, обеспечивающие улучшение результатов работ крытых ферм. За счет управления светом мы стремимся снизить эксплуатационные расходы, повысить урожайность и качество, а также помочь фермерам получать исключительную продукцию с точки зрения аромата и вкусовых качеств. Наши знания, инновации и технологии теперь доступны в нашей самом современной световой технике - EVA3.

Задачи оптимизации

Серебряные пули - это миф

Сельскохозяйственные лампы бывают разных видов и форм, но есть одна характеристика, которая доминирует в большинстве источников света - полный спектр. Обладая гипотетической способностью покрывать все потребности сельскохозяйственного освещения, каждый поставщик продвигает свой собственный «полный спектр», который представляется как идеальное сочетание света, гарантирующее наилучшие результаты для любой культуры. Благодаря многолетним исследованиям, сотрудники Фотоники, а также многие академические исследователи, пришли к выводу, что не существует одного универсального светового спектра, который одинаково хорошо подходит для любой ситуации: Поглощение и метаболизм света изменяются в пределах одного и того же растения в течение его жизненного цикла, и эти характеристики также различаются у разных штаммов даже одного и того же вида. Более того, даже в рамках одного растения на какой-либо определенной стадии роста метаболизм света может зависеть от дополнительных факторов, таких как способ выращивания и питания. Таким образом, хотя верно то, что существуют спектральные кривые, удовлетворяющие все потребности растений (точно так же, как спектральная кривая Солнца подходит для всех растений на Земле), продуктивность культуры при такой кривой никогда не будет оптимальной.

Ключ к оптимизации - управление светом

Для оптимизации продуктивности культуры, сельскохозяйственные лампы должны быть в состоянии адаптироваться к растениям и регулировать свою спектральную кривую по нескольким аспектам. Первый - это интенсивность каждого диапазона длины волн, которые участвуют в фотосинтезе, а также в других метаболических путях. Слишком низкая интенсивность не позволит использовать весь метаболический потенциал растения, в то время как слишком высокая интенсивность вызовет стресс у растения и в конечном итоге повредит урожайности как с точки зрения качества, так и количества. Другим фактором, который влияет на производительность сельскохозяйственного освещения, является соотношение интенсивностей между различными диапазонами длин волн - растения используют эти отношения в качестве сигнальных механизмов, которые запускают различные процессы, такие как удлинение, ветвление, цветение и прочее; поэтому оптимизация каждого процесса в течение жизненного цикла растения зависит от способности оптимизировать эти световые сигналы для растения.

Кроме того, при эксплуатации теплиц биологическая эффективность является лишь одним из аспектов оптимизации. Фермеры рассчитывают, что их сельскохозяйственные лампы будут излучать весь свет, который требуется их растениям, но они не хотят давать больше света, даже если чрезмерное освещение не подвергает растения стрессу: Освещение потребляет энергию, и любая энергия, вложенная в непроизводительный свет, фактически тратится впустую, увеличивая затраты на урожай. Кроме того, освещение неизбежно влечет за собой производство тепла в качестве обычно нежелательного побочного продукта; соответственно, избыточное освещение включает в себя образование избыточного тепла, требуя, таким образом, дополнительной энергии для удаления избыточного тепла из теплицы посредством кондиционирования воздуха, что еще больше увеличивает затраты на урожай. Следовательно, оптимальное сельскохозяйственное освещение помимо биологических характеристик требует балансировки спектральной кривой с точки зрения энергетических затрат.

Ингредиенты оптимизированного освещения

Объединение всего вышеперечисленного подводит нас к итоговому практическому вопросу - какие конкретные диапазоны длин волн необходимо контролировать, чтобы позволить производителям оптимизировать свои результаты? В более старых системах освещения, которые допускали определенную степень управления спектральной кривой, обычно можно найти сочетание «синего», «красного», возможно, нескольких других диапазонов и белого, служащего заполнителем во всем диапазоне фотосинтетических активных длин волн. Однако часто упускается из виду, что термины «синий» и «красный» на самом деле имеют отношение к человеческому зрению и тому, как мы воспринимаем свет, но в меньшей степени связаны с тем, как растения его усваивают. У растений есть два основных пути фотосинтеза, сокращенно обозначаемых здесь просто как А и В. Каждый из них метаболизирует разные части синего диапазона и красного диапазона. Путь А метаболизирует диапазон 430 нм в синей группе и 660 нм в красной группе, тогда как путь В метаболизирует диапазон 450 нм в синей группе и 630 нм в красной группе. Таким образом, лампа, которая позволяет контролировать только синие и красные волны, возможно, обеспечивает определенный контроль над фотосинтетической активностью, но не позволяет оптимизировать отдельные метаболические пути. Для этой цели необходимо иметь индивидуальный контроль над четырьмя отдельными диапазонами длин волн - 430 нм, 450 нм, 630 нм и 660 нм.

Помимо фотосинтетический путей растения реагируют на дополнительные диапазоны длин волн в других метаболических путях, в частности, через сигналы, как уже упоминалось выше. Эти диапазоны охватывают невидимый и видимый спектр, начиная с ультрафиолетового диапазона А (УФА, в диапазонах чуть ниже 400 нм) и заканчивая инфракрасным (более 800 нм). Таким образом, чтобы оптимизировать все метаболические пути, необходимо, чтобы сельскохозяйственное освещение позволяло управлять всем этим биологически активным диапазоном.

Теперь мы должны спросить, помимо средств улучшения метаболизма растения, хотим ли мы когда-либо также использовать свет в деструктивных целях, чтобы намеренно поместить растение в условия стресса? Для некоторых культур, ответ положительный - оказание стрессового воздействия на растения перед сбором урожая с использованием ультрафиолета B (УФВ, в диапазонах чуть ниже 300 нм), диапазон длин волн которого повреждает ДНК, вызывает реакции в клетках растения, которые усиливают производство метаболитов. Другими словами, воздействие на растение нужным количеством УФВ в нужное время позволяет повысить урожайность.

Подводя итог, можно сказать, что в то время как многие сельскохозяйственные лампы «делают свое дело» и позволяют фермерам выращивать растения в помещении, на эффективной оптимизированной крытой ферме должна иметься возможность управления сельскохозяйственным освещением, обеспечивающим оптимальную спектральную кривую, соответствующую генетике культуры, способу выращивания и стадии роста.

EVA3 - Платформа для оптимального роста

Управление светом с EVA3

В ходе многолетних исследований биологи и агрономы Фотоники вместе со своей инженерной командой разработали технологическую платформу, которая объединяет в себе специализированное аппаратное и программное обеспечение, позволяющее создавать сельскохозяйственные лампы, спектральной кривой которых можно динамически управлять для оптимизации цикла выращивания. Первый продукт, основанный на этой платформе, EVA3, ориентирован на особые требования для помещений по выращиванию растений. Он охватывает 11 отдельных диапазонов длин волн, которые исследования определили как наиболее важные для выращивания растений, включая 4 пиковых длины волны фотосинтеза (430 нм, 450 нм, 630 нм, 660 нм), 5 критических сигнальных диапазонов (385 нм УФА, 410 нм фиолетовый, 520 нм зеленый, 730 нм глубокий красный и 850 нм инфракрасный), дополнительный люминесцентный отсек, который может быть установлен с лампами УФВ, и белый свет, который служит заполнителем, который покрывает все другие диапазоны длин волн. Интенсивность каждого диапазона длин волн может быть установлена индивидуально от 0% до 100%, что позволяет производителям получить более 1022 (то есть 1 с 22 нулями) различных спектральных кривых.

Программное обеспечение, лежащее в основе EVA3, предоставляет производителю инструменты для определения и управления этим огромным количеством возможностей. Спектральные кривые в рамках EVA3 организованы в виде палитр или комбинаций из 11 диапазонов длин волн, где каждой палитре может быть присвоено простое для понимания имя, связывающее ее с протоколом освещения, которому она служит, а также со стадией роста в жизненном цикле культуры. Каждая лампа поставляется с предустановленной библиотекой из нескольких наборов палитр, которые доказали свою эффективность по результатам исследований Фотоники, что позволяет производителю пользоваться всеми возможностями EVA3 с самого первого дня. Такие библиотеки обычно включают в себя 5-6 палитр для каждой группы штаммов, покрывая потребности культуры в освещении от ранней вегетации и до конца фазы цветения. Придерживаясь протоколов освещения, основанных на этих палитрах, производители могут повысить урожайность, улучшить качество своей культуры и снизить энергопотребление (а значит и затраты) своего производства.

По мере освоения EVA3, фермеры могут экспериментировать с различными палитрами и разрабатывать свои собственные спектральные кривые, которые наилучшим образом соответствуют их уникальной генетике. Фотоника будет оказывать фермерам содействие в этом процессе, делиться своими накопленными ноу-хау и методиками для улучшения результатов. При наличии нужного количества тестовых образцов и достаточного количества циклов выращивания большинство производителей, скорее всего смогут превзойти любого из своих конкурентов, которые используют менее продвинутые сельскохозяйственные лампы. Навыки, которые фермеры смогут получить благодаря такому процессу, станут интеллектуальной собственностью, которая обеспечит их столь желанным скрытым преимуществом.

Каждое устройство EVA3 покрывает зону выращивания 120 см х 120 см (4' X 4') и имеет различные сменные линзы (90°, 55° и 30°), которые рассчитаны на высоту подвеса от 60 до 210 см (от 3'до 7') над листовым пологом.

Помощник для работника

Выращивание сельскохозяйственной продукции в закрытых помещениях - это трудоемкий бизнес. Будь то засев, обрезка, чистка, подвязывание, опрыскивание, уборка или общий уход за культурой, работники вынуждены работать в помещениях выращивания днем и ночью. Важной целью при разработке EVA3 являлась интеграция системы в этот ежедневный рабочий процесс упорядоченным и удобным для работников образом. Таким образом, в то время как программное обеспечение для EVA3 является сложным и многофункциональным, повседневные операции осуществляются через одну простую в использовании панель управления. С помощью интуитивно понятной панели управления все, что нужно сделать работнику, - это выбрать текущий план выращивания и включить систему. С этого момента EVA3 автоматически включит или выключит освещение в соответствии с заданным циклом освещения и с использованием связанной с планом выращивания палитры.

В качестве основного инструмента для повседневных операций с освещением на панели управления EVA3 имеется дополнительное простое, но мощное приложение - Utility Light. Это приложение обеспечивает удобную для работников форму управления освещением, которая позволяет им работать в помещении для выращивания, не создавая напряжения для глаза под спектром сельскохозяйственных ламп. В течение светлого времени суток служебное освещение будет испускать белый свет, но при использовании в ночное время служебное освещение автоматически переключится на зеленый свет, защищая растения от нежелательного воздействия длин волн, которые могут прервать их цикл выращивания. Служебное освещение работает на основе таймера, поэтому, если работники, покидающие помещение для выращивания, забудут выключить служебное освещение, EVA3 автоматически выключит его и перейдет к текущему плану выращивания.

Большое внимание также было уделено обслуживанию EVA3. Благодаря обтекаемой и гладкой конструкции, очистка лампы осуществляется быстро и просто. За счет этого производители сокращают до минимума время, необходимое на очистку между циклами выращивания, максимизируя эффективность использования помещения для выращивания. Гладкая конструкция также обеспечивает аэродинамические преимущества: лампы EVA3 были разработаны так, чтобы минимизировать нарушение потока воздуха, проходящего через ярус листового полога и над ним. Для многих культур, постоянный поток воздуха через растение является обязательным для предотвращения формирования микроклимата, который удерживают в себе влагу и патогенные микроорганизмы. Без такого надлежащего потока воздуха у растений могут развиться грибковые и микробные заболевания. Изучение результатов, полученных с использованием других сельскохозяйственных ламп, показало, что они служат препятствием для свободной циркуляции воздуха. При этом размещения вентиляторов недостаточно для поддержания надлежащего потока воздуха - необходимо также обеспечить пространство над листовым пологом для конвекции тепла. Благодаря конструкции EVA3 поддерживается непрерывный поток воздуха.

Встроенное формирование изображения

EVA3, как интегрированная программно-аппаратная платформа, предоставляет уникальную возможность по эффективной установке: Охватывая всю зону выращивания, вычислительные ресурсы EVA3 и управление освещением помещения могут создать дополнительные передовые преимущества для производителя. Одним из таких преимуществ, выявленных Фотоникой, является способность интегрировать возможности визуализации в рамках платформы сельскохозяйственного освещения. Соответственно, каждое устройство EVA3 может быть дополнительно оснащено двумя 5-мегапиксельными цифровыми камерами, обеспечивающими 10-мегапиксельное покрытие зоны, обслуживаемой этим устройством (120 х 120 см, 4' X 4').

Камеры работают автоматически - в рамках плана выращивания фермеры заранее определяют график съемки изображений в определенное время суток, и в это время все камеры в помещении для выращивания снимают фотографическое изображение. Это изображение затем сохраняется для последующего использования, и производитель может в удобное для них время просмотреть эти изображения. Если производителю необходима более детальная информация по определенной зоне, он также может вручную сделать снимок этой зоны с более высоким качеством. Всю библиотеку изображений можно просматривать с возможностью увеличения отдельных участков изображений, комментирования важных результатов и загрузки изображений на мобильный телефон или персональный компьютер производителя.

Накопленная библиотека изображений является мощным инструментом для производителей. Благодаря ежедневной съемке своего урожая, фермеры могут просматривать все свои активы в наиболее удобное для них время, например, в конце дня, и в удобном для них режиме. Они могут отслеживать рост растений и искать проблемы, такие как заболевания, реакции на неисправные системы полива или питания, травмы/повреждения растений и т. д., без необходимости физического входа в помещения для выращивания. 10-мегапиксельные изображения сверхвысокой чёткости позволяют рассматривать детали размером менее 1 мм, которые, вероятно, были бы пропущены при осмотре невооруженным взглядом. EVA3 также позволяет снимать изображения при различной цветовой температуре, тем самым дополнительно подчеркивая детали на растениях, которые иначе не были бы видны.

Библиотека изображений, накопленных во время цикла выращивания, является бесценным активом производителя. Эти изображения документируют весь жизненный цикл растений и могут быть использованы позже для сопоставления различных способов и протоколов выращивания. Такие документальные свидетельства являются ключевыми для понимания того, какие методы выращивания работают лучше, и дают возможность фермеру стремиться к постоянному улучшению своих результатов. Столкнувшись с такими проблемами, как болезни, эти свидетельства могут помочь производителю провести ретроспективный анализ и выяснить, как определить такую же проблему в будущем на гораздо более раннем этапе.

Изображения позволяют производителям дополнительно обмениваться информацией и получать дистанционные советы от партнеров и консультантов. Касается ли вопрос темпов роста или консультаций о том, стоит ли опасаться наблюдаемых аномалий, с помощью EVA3 фермеры могут легко делиться изображениями из своего помещения для выращивания с людьми, мнению которых они доверяют. Точно так же консультанты, которые обслуживают использующих EVA3 производителей, могут предоставлять своим клиентам лучший сервис даже без фактического присутствия на месте.

В дальнейшем Фотоника намерена использовать систему съемки изображений для автоматического раннего обнаружения проблем. Система глубокого обучения, которая в настоящее время разрабатывается Фотоникой, сможет автоматически сканировать изображения и немедленно обнаруживать проблемы еще до того, как они будут замечены человеком. Система сможет диагностировать вредителей и болезни, а также проблемы с ростом, такие как пониженное или избыточное количество питательных веществ, влаги и температуры. Система раннего обнаружения способна спасти урожай до того, как он станет непригодным для использования, и предотвратить распространение вредителей и болезней по всей ферме. Система раннего обнаружения будет доступна любому фермеру, который работает с EVA3, с использованием современных камер и средств съемки изображений.

Сетевая платформа

EVA3 - это сложное, компьютеризированное устройство с множеством функций и опций, предназначенное для широкой гаммы сценариев выращивания в помещении - от одной лампы в палатке до крупных производственных ферм с многими площадками и помещениями площадью более тысячи квадратных метров/футов и тысячами ламп. С одной стороны, для этого необходим обширный пользовательский интерфейс, дающий пользователям доступ ко всем этим функциям во многих различных конфигурациях. С другой стороны, такое множество функций влечет за собой две критические проблемы, связанные с управлением и контролем, - простота использования и масштабируемость. EVA3 стремится решить обе этих проблемы через иерархическую модель управления и контроля.

Устройство EVA3 готово к использованию сразу после распаковки: Он поставляется с предустановленным программным обеспечением, поэтому ничего дополнительно устанавливать не нужно. После подключения к электросети устройство объявляет себя точкой доступа Wi-Fi, и любое устройство с возможностью подключения по Wi-Fi - мобильный телефон, ноутбук, планшет - может подключиться к лампе по зашифрованному защищенному паролем соединению через обычный веб-браузер. После подключения пользователь может сразу же начать эксплуатацию устройства. Кроме того, параллельно с работой устройства пользователь может настроить EVA3 для подключения к собственной сети Wi-Fi, обеспечив защищенный паролем доступ к лампе с любого устройства в своей

ЛВС (локальная вычислительная сеть). Ключевым моментом сетевой архитектуры EVA3 является то, что вся связь с лампой осуществляется по беспроводной сети, без необходимости прокладки какой-либо специальной проводки или другой инфраструктуры. Лампа устанавливается в том же месте, что и любая предыдущая старая лампа, подключается к электросети и готова к работе.

В более крупных системах, где в одном помещении для выращивания установлено несколько ламп, нет необходимости управлять каждой лампой в отдельности. Вместо этого можно соединить все лампы в помещении с одним контроллером EVA3, который привязывает все лампы в помещении к одной «металампе», которая действует как одна большая лампа, покрывающая все помещение. Сопряжение между лампой и контроллером помещения чрезвычайно простое - одно нажатие на кнопку лампы сообщает о ее присутствии по локальной сети всем имеющимся контроллерам помещения, а затем пользователь нажимает «Принять» на соответствующем контроллере помещения. Вот и всё. Теперь пользователь может работать с одним контроллером помещения и управлять всем помещением так, как если бы он работал с одной лампой.

Для еще более крупных систем, состоящих из множества помещений для выращивания, расположенных в одном или нескольких местах по всему миру, Фотоника в настоящее время разрабатывает частный облачный сервер EVA3. Облачный сервер соединит все контроллеры помещений компании в одну большую виртуальную сеть и обеспечит сотрудникам доступ к этим контроллерам помещений из одной точки, причем каждый сотрудник будет иметь доступ в соответствии со своими правами доступа, а соответствующие руководители будут иметь доступ ко всем помещениям для выращивания. Облачный сервер также позволит консультантам, которым предоставлены учетные данные для доступа, подключаться к контроллерам помещений своих клиентов и помогать им в планировании и управлении планами выращивания, даже без физического присутствия консультантов в таких помещениях. Облачный сервер будет доступен в двух конфигурациях - как корпоративный сервер, размещаемый и управляемый ИТ-отделом производителя, и как облачная услуга по программному обеспечению (SaaS), в рамках которой размещение и управление будут осуществляться Фотоникой.

Сетевой характер EVA3 будет в дальнейшем использоваться Фотоникой для обеспечения наилучшего в своем классе обслуживания клиентов. Каждое устройство EVA3 оснащено датчиками, которые измеряют состояние каждой лампочки, контролируют температуру внутри устройства, а также работу всех других важных компонентов. При обнаружении проблемы пользователю EVA3 выдается предупреждение, и если устройство находится в локальной сети, подключенной к Интернету, то предупреждение отправляется также в центр поддержки клиентов Фотоники с подробным описанием характера проблемы. Кроме того, всякий раз, когда Фотоника выпускает обновление программного обеспечения с новыми функциями или исправлениями, то такое обновление можно автоматически скачать и установить на лампы, которые в данный момент подключены к сети. Фотоника может обеспечивать для своих клиентов профилактическое техническое обслуживание, при котором Фотоника, как поставщик, обнаруживает проблемы еще до того, как они будут замечены клиентом. Цель проста - минимизировать любое возможное время простоя и поддерживать постоянную производственную готовность помещений для выращивания.

И последнее, но не менее важное: в дополнение ко всем сетевым возможностям ламп и контроллеров помещения EVA3, Фотоника также предлагает дополнительные персональные приложения EVA3, которые пользователи могут устанавливать на свои мобильные устройства и персональные компьютеры. Эти приложения позволяют пользователям управлять библиотеками палитр и составлять планы выращивания в автономном режиме, так же, как и при работе с лампой, и обмениваться этими библиотеками с другими лицами через приложения по чату или электронной почте. Эти приложения также могут обнаруживать лампы и контроллеры помещения EVA3 в локальной сети и подключаться к ним, считывать их библиотеки и осуществлять загрузку в лампы с мобильного устройства или компьютера. Приложения помогают фермерам управлять палитрами и планами выращивания, разработанными ими для своей особой культуры, а также помогают консультантам и фермерам обмениваться предназначенными для ламп данными. Приложения EVA3 доступны для всех основных платформ, включая Android, iOS, Windows, macOS и Linux. 

3465AD53-9EA3-4EB3-A652-0F1B78E99E02_4_5005_c
572B13A2-A2E5-4337-AB94-C78C65A13636
BW1A8565
BW1A8575
BW1A8587
BW1A8597
BW1A8589
BW1A8620
BW1A8629
BW1A8642
BW1A8653
BW1A8675
BW1A8694
Fotonica web interface
BW1A8604
BW1A8634