Intelligens növényházak a kertészeti szakképzésben címmel szerveztek konferenciát az Alföldi ASzC Galamb József Mezőgazdasági Technikum és Szakképző Iskolában Makón.
2023. november 27.
A rendezvényen bemutatták a Magyarország, Románia és Szerbia szakképző és felsőoktatási intézményeinek együttműködésében megvalósuló Horticulture 4.0 Erasmus+ programot, amelynek fejlesztési eredményei hozzájárulnak ahhoz, hogy a kertészeti szakmát szerzett fiatalok képesek legyenek a legújabb üvegházi technológiák magas szintű alkalmazására. A rendezvényen a mesterséges intelligencia kertészeti alkalmazásairól és a hajtatás hatékonyságát növelő precíziós technikákról is hallhattunk.
A 21. század az agrárágazatban is a digitalizáció és a mesterséges intelligencia kora, a korszerű technológiák alkalmazása elengedhetetlen a minőségi termékek gyártásához, hangsúlyozta Farkas Sándor agrárminiszterhelyettes a konferencia megnyitóján. Kiemelte, az agrárium digitalizálása a 2019-ben kidolgozott Digitális Agrár Stratégia mentén valósul meg, az abban megfogalmazott alapelvek, irányok szerint, mint a fenntarthatóság, versenyképesség.
Ezek érvényesültek a Vidékfejlesztési Program keretében 2021-ben megjelent Mezőgazdaság digitális átállásához kapcsolódó precíziós fejlesztések támogatása című pályázatban is. A gazdák megértették a modernizálás szükségességét, a beérkezett mintegy 3000 pályázatból 2634-re 192,33 milliárd forintot ítéltek meg. A támogatásból eddig 1,5 millió négyzetméter üvegház, 900 ezer négyzetméter fóliaház épült és 5 ezer hektár gyümölcsöst telepítettek. A Digitális Agrár Stratégia részeként fontos a megfelelő utánpótlás nevelése is, ehhez kapcsolódóan az Erasmus+ a megfelelő tudásprogram, tananyag kidolgozásában segíti a mezőgazdasági iskolákat.
Szakoktatóknak, tanulóknak
A Magyarország, Románia és Szerbia szakképző és felsőoktatási intézményeinek együttműködésében megvalósuló Horticulture 4.0 Erasmus+ nemzetközi programot Horváth Zoltán, az Alföldi ASzC Galamb József Mezőgazdasági Technikum és Szakképző Iskola igazgatója ismertette. A programot az a felismerés és igény hívta életre, hogy a kertészet kulcsfontosságú szerepet játszik a népesség egészséges élelmiszerekkel való ellátásában, a digitális átalakulás korában az intelligens növényházi technológiák növelik a termelékenységet és az élelmiszerbiztonságot, ugyanakkor kevés az új technológiák telepítésében, kezelésében jártas szakember és a szakképzés is jelentős késéssel követi a szakmai változásokat.
A három partnerországban a növényházak digitalizációjához kapcsolódó tananyag nemcsak a szakképzésből, hanem az egyetemi oktatásból is hiányzik.
A projekt eredményei lehetővé teszik rugalmas mikrokurzusok szervezését, a kertészeti szakoktatók digitális készségeinek fejlesztését, a virtuális térben történő tanítás és tanulás megvalósítását, végső soron a digitálisan képzett munkaerő hiányának csökkentését. A kertész végzettségű fiatalok képesek lesznek a legújabb intelligens üvegházi technológiák magas szintű alkalmazására.
A projekt koordinátora a makói szakközépiskola, partnerei az iTStudy Számítástechnikai Oktató- és Kutatóközpont Kft., a Magyar Agrár- és Élettudományi Egyetem (MATE), valamint a Sapientia Erdélyi Magyar Tudományegyetem Marosvásárhelyi Kar (Románia) és a Pro Scientia Naturae Alapítvány (Szerbia). A 2022 tavaszán indult program 2025 áprilisában záródik. Tervezett eredményei az intelligens növényházakat üzemeltető szakemberek digitáliskompetencia-térképének elkészítése, tematika kidolgozása az intelligens növényházak üzemeltetésére, majd ehhez gyakorlatorientált tanulási tartalom rendelése, e-learning tanulási platform kialakítása, a kertészeti szakoktatók képzése a partnerországokban, végül az intelligens növényházak technológiáit összefoglaló e-könyv megjelentetése kertészeti szakoktatók részére.
Az intelligens növényházak üzemeltetése tanulási tartalom három modulból áll.
Az első az intelligens növényházak működéséhez szükséges digitális készségek (klímaberendezések, LED-világítás, öntöző- és tápoldatozó-rendszerek, szenzorok, vezérlőrendszerek); a második az intelligens technológiák (mobilkommunikáció, adatátvitel a növényházakban; mikroszaporítási technikák a laboratóriumban; növényházi zöldség- és dísznövénytermesztési technológiák; a növényházak mikroklímájának digitalizációja; precíziós növényházi öntöző- és tápoldatozó-rendszerek; mesterséges megvilágítás digitalizációja a növényházakban; egyéb növényházi automatikák, szenzorok, robotika; precíziós növényházi termesztés növényvédelme); a harmadik pedig az innovatív tanítási módszerek.
A technológiák kidolgozásakor ügyelnek az altémák részletes kifejtésére, így azok önállóan is megállják a helyüket, valamint a felsőoktatásban is használhatók lesznek. A tananyagban technológiai adatbázist hoznak létre, kibővítve a konkrét tananyagot. A tanulási tartalom magyar, román, szerb és angol nyelven lesz elérhető.
Már a kertészetben is
Mesterséges intelligencia alkalmazása a mezőgazdaságban és az oktatásban címmel Lengyel József matematikus, a PROMPT-H-Kft. ügyvezetője adott elő. A céget 1989-ben alapították, fejlesztéssel foglalkozik, a kertészetben a növényházak vezérlését szeretnék megoldani okos rendszerekkel. Az üvegházak vezérlése hasonló egy okos otthonéhoz, mindenhol a klíma szabályozása a cél, ez még kiegészíthető a területre történő belépés nyomon követésével és szabályozásával is. Erre példa lehet ma már egy ESP-01 miniszámítógép, képes a szenzorértékek fogadására és a szabályozórendszerek vezérlésére. A nagyon egyszerű eszközzel megoldható a növényházak olcsó szabályozása, és az oktatásban is különösen hasznos lehet
A mesterséges intelligencia (AI) ötlete 1958-ban, Frank Rosenblatt pszichológus gondolatában született meg. Az emberi agy modellezésére mesterséges neurális hálót alkotott. A 2000-es évek elejéig az ötlet feledésbe merült. Később megbizonyosodtak a kutatók, hogy az agy különböző részeire különböző hálózat megépítése és programozása szükséges. A cég elsősorban a látáshoz kapcsolódó érzékelés kutatásával, mesterséges rendszerének építésével és gyakorlati alkalmazásával foglalkozik.
A mesterséges intelligencia mindig csak arra tud választ adni, amire betanítják. A jelekhez, az adathalmazokhoz tárgyakat, folyamatokat rendelnek, majd azok ismeretében a későbbi érzékelésnél beazonosítja azokat.
A mezőgazdaságban alkalmazható megoldásokból a cég két kertészeti példája a paradicsom-termésátlagbecslés és a palántaszámlálás. A paradicsom termésátlagának becslésénél, ahogyan a szedőrobotok alkalmazásánál is, a rendszernek fel kell ismernie a termést, meg kell tanulnia, így képeznek egy tanítási adatbázist, sok-sok képet kapcsolnak a paradicsom fogalmához. Utána a megadott képeket beazonosítja valamilyen valószínűséggel, megmondja, hány százalékban tekinti a képet paradicsomnak. A fejlesztő húzza meg a valószínűségi határt, biztosítva az eszköz lehető legpontosabb működését.
Vetőmagcégnek készítették a palántaszámlálás alkalmazást, tálcás palántanevelésnél különböző kezelések értékeléséhez. A tanulási folyamatban fotózzák a tálcákat, megtanítják, melyik a kikelt haszonnövény, esetleg melyik a gyom.
A kelésről készült fotók felkerülnek a számítógépbe, majd Excel-táblában megjelennek a számszerűsített az adatok. QR-kód azonosítja a tálcákat, mikor milyen magot vetettek, milyen kezelést kapott stb.
A képszegmentálás módszere pedig a növénybetegségek digitális felismerésénél lesz hatékony AI-módszer.
A kutatás és oktatás kapcsolatáról Kiss István divízióvezető beszélt. A Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Közhasznú Nonprofit Kft. 30 éve állami tulajdonú, de nem költségvetésből finanszírozott intézet. Alapvetően vállalkozásoknak, vállalatoknak végeznek kutatásokat. Kutatás-fejlesztéssel foglalkoznak piaci alapon, és erős a szolgáltatási és gyártási tevékenységük. Igyekeznek a partnereknek segíteni a fejlesztésekhez szükséges források megszerzésében is. Mikrobiológia a fő területük, a biomassza és a termelés kutatócsoportja kapcsolódik a mezőgazdasághoz.
Fő irány a biostimulánsok, alga-, baktériumalapú készítmények megtalálása. Van közös programjuk a szakiskolával, és agrárinformatikai eszközöket is alkalmaznak a készítmények hasznosítására, értékelésére.
Közvetlenül részt vesznek EU-s pályázatokban, a talajműveléshez, biomassza-hasznosításhoz kapcsolódóan. A hazai pályázatokkal mikrobiológiai anyagok fejlesztése a cél magas hozzáadott értékkel, olyan növényi alapú adalékokat kutatnak, amik kis mennyiségben hatásosak, jól szállíthatók. Ilyen téma egyebek közt a laskagomba termesztéstechnológiájának optimalizálása mikrobiológiai készítményekkel, és a MATE-val közös kutatás a kertészeti hidropóniás és akvapóniás technológia fejlesztésére.
Három program a szakiskola bevonásával valósul meg. Ahhoz, hogy a vállalatok fel tudják használni az eredményeket, a gyakorlatban kell tesztelni a készítményeket. Az iskolában a termeléshez területet és kezelőszemélyzetet kaptak. A szakiskola tankertjében egyebek közt chiát (aztékzsálya) termesztenek, csemegekukorica termésfokozóit tesztelik, az intézménnyel szerveznek agrárinformatikai oktatást – például permeteződrónokat alkalmaznak –, és közösen jelennek meg hazai és nemzetközi konferenciákon. A szakiskolában a cég kutatói is elvégeztek kurzusokat, mert fontos, hogy a gyakorlati kérdésekkel is tisztában legyenek. Például egy metszőrobot fejlesztésekor tudni kell a szőlőről, a metszésről, illetve ismerni kell a szakmai kifejezéseket a szakemberek közötti gördülékeny kommunikáció érdekében.
Az iskolának miért előnyös a kapcsolat? Olyan kollégák vesznek részt az oktatásban, akik a legújabb információkkal rendelkeznek. Kutatás-fejlesztési cégeket hoznak az iskolába, a piaci bevezetés előtt álló technológiákat a kertben és a közösen létrehozott laboratóriumban tesztelik.
Az a cél, hogy együtt dolgozzanak a diákok a kutatókkal, részt vegyenek a kísérletek dokumentálásában, értékelésében. A hibákból is tudnak tanulni.
A tevékenység nonprofit, arra törekednek, hogy a tanulók megismerjék a legjobb megoldásokat, és a bevezetés előtt álló újdonságokat is vigyék magukkal.
Külső és belső szenzorok
A növényházi termesztés különböző technológiai színvonalait, és a hajtatásban jelenleg elterjedt precíziós megoldásokat ismertette Pék Zoltán, a MATE Kertészettudományi Intézetének egyetemi tanára az Intelligens növényházak a kertészeti szakképzésben és felsőoktatásban címmel tartott előadásában. A digitális átalakulás a kertészeti ágazatban is egyre nagyobb. A precíziós eszközök és a smart farming technológiák együttes használatával a gazdálkodás teljes folyamata nyomon követhető, lehetőség nyílik az egyes adatok részletes feldolgozására, és az összefüggések vizsgálatára is.
Az optimális termelési körülményeket a növényházak klímaszabályozásával érhetjük el. A szellőztetés, a talajtakarás, a párásítás, a fűtés, a CO2-adagolás, az energiaernyő használata és a légkeverés szabályozása egyaránt szerepet játszik a megfelelő klíma kialakításában.
Ezeken kívül a magas technológiai színvonalú üvegházak esetében elengedhetetlen a külső körülményeket figyelő meteorológiai szenzorok telepítése, melyek információt adnak a hőmérsékletről, besugárzásról, szélirányról, -sebességről a belső környezetet szabályozó rendszernek.
Belső szenzorokat, szenzorvezérelt klímaszabályozó rendszereket több cég is kínál a piacon, melyek közül Európában a Priva termékei a legelterjedtebbek. Ezeknél az automata rendszereknél ma már elvárás, hogy mobiltelefonról is hozzáférhetők legyenek az adatok, és szükség esetén a beavatkozást is lehetővé tegyék. A belső érzékelők mérik a hőmérsékletet, páratartalmat, a beeső fény mennyiségét, a CO2-koncentrációt. A beeső fény mennyiségének ismeretében az öntözés- és tápanyagmenedzsmentet automata rendszer irányítja. A beeső fény mennyisége nagyban függ a termesztőberendezéseket borító anyagtól, ami különböző típusú fólia és üveg lehet, egyre több növényház épül a jobb fényhasznosítású diffúz üvegekkel fedve.Magyarországi vonatkozása miatt érdemes megemlíteni a Gremon Systems céget, amely talajos termesztés esetén is alkalmazható eszközöket forgalmaz. (A céget 2013-ban a Szegedi Tudományegyetem Természettudományi és Informatikai Karának spin-off vállalataként alapították, kertész szakemberek támogatásával.)
A cég fejlesztette Crop Monitor eszközzel nyomon követhető a növények fejlődése. A programban figyelemmel kísérhető a növények vitalitása és egyensúlya, a levélfelületi index, és tartalmaz növénymérleget, amivel mérhető a biomassza növekedése.
Növelik a hatékonyságot
A kertészeti ágazatban is egyre elterjedtebbek a fitotechnikai munkákat végző eszközök: jó példa erre Priva paradicsomlevelező robotja. Az eszköz hátránya még, hogy az élő munkaerővel szemben nem végez munka közben növényvédelmi megfigyeléseket. A fitotechnikai adminisztrációhoz a Gremon Systems Insight Manager mágneskártyás azonosító rendszere kínál megoldást, ahol piktogramokat használva lehet felvinni az egyes munkálatokat, valamint növényvédelmi megfigyeléseket.
Az energiahatékonyságnál fontos megemlíteni az alkalmazott pótmegvilágítás módszerét: míg régen nagynyomású nátriumgőz-lámpákat (HPS) alkalmaztak, manapság főként energiatakarékosabb LED-izzókat használnak. Az utóbbi előnye, hogy a növények gyarapodását leginkább segítő fénytartományt és világítási időt állítják össze.
A pótmegvilágítás a szaporítóanyag-előállításnál elengedhetetlen, de egyre gyakoribb a hajtatásban is.
Az előadás során bemutatott eszközök és programok lehetővé teszik a termelők számára, hogy csökkentsék a tápoldat- és vízfelhasználást, a termelési költségeket és az élőmunkaigényt. Alkalmazásuk a hozam növekedését, a minőség javulását, jobb hatékonyságot és a környezeti terhelés csökkenését eredményezheti.
A szabályozott környezetben való termelés legmagasabb fokát jelenleg a vertikális farmok jelentik. A hagyományos üvegházakhoz képest kevesebb inputanyagot, öntözővizet és energiát igényelnek. A zárt rendszerben, mesterséges klimatikus és fényviszonyok között ott is termelhetünk élelmiszert, ahol azt eddig nem tették lehetővé a körülmények.
Lejegyezte: Ledóné dr. Darázsi Hajnalka és Hegedűs Tímea
Forrás: Kertészet és Szőlészet
Fotó: Kertészet és Szőlészet
