Dikey tarımdan, gıda tedarik zinciriyle ilgili sorunların çözüm yöntemi olarak yaygın şekilde bahsedilir. Teknik, adından da anlaşılacağı gibi dikey olarak istiflenmiş tepsilerde yetişen mahsulleri içerir. Düşük maliyetlerle güvenilir hasat potansiyeline sahiptir; teknik daha az su, pestisit, gübre kullanır ve iş gücü maliyetleri düşüktür. Gıdalar, kentsel ortamlarda veya normalde tarıma uygun olmayan alanlarda bile kullanım noktasına yakın yetiştirilebilir. IGS CEO'su Henry Aykroyd, tekniğin avantajlarını şu şekilde açıklıyor: “Dikey tarım, optimum bitki büyümesi için gereken tam aydınlatmayı ve çevresel koşulları sağlamamıza olanak tanıyor. Toplanan büyüme verileri, tekniğin herhangi bir yerde, herhangi bir zamanda, diğer tekniklerden daha az israfla taze ve tutarlı mahsuller sağlayarak, her zaman tekrarlanabilir olduğunu gösteriyor.”
Dikey tarımın yaygın olarak benimsenmesini engelleyen tartışmalı konu, pratik uygulamaların kapsamlı enerji kullanımı gerektirmesidir. Dikey tarımda, enerji tasarruflu LED aydınlatma kullanılsa da, enerji maliyetlerini ticari olarak uygulanabilir kılan bir düzeye düşürmenin bir yolu bulunamamıştır. Bu, dünyanın dört bir yanındaki birçok firmanın tekniğin işe yaraması için girişimde bulunmasını engellememiştir.
IGS, Omron'un otomasyon teknolojisinin daha fazla benimsenmesini, akıllı aydınlatmayı ve şebeke açısından esnekliği sağlayarak ticari engelleri aşmanın çeşitli yenilikçi yollarını geliştirmiştir.
IGS, dikey istifleme sistemine dayanan makine konsepti olarak benzersiz bir büyüme kulesi fikri etrafında kurulmuştur. Kule tasarımında altmış dört adet 4 m x 1,6 m büyüme tepsisi bulunur. İstifleme sistemi temelli kule tasarımı, her kule kendi kontrol sistemine sahip olacağı için büyük oranda ölçeklenebilir. Servis gerektiren tüm parçalar kulenin ilk metresinde bulunur ve tepsi kuleden çıktığında mahsullere erişim sağlanır; bu durum diğer dikey tarım sistemlerinden çok daha güvenli bir sistem sunar. Geleneksel basamaklı tasarımda, personel yüksekte çalışır ve zararlı LED ışığına maruz kalır . Zemin seviyesinde erişim aynı zamanda maliyetleri daha da azaltan ve verimliliği artıran daha kapsamlı bir otomasyon sistemi sağlar.
Kule sistemi için planlar tamamlandıktan sonra IGS, toprağın, doğal kaynakların ve bitki biliminin sürdürülebilir kullanımını destekleyen İskoçya merkezli bir araştırma kuruluşu olan James Hutton Enstitüsü ile bir iş birliği içine girmiştir. İş birliği, ileri bilimsel ekipman ve teknikleri kullanarak önceki mahsullerin analiz edilmesiyle çiftlikte bulunan mahsuller için en uygun yetiştirme koşullarının belirlenmesine olacak vermektedir. Proje, kırmızı ve sarı pazı, şeker pancarı, kırmızı ve yeşil hardal, bahçe teresi, hardal otu, tatsoi, kırmızı kuzu tere, bebek lahana, marul, kırmızı kara pazı, semizotu, kuş otu ve salsola gibi bir dizi farklı yeşillik ve diğer mahsullerin büyümesini ve tadını optimum hale getirilmeye çalışacaktır.
IGS başlangıçta iki prototip kule inşa etmiştir. Projenin başarısı için yüksek derecede otomasyon kilit öneme sahiptir Özellikle tasarım, gerektiğinde yeni özelliklerin ve kulelerin eklenmesine izin vermek zorunda olduğundan, istifleme sistemi, LED kontrolü, hidroponik ve güç sistemlerinin entegrasyonu karmaşıktır.
Omron, IGS'ye, prototip tasarımlarındaki değişiklikleri hızlıca karşılamak için yeterli esnekliğe sahip, geleceğe uygun bir kontrol sistemini her yönüyle kurma konusunda yardım etmekle görevlendirilmiştir. Aydınlatma, soğutma ve hidroponik sistemlerinin kontrolünün sisteme tamamen entegre edilmesi gerekiyordu.
Her kuledeki istifleme sistemi, aydınlatma, hidroponik ve diğer bileşenlerin doğrudan Omron Sysmac makine kontrolörü tarafından kontrol edilmesi gerekiyordu. Kontrolör, veri eklemek veya işlemek için güvenli verileri doğrudan bir SQL veritabanına aktarabilmesi için benzersiz bir özelliğe sahiptir. Dikey tarım sisteminde, kontrolör doğrudan bulut ile iletişim kurar. Kontrol sistemini buluta bağlama yeteneği, kulelerin kurumsal bir BT sistemine ihtiyaç duymadan çalışmasını sağlayarak, toplam sistem maliyetinden daha fazla tasarruf sağlayarak karmaşıklığı azaltır.
KURUMSAL BT KATMANININ ORTADAN KALDIRILMASI, PROJENİN BAŞARILI OLMASINA YOL AÇAR
IGS’nin Teknik Müdürü Dave Scott, “Omron Sysmac, sistemin tüm yönlerini gerçek zamanlı olarak kontrol ediyor ve izliyor, ayrıca BT katmanına olan ihtiyacı da tamamen ortadan kaldırıyor” diyor. “Bu uygulama, birçok geleneksel aksaklık ve arıza nedenini de ortadan kaldırıyor. Kısa bir süre önce bir elektrik kesintisi yaşadık ve elektrik geldiğinde fabrika, UPS sistemleri olmadan, veri bozulması ve insan girişi gerektirmeden normale döndü. ”
Sistem iletişimi, hem EtherCAT üzerinden kontrol G/Ç hem de Ethernet/IP üzerinden SQL verileri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. İkili protokol yaklaşımı, optimum iletişim sisteminin en uygun görevlerde kullanılmasına olanak tanımıştır. Kontrol G/Ç, hareket kontrol bileşenini de yöneten aynı EtherCAT ağı ile sistem sensörleri ve aydınlatma iletişimini üstlenmiştir.
Omron donanımı Sysmac Studio yapılandırma yazılımı tarafından desteklenmiştir. Sysmac, IGS'ye kontrol yazılımını geliştirmek, doğrulamak ve ardından kuleleri kontrol etmek ve izlemek için kullanılabilecek tek bir platform sağlamıştır Platform esnektir ve IGS'nin VPN üzerinden sistemde uzaktan kolayca değişiklikler yapmasını ve şirket ihtiyaç duyduğunda yeni özellikleri desteklemesini sağlamaktadır; örneğin denemeler devam etmektedir ve şirket otomatik hasat teknolojilerinin hayata geçirilmesi üzerinde çalışmaktadır.
Tamamlanan prototipler, şirketin daha önce dikey tarım girişimlerini ekonomik olarak engelleyen enerji sorunlarının üstesinden gelmek üzere çalışmasına olanak sağlamıştır. Başlangıçta IGS, bilim insanlarına istenen özellikleri sunarken LED aydınlatmanın nasıl daha verimli hale getirilebileceği üzerinde çalışmıştır. Şirket, yük noktasındaki LED sürücülerini kullanma yönteminden daha ucuz olan LED'leri doğrudan güç kaynağına bağlama yöntemi için yeni bir teknik uygulamıştır. Tasarım, LED'lerin güç tüketimini hiçbir kontrol kaybı yaşamadan anlamlı şekilde azaltmıştır. Sistemdeki testler, LED'lerin %20 yükte %90'a varan enerji verimliliğine sahip olduğunu göstermektedir.
Yeni tasarım LED aydınlatmayı daha verimli hale getirmekle birlikte, genel enerji tüketimi ticari olarak uygulanabilir olması için hala çok yüksektir. Büyüme döngüsünün neredeyse her yönü zaman açısından kritik olmadığından, IGS gerçek zamanlı olarak şebeke açısından esneklik sağlayabilir ve böylece daha düşük elektrik maliyetleriyle çalışma sağlanabilir. Kontrol sistemi, enerji tedarikçisinin kapasitenin altında veya üstünde olduğu durumlarda zaman periyotlarıyla büyüme döngülerini otomatik olarak koordine edebilir. Bu teknik, elektrik maliyetlerini daha da azaltır.
Prototip kulelerdeki ilk denemeler son derece cesaret verici olmuştur ve şimdi de IGS, Omron ve James Hutton Enstitüsü'nün yardımıyla, başlangıçta dört kuleye ev sahipliği yapacak ve ortakların projeyi on kuleyle hızlandırmasını sağlayacak yeni bir özel yapım tesisin temellerini atıyor.
Dave şöyle devam ediyor: “Şu anda sadece ekinlerin kullanabileceği kadar ışık üretmek üzere ekinlerin doğrudan ışıkla iletişim kurmasını sağlayacak, gerçek zamanlı ekin algılama üzerinde çalışıyoruz.”
Yeni bina aynı zamanda iç koşulların kontrol edilmesini kolaylaştıracak ve deney yapmak için daha doğru veriler sağlayacaktır. Tesis tamamlandığında, numunelerin ve malzemelerin taşınmasına yardımcı olmak için Omron Adept LD, Otonom Akıllı Araçları (AIV'ler) dahil ederek IGS otomasyonun kapsamını arttırmaya çalışacaktır. MobilePlanner tarafından kontrol edilen Omron’un robot filo yönetim sistemi AIV uygulaması, IGS için kolay ve hızlı olacaktır.
