È ampiamente riconosciuto che l'agricoltura verticale presenta molti vantaggi rispetto ai metodi di coltivazione tradizionali. In poche parole, nonostante i costi operativi e d'installazione relativamente elevati, la produzione per unità di area di crescita nelle fattorie verticali supera facilmente quella delle serre più avanzate. Ma per raggiungere costantemente questo livello di produzione, è necessario garantire che le condizioni di crescita siano costantemente ottimali. È qui che sensori e dati giocano un ruolo fondamentale e perché sono pronti a trasformare il futuro dell'agricoltura verticale.

Per utilizzare sensori e dati in modo efficace, devi prima sapere che tipo di dati è prezioso e perché. I valori più importanti da misurare sono le seguenti condizioni di crescita:

• Clima (caratterizzato da una combinazione di temperatura dell'aria, livelli di umidità, livelli₂ CO e velocità dell'aria)
• La temperatura della pianta
• La composizione nutritiva dell'acqua di irrigazione
• Il livello di luce e lo spettro (come percepito dalle piante)
• La morfologia, le carenze e la crescita delle piante (fenotipizzazione)

Queste condizioni sono significative per diversi motivi. La differenza tra la temperatura della pianta e la temperatura dell'aria, ad esempio, può dirci se gli stomi delle foglie sono aperti. In caso contrario, la pianta non può assorbire CO₂ e convertirlo in biomassa. Allo stesso modo, possiamo misurare continuamente il pH (acidità) e l'EC (conducibilità elettrica) dell'acqua di irrigazione per garantire una crescita ottimale delle piante. Stiamo anche collaborando con diverse aziende che stanno sviluppando sensori per misurare altri parametri dell'acqua di irrigazione (come ferro o magnesio).
Potresti essere sorpreso di vedere che misuriamo il livello di luce e lo spettro percepito dalle piante, presumendo di poterlo dedurre già dal tipo e dal numero di moduli d'illuminazione LED installati. Tuttavia, la nostra ricerca ha scoperto che il livello di luce percepito dalle piante può deviare fino a un fattore due dal livello di luce installato a seconda delle proprietà ottiche dei materiali utilizzati tra e sopra le piante. Questo valore dipende in gran parte dal grado in cui le piante coprono l'area di crescita e, con un tasso di deviazione potenziale così elevato, è necessario misurare e monitorare per garantire condizioni di crescita ottimali.

I sensori ci consentono di monitorare queste condizioni di crescita, riconoscere le anomalie e identificare i problemi il prima possibile. Rilevando i problemi in una fase iniziale, possiamo rispondere in modo proattivo invece che reattivo. Ciò vale soprattutto per i problemi relativi al sistema, come la deviazione della temperatura da un setpoint previsto, che possono essere eliminati quasi immediatamente.

Oltre a misurare le condizioni di crescita, la misurazione dei risultati di crescita fornisce anche dati preziosi, utilizzando parametri come dimensioni, altezza, peso e colore della pianta. Possiamo utilizzare le telecamere per acquisire immagini delle piante nello strato di crescita, ad esempio, seguendo lo sviluppo della crescita nel tempo e misurando se la crescita soddisfa le aspettative o meno confrontandola con i dati acquisiti nei precedenti cicli di crescita in condizioni simili. Come i sensori, anche le telecamere possono aiutare a prevenire i problemi in anticipo consentendo il rilevamento di carenze di crescita nella fase iniziale (come l'ustione della punta) e di malattie.

La nostra piattaforma di sensori ci consente di misurare le condizioni più importanti per la crescita delle piante. Queste condizioni includono parametri climatici e parametri di irrigazione (compresa l'acqua fornita/drenata oltre a pH ed EC). Al GrowWise Center nell'High Tech Campus (HTC) di Eindhoven, raccogliamo circa 1.600 valori di setpoint e sensori unici ogni dieci minuti dalle nostre otto celle climatiche: una preziosa ricerca in corso che ci aiuta a costruire continuamente sulla nostra base di conoscenze e a migliorare le soluzioni che possiamo offerta.

I sensori possono essere posizionati ovunque all'interno di uno strato di crescita e comunicare in modalità wireless i dati che raccolgono al back-end del sistema. Le applicazioni cloud recuperano quindi questi dati e visualizzano le informazioni più rilevanti e utili per gli specialisti delle piante e i coltivatori. Lo sviluppo della piattaforma di sensori fa parte di Horizon 2020 Internet of Food (H2020 IoF), un progetto di innovazione della Commissione Europea (CE), in cui stiamo collaborando strettamente con Staay Food Group.

I vantaggi della moderna tecnologia dei sensori e della scienza dei dati sono già molteplici, ma i progressi tecnologici in aree come l'IA promettono di essere veramente rivoluzionari. Signify sta attualmente ricercando algoritmi basati sull'intelligenza artificiale in grado di addestrare modelli per accoppiare condizioni di crescita realizzate con risultati di crescita realizzati, ad esempio, in un processo noto come "apprendimento supervisionato". Ciò alla fine ci consentirà di prevedere le condizioni di crescita precise per ottenere una crescita ottimale e soddisfare le esigenze più specifiche dei coltivatori. Le tecniche d'intelligenza artificiale come l'apprendimento automatico possono essere utilizzate anche per analizzare le immagini della crescita delle piante per rilevare immediatamente eventuali deviazioni impreviste o carenze di crescita.

In questo momento, la nostra piattaforma di sensori e dati combinata con applicazioni cloud aggiunge un valore considerevole per i nostri specialisti e clienti di impianti: dal monitoraggio del processo di crescita e dal rilevamento dei problemi il prima possibile all'accelerazione dello sviluppo di nuovi set-up di luce personalizzati per la crescita ottimizzati. È chiaro che i sensori e i dati che acquisiscono svolgono un ruolo fondamentale nella continua evoluzione delle fattorie verticali. Signify e i nostri clienti non saranno solo una parte di questa rivoluzione, ma la guideremo insieme.