Det er almindeligt anerkendt, at et vertikalt landbrug har mange fordele i forhold til traditionelle metoder til dyrkning af afgrøder. Kort sagt overstiger produktionen pr. vækstarealenhed i vertikalt landbrug let den i de mest avancerede drivhuse på trods af relativt høje etablerings- og driftsomkostninger. Men for konsekvent at nå dette produktionsniveau skal du sikre, at vækstbetingelserne hele tiden er optimale. Det er her, sensorer og data spiller en central rolle, og hvorfor de er klar til at transformere fremtiden for vertikalt landbrug.

For at bruge sensorer og data effektivt skal du først vide, hvilken slags data der er værdifulde og hvorfor. De vigtigste værdier at måle er følgende vækstbetingelser:

• Klima (kendetegnet ved en kombination af lufttemperatur, fugtighedsniveauer, CO₂ -niveauer og lufthastighed)
• Plantetemperatur
• Sammensætningen af næringsstoffer i det vand, der bruges til kunstvanding
• Lysniveauet og spektret (som opfattet af planterne)
• Plantemorfologi, -mangler og -vækst (brug af fænotyper)

Disse betingelser er væsentlige af forskellige årsager. Forskellen mellem plantetemperatur og lufttemperatur kan for eksempel fortælle os, om bladenes stomata er åbne. Hvis de ikke er det, kan planten ikke optage CO₂ og omdanne det til biomasse. Ligeledes kan vi løbende måle pH-værdien (surhed) og EC (elektrisk ledningsevne) af vandet til kunstvanding for at sikre optimal plantevækst. Vi samarbejder også med flere virksomheder, der udvikler sensorer til at måle andre parametre i vandet til kunstvanding (såsom f.eks. jern eller magnesium).
Du bliver måske overrasket over at se, at vi måler lysniveauet og -spektret som opfattet af planterne, forudsat at vi allerede kan udlede dette ud fra typen og antallet af installerede LED-belysningsmoduler. Vores forskning har dog fundet ud af, at planternes opfattede lysniveau kan afvige med op til en faktor to fra det installerede lysniveau afhængigt af de optiske egenskaber af de anvendte materialer mellem og over planterne. Denne værdi afhænger i høj grad af, i hvilken grad planterne dækker vækstområdet, og da afvigelsesraten kan være høj, er det en, vi skal måle og spore for at sikre optimale vækstbetingelser.

Sensorer gør os i stand til at overvåge disse vækstbetingelser, genkende anomalier og identificere problemer så tidligt som muligt. Ved at opdage problemer på et tidligt tidspunkt kan vi reagere proaktivt i stedet for reaktivt. Dette gælder især for systemrelaterede problemer – såsom at temperaturen afviger fra et tilsigtet sætpunkt – som kan afhjælpes næsten med det samme.

Ud over at måle vækstbetingelser giver måling af vækstresultater også værdifulde data – ved hjælp af parametre som planternes størrelse, højde, vægt og farve. Vi kan bruge kameraer til at tage billeder af planterne i vækstlaget, for eksempel for at følge vækstudviklingen over tid og måle, om væksten lever op til forventningerne eller ej, hvilket vi kan gøre ved at sammenligne den med data, der er registreret i tidligere vækstcyklusser under lignende forhold. Ligesom sensorer kan kameraer også hjælpe med at forebygge problemer tidligt ved at muliggøre opdagelse af vækstmangler i tidlige stadier (såsom spidsbrænding) og sygdomme.

Vores sensorplatform giver os mulighed for at måle de betingelser, der er vigtigst for plantevækst. Disse forhold omfatter klimaparametre og kunstvandingsparametre (inklusive tilført/drænet vand ud over pH-værdi og EC). På GrowWise Center i Eindhovens High Tech Campus (HTC) indsamler vi omkring 1.600 unikke sætpunkts- og sensoraflæsninger hvert tiende minut fra vores otte klimaceller – det er værdifuld igangværende forskning, der hjælper os til løbende at bygge videre på vores vidensbase og forbedre de løsninger, vi kan tilbyde.

Sensorerne kan placeres hvor som helst i et vækstlag og trådløst kommunikere de data, de indsamler, til systemets backend. Cloud-applikationer henter derefter disse data og visualiserer den information, der er mest relevant og nyttig for plantespecialister og -avlere. Udviklingen af sensorplatformen er en del af Horizon 2020 Internet of Food (H2020 IoF), et innovationsprojekt fra Europa-Kommissionen (EC), hvor vi har et tæt samarbejde med Staay Food Group.

Fordelene ved moderne sensorteknologi og datavidenskab er allerede mangfoldige, men teknologiske fremskridt inden for områder som AI lover noget virkeligt revolutionerende. Signify forsker i øjeblikket i AI-baserede algoritmer, der kan træne modeller til at koble realiserede vækstbetingelser sammen med realiserede vækstresultater, for eksempel i en proces kendt som "supervised learning" eller "overvåget læring". Dette vil i sidste ende gøre os i stand til at forudsige de præcise vækstbetingelser for at opnå optimal vækst – og imødekomme de mest specifikke behov hos avlerne. AI-teknikker som maskinlæring kan også bruges til at analysere billeder af planters vækst for straks at opdage eventuelle uventede afvigelser eller vækstmangler.

Lige nu giver vores sensor- og dataplatform kombineret med cloud-applikationer betydelig værdi til vores plantespecialister og kunder – lige fra at overvåge vækstprocessen og opdage problemer så tidligt som muligt til at accelerere udviklingen af nye optimerede vækstopskrifter. Det er klart, at sensorer og de data, de registrerer, spiller en central rolle i den fortsatte udvikling af vertikale landbrug. Signify og vores kunder vil ikke bare være en del af denne revolution – vi vil drive den.