De Business unit Glastuinbouw van Wageningen University & Research (WUR) heeft onlangs drie komkommergewassen geplant. De teelt van deze gewassen wordt op verschillende manieren aangestuurd: in de ene kas worden operationele beslissingen genomen door een groep gewas- en irrigatiedeskundigen, terwijl de andere twee kassen op afstand worden bestuurd door Digital Twin en een algoritme met kunstmatige intelligentie. Het onderzoek is onderdeel van het AGROS-project waarin het Innovatiepact van Greenport West-Holland partner is.
Er is steeds minder gekwalificeerd personeel met kennis van het telen van een hoogwaardig product én van een efficiënte duurzame productie. Daarom is de stap naar een autonome kas nodig: arbeid is daarbij (deels) vervangen door geautomatiseerde systemen, de productie is duurzaam, en de teelt wordt op afstand bestuurd via kunstmatige intelligentie op basis van informatie van intelligente sensoren. Binnen het AGROS-project werkt een consortium aan de ontwikkeling van zo’n autonome kas. Dit PPS project is gekoppeld aan het NWO-project SYNERGIA.
Bouwstenen voor autonome teelt
“De afgelopen twee jaar is in het AGROS-project gewerkt aan de bouwstenen om zo’n autonoom gestuurde teelt in komkommers te realiseren. We hebben de minimale planteigenschappen bepaald die essentieel zijn bij de besluitvorming voor teeltmanagement en klimaatbeheersing”, vertelt Anja Dieleman, AGROS-projectleider en onderzoeker bij WUR-businessunit Glastuinbouw.
“Samen met partners van het consortium hebben we commercieel verkrijgbare sensoren geselecteerd en uitgebreid getest in eerdere komkommerproeven. Voor de eigenschappen die nog niet automatisch gemeten konden worden, zoals het aantal nieuw gevormde komkommerbladeren, hebben we beeldverwerkingstechnieken ontwikkeld die momenteel worden gevalideerd.”
Digital Twin en Reinforcement Learning-algoritmen
Het onderzoeksteam selecteerde twee benaderingen voor autonome kascontrole. Voor de eerste benadering wordt een Digital Twin gegenereerd door de teelt- en klimaatmodellen van de business unit Glastuinbouw. Deze Digital Twin bepaalt de ideale regelstrategie op basis van de reacties van het gesimuleerde klimaat en virtuele komkommergewas. De Digital Twin ontvangt bijna realtime informatie over klimaat en gewas van sensoren in de kas en gebruikt die informatie om zichzelf te ‘kalibreren’ en zijn regelstrategie te verbeteren.
In de tweede benadering worden Reinforcement Learning-algoritmen getraind in het koppelen van acties aan observaties. Door steeds situaties na te bootsen, interpreteert het model zijn omgeving door de gevolgen van verschillende controleacties te evalueren. Gewenst gedrag wordt beloond, terwijl ongewenste uitkomsten worden bestraft. Eenmaal getraind op de AGROS-doelstelling, handelt het model onafhankelijk en gebruikt het de meest recente beschikbare informatie om de instellingen elk uur te evalueren en te bepalen.
Spannende fase
Dieleman: “We zijn in een spannende fase van het project beland, nu we onze benaderingen toepassen op echte gewassen en de prestaties van verschillende regelingen kunnen evalueren. Op de onderzoeksfaciliteiten van WUR in Bleiswijk hebben we komkommers van het ras Hi Power geplant in drie kascompartimenten onder dynamische LED-belichting. Elk compartiment wordt bestuurd door de Digital Twin, het Reinforcement Learning-algoritme of een groep gewas- en irrigatiedeskundigen van de bedrijven die betrokken zijn bij het AGROS-project. Deze experts vertegenwoordigen de kennis van telers en de huidige best practices. Het doel voor alle drie de compartimenten is om een zo hoog mogelijke winst te behalen. Deze winst wordt bepaald door de balans tussen variabele kosten (elektriciteit, aardgas, CO2) en baten (aantal geoogste komkommers). We zullen de resultaten en lessen van deze controles de komende maanden volgen.”
Het project ‘AGROS: naar een autonome kas’ is een publiek-privaat samenwerkingsproject en wordt mede mogelijk gemaakt door het Topsectorenprogramma Tuinbouw & Uitgangsmaterialen. Partners zijn Business Unit Glastuinbouw van Wageningen University & Research, 2Grow, BASF Vegetable Seeds, Delphy, Gennovation, Greenport West-Holland, Hortilux, IMEC/ One Planet, Mechatronix, Philips, Ridder, Roullier, Saint-Gobain Cultilene, Signify, Stichting Kennis in je Kas en Van der Hoeven.
