Luisteren naar planten in de kas met 5G

De technologische ontwikkelingen van de laatste jaren hebben nog niet gezorgd voor een oplossing van het arbeidstekort in de glastuinbouwsector. De introductie van 5G kan innovatie voor duurzame voedselvoorziening versnellen en tegelijkertijd efficiëntere teelt stimuleren.

Zo wordt momenteel de gezondheid van de plant nog vaak beoordeeld met het blote oog. De Delftse startup Plense Technologies wil de teeltkwaliteit verbeteren met haar sensoren die ultrageluid registreren via 5G.

Ultrageluid voor geautomatiseerde en nauwkeurige teelt controle

Bij het kweken van gezonde planten in de kas komt veel kijken. Tot het moment van oogsten wordt de plant nauwlettend in de gaten gehouden – vaak door medewerkers die op basis van ervaring de conditie van de plant beoordelen.

Plense wil deze controles helpen automatiseren. Een sensor die ultrageluid registreert (geluid dat voor mensen niet hoorbaar is), brengt gedetailleerd in kaart wat een plant nodig heeft. De data die de sensoren verzamelen, wordt overzichtelijk weergegeven aan de teler. Zo kan een teler de gezondheid van zijn gewassen in de gaten houden en waar nodig bijsturen. Deze aanvulling op handmatige en visuele controles zorgt in de toekomst voor een meer ‘high tech’ aangedreven teelt.

Zo werkt het

Plense is in staat om naar de vochtstroom in een plant te luisteren. Met kleine microfoons wordt het geluid opgevangen dat een plant maakt. Sensoren meten de watervoerende slagaders (xyleemvaten) van planten. De sensor stuurt ultrageluidsgolven in de stam van de plant met behulp van een luidspreker en vangt ze vervolgens op met een microfoon.

De samenstelling van de interne structuur van de plant verandert wanneer de plant opwarmt, transpireert of reageert op zijn omgeving. Deze veranderingen beïnvloeden ook de geluidsgolven die door de plant gaan. Plense vertaalt deze veranderingen in trillingen via algoritmes, die uiteindelijk worden omgezet in data, informatie en acties.

Zo krijgt een teler inzicht in wat de gewassen nodig hebben. Denk hierbij aan het vochtgehalte, het substraat (de bodem waar de plant voedingsstoffen uit haalt) en het microklimaat rondom de plant. Daarnaast kun je ook meten hoe een plant reageert op veranderingen in het teeltproces. Al deze informatie bij elkaar helpt telers in de toekomst beter om weloverwogen en datagestuurde beslissingen te nemen.

Mogelijkheden van 5G

De sensoren die Plense gebruikt waren tot nu toe fysiek verbonden met een computer. Dit omdat draadloze datacommunicatie niet goed werkt in een kas. Vanwege de combinatie van het type constructie (glas met metaal) en de planten zelf (die een obstakel voor de data-overdracht zijn) werken verbindingen zoals Bluetooth en WiFi niet goed.

Dit experiment richt zich op het testen van een 5G-verbinding in combinatie met de sensoren. Een van de onderzoeksrichtingen concentreert zich op het verwerken van data in de cloud. Op dit moment is de hoeveelheid data afkomstig uit de sensoren nog laag. Maar naar verwachting neemt dit in de toekomst toe. Snelle dataoverdracht is dan noodzakelijk voor ‘plant monitoring’.

Voor deze toepassingen biedt 5G wél mogelijkheden om draadloos, razendsnel grote hoeveelheden data op een veilige en betrouwbare manier uit te wisselen in een kas. Ook ligt het energieverbruik lager. Dit maakt het interessant voor telers als het aantal sensoren in de kas toeneemt.

In dit onderzoek voert Plense tests uit op twee locaties. De eerste fase vindt plaats bij het TU Delft fieldlab RoboHouse. Met een kleine testopstelling wordt eerst de technologie getest en ingericht, waaronder het kalibreren van de sensor. Het tweede deel van het onderzoek bestaat uit het opschalen bij Tomatoworld, waar experimenten met 5G in een volledig functionele kas mogelijk zijn.

MCS is partner in dit project samen met TNO, TU Delft, RoboHouse en Tomatoworld.