A nemzetközi trendek a 2050-re előrejelzett népességnövekedéssel (9.6 milliárd ember), valamint az extrém időjárási feltételeket kiváltó klímaváltozással számolva parcellázzák ki az Internet of Things rendszerek alkalmazási területeit a korszerű és fenntartható mezőgazdaságban. A „smart”, vagy más néven precíziós mezőgazdaság az észak-atlanti régió vezető országaiban a leginkább fejlődő, tőkeintenzív iparágak egyike, amelynek hazai viszonylatok közötti meggyökereztetése az ágazat egyik fontos kihívása. A Szent István Egyetem Kertészettudományi Karának PhD hallgatója kezdett idén az alacsony adatforgalommal működtetett keskenysávú hálózatokra (NBIoT) kapcsolt mérőeszközökkel próbakísérletekbe a Kitchen Budapest mérnökeinek technikai segítségével. Zubay Péterrel, a SZIE Gyógy-és Aromanövény tanszékének doktoranduszával és Tóth Mártonnal, a KiBu villamosmérnökével beszélgettünk az egyetem soroksári telephelyén zajló kutatási programról.

KiBu: Egy mérési problémával kerestétek meg a KiBu-t, így indult el az együttműködés a labor és az egyetem között. Mivel foglalkozol pontosan és mi volt ez a probléma?

Zubay Péter: A doktori program keretein belül gyógynövények termesztésének tudományos megalapozásával foglalkozom agrárerdészeti körülmények között. Korábban az agráriumon belül harmonikusabban kezelték az egy földhasználati egységen belül található erdő- szántó- és gyepterületeket, melyek szétválasztása az ipari forradalmat követően indult meg az intenzív gépesítés, a vegyszerek elterjedése, valamint a tulajdonviszonyok változása miatt. Az egykori egységes szemléletből vált ki és specializálódott a mai értelemben vett professzionális erdőgazdálkodás, szántóföldi növénytermesztés és állattenyésztés. Mostanában ütötte fel a fejét újra az az elképzelés, hogy ökológiailag és ökonómiailag is kedvező a különféle ágazatok integrációja azonos földhasználati egységen belül. Az agrárerdészet röviden ezt vizsgálja, hogyan lehet a szántó- és gyepterületekre visszavinni a fákat. Számos termesztést befolyásoló tényezővel kell számolnunk azonban a visszatelepítéskor: ilyen például a fák árnyékolása. A gyógynövények és a gazdasági haszonnövények többsége esetén a fény az a faktor, ami a leginkább befolyásolja a produkciójukat. Ha a fák árnyékot vetnek, akkor érdemes megvizsgálni, milyen szintű ez az árnyék, és mi az a mennyiség, ami még nem befolyásolja negatívan a növényi produkciót. Ez a gyógynövényeknél kifejezetten fontos kérdés, hiszen a hatóanyagok létrejötte múlhat ezen a változón. A gyógynövények hatóanyag felhalmozásához szükséges fénymennyiség- és minőség optimuma és annak flexibilitása az egyik kutatási rés, melyet ki szeretnénk tölteni. Ezen a ponton, a távadatszolgáltatással működő fénymérőrendszer felmerülésekor kerestem meg a KiBu-t.

KiBu: Tehát a növények élettani folyamatainak méréséhez használtok NBIoT technológiát.

Tóth Márton: Az olyan feladatokra, mint a fényellátottság és fényspektrum mérés kétségtelenül kézre áll összekötni a szenzorokat az NBIoT (Narrow Band Internet of Things – szerk.) technológiával. A méréshez használt szenzorok terepi, tehát, kihelyezett eszözök, amelyek számára nem vagy csak nehezen elérhető helyben az infrastruktúra, legyen az hálózati tápellátás, wifi vagy egyéb internetes kapcsolat. Az IoT (a dolgok internetének – szerk.) telekommunikációs sávja, amelyet NBIoT-nak nevezünk, biztosítja, hogy alacsony fogyasztással a hálózatra küldött kis méretű adatokat bizonyos hatótávolságban továbbítsunk. A magyar mezőgazdaságban élő szolgáltatásként ezt a megoldást még nem használják, jelen pillanatban is az infrastruktúra fejlesztés alatt áll. Az NBIoT kiterjesztést a hazai vállalatok közül elsőként a Telekom indította el és decemberben élesítette egyelőre csak Budapesten. A hosszútávú cél kétségtelenül az, hogy a lefedettséget kiterjesszék az egész országra. Bevallom, nagyon kevés a szakirodalom is hozzá, amiből tanulni lehetne. Interneten alig elérhetőek cikkek a témában, tehát ez még egy most kibontakozó kutatási terület, ami sok innovációs lehetőséget rejt magában.


Az internet mint elektronikus "super highway" metaforáján jól érzékeltethető a több sávos kiosztás, amelyből a fogyasztói hálózat szélessávjából (1,5-20 MHz) vesz el 200 kHz-et az okos eszközöknek kiosztott keskenysáv. 

KiBu: Mennyi időt szántok a kutatásra?

Péter: A szabadföldi kísérletek általában több éven keresztül zajlanak és mindig a vegetációs időhöz kötődnek, amikor a növények zöldtömeget hoznak. Ez gyakorlatilag tavasztól, április elejétől őszig, úgy szeptember végéig terjed. Jelenleg az állományban található konyhakömény, kerti kapor, zamatos turbalya, fehér mustár, citromfű, pohánka, vasfű, borsfű, bazsalikom, körömvirág és talán egyet kihagytam. A kísérlet maga a cél, így ami növénymennyiség ott terem, annak a fele a mérésekhez kell. A hatóanyagtartalom reprezentatív mérése céljából szórtan mintavételezünk több egyedről egyszerre. A bazsalikomot és a borsfüvet már beraktam a szárítóba, ha megszáradtak, akkor mehetnek is a laboratóriumba, hogy jövő héten lepároljuk az illóolajat. Ezután gázkromatográfiás vizsgálat következik az illóolaj komponensek összetételét illetően.

KiBu: A tanszéken mennyire elterjedt ez a technicista hozzáállás, az IoT és más elektronikai eszközök integrálása a mezőgazdasági folyamatok kutatás-fejlesztésére? 

Péter: Rohamos léptékben fejlődik ez a szemlélet, minél nyugatabbra megyünk, ez annál inkább érezhető. Előfordulhat, hogy ami 1-2 évtizeddel ezelőtt egy bevett gyakorlatnak számított, ma már nem használja senki. Ugyanakkor itthon szerintem most kezd igazán berobbanni, akár az IoT rendszerek, akár a drónnal való precíziós feltérképezési lehetőségek kiaknázása, akár az olyan módon irányítható gépek, amiket ezek a rendszerek támogatnak, egyszóval a precíziós gazdálkodás.

KiBu: Eszközszinten elmondod, hogy épül fel egy ilyen NBIoT állomás?

Márton: A központja egy mikrokontroller, más néven vezérlőegység, ami egy kis programozható eszköz, ami a kommunikációt végzi és a különböző számítási feladatokat. Ez az eszköz köti össze az NBIoT modemet és szenzorokat. A mikrokontroller minden ilyen állomás lelke, a kommunikáció lelke pedig az NBIoT modem. A modem segítségével felkapcsolódok a hálózatra az adott SIM kártyával, a modemnek küldött adatokat pedig továbbítja a hálózaton arra a helyre, ahova szeretném. Ezt IP címmel és porttal definiáljuk, de ez már részlet kérdés. Hogy milyen szenzorokat használunk, az applikációfüggő. Ennél a projektnél fontos volt az a fény különböző tulajdonságainak mérése, emellett a páratartalom, hőmérséklet, ezekhez választottunk megfelelő mérőeszközöket. A tápellátás még fontos kérdés, hiszen ha a szenzordobozt egy mezőgazdasági alkalmazásnál kirakom a több száz hektáros föld közepére, akkor valószínűleg nem lesz kéznél 230 volt, de több kilóméter vezetéket sem rakok ki emiatt. Ezek alacsony fogyasztású eszközök, ezért akkumulátorról mennek, amit napelemről töltünk általában.

KiBu: Fogadóolalról hogy néz ki ez a történet?

Márton: Biztosítunk egy webes felületet, ahol folyamatosan követhető az adatforgalom, az oldal pedig tulajdonképpen bárki számára elérhető.

KiBu: Mindenki hozzáférhet a fényadatokhoz Soroksáron. Szinte egy köpönyeg.hu/Soroksár.

Márton: Igen. Aztán Excel formátumban le is töltheti és visszakövetheti a mintázatokat. 15 percenként küldenek magukról jelentést a szenzorok.

interjút készítette Német Szilvi
projektfelelős: Zubay Péter (SZIE), Makra Sándor (villamosmérnök, KiBu), Tóth Márton (KiBu)