Ohjelmistokeskeinen automaatio peltojen vesitalouden hallinnassa

Abstract

Suomen ilmasto mahdollistaa kasvintuotannolle kohtuulliset olosuhteet. Ilmastomuutoksen yhteydessä ovat sääolojen ääri-ilmiöt lisääntyneet ja merkittävät kuivuusjaksot kasvukauden aikana pitkittyneet. Muutoksien vaikutukset Suomen peltojen tuotantokykyyn ja satovarmuuteen on tunnistettu ruokahuollon ja huoltovarmuuden kannalta merkittäviksi. Peltojen tuotantokykyä voidaan vaikeissa sääolosuhteissa parantaa peltojen vesitalouden hallintajärjestelmillä, joita toteutetaan mm. säätösalaojituksella ja salaojakastelujärjestelmillä, joilla parannetaan kasvien kasvuolosuhteita. Kyseisten järjestelmien hallinnassa sovelletaan nykyään pääosin kokemusperäistä tietoa sekä etäohjausta ja -valvontaa. Peltojen vesitalouden hallinnan automatisoinnilla voidaan parantaa säätösalaojakastelun toimintaa vaihtelevissa sääolosuhteissa sekä vähentää järjestelmän ylläpitoon ja valvontaan käytettävää työpanosta. Teollisuus 4.0, johon liittyvät muun muassa esineiden internet (IoT), teollinen esineiden internet (IIoT), pilvilaskenta ja koneoppiminen, mahdollistaa automaation tarvitseman tiedon reaaliaikaisen saatavuuden ja käsittelyn. Ohjelmistokeskeinen automaatio tuo IT-teknologian mahdollisuudet automaatiojärjestelmissä olevan tiedon käsittelyyn ja automaatiojärjestelmien ohjaukseen. IT-teknologian avulla voidaan mallintaa moniulotteisia kokonaisuuksia, joiden mallintaminen laiteläheisellä automaatiolla on ollut haastavaa tai jopa mahdotonta. Koneoppimisen ja tekoälyn hyödyntäminen tulee olemaan mukana myös vesitalouden hallinnassa, kun riittävän laadukasta tietoaineistoa on saatavilla esim. digitaalisen kaksosen mallintamiseksi. Tiedon keräämisen sekä tiedonsiirron ja -käsittelyn tehtäviin tarjoaa ohjelmistokeskeinen automaatio tehokkaita menetelmiä IT-teknologian avulla. Automaatiojärjestelmän ylläpito toimintaympäristössä, jossa sähkön saannin ja tietoliikenteen häiriöihin tulee varautua, on haasteellista. Peltojen vesitalouden hallinnan automatisoinnilla saavutettavat hyödyt järjestelmän toimivuuden sekä ylläpito- että valvontatyön osalta ovat kuitenkin merkittävästi automaatiojärjestelmän kehitystyötä ja käyttöönottoa suurempia.