André van der Wurff: “Bij autonome sturing komt heel wat kijken”

In PPS Grenswaarden Waterkwaliteit worden een meetsysteem en stuurmodel ontwikkeld voor het beheersen van de waterkwaliteit in recirculatiesystemen. Hiermee zijn de gewasgroei en plantgezondheid bij toenemend hergebruik van water beter te begrijpen en te waarborgen. Om de link tussen waterkwaliteit en de plant te begrijpen wordt een brede range aan sensoren ingezet, analysesoftware om verbanden te vinden en algoritmen om meetwaarden snel te vertalen in stuuracties voor waterbehandeling. “Het is een complex geheel, dat telkens nieuwe uitdagingen aan het licht brengt”, vertelt projectleider André van der Wurff.

PPS Grenswaarden Waterkwaliteit is gestart in 2022 en borduurt voort op het project Waterkwaliteit snel in beeld. Daarin is een mobiele meetunit met sensoren ontwikkeld die telers realtime inzicht biedt in kwaliteitsparameters van het gietwater, zoals het zuurstofgehalte, (ophopingen van) organische stoffen, redox potentiaal en hoeveelheid microbiologie en algen.

“Sensoren zien veel sneller dan mensen wat er in watersystemen gebeurt en hoe planten daar op reageren. In dit nieuwe project willen we het waterzijdige meetsysteem koppelen aan sensoren die de plantgezondheid kunnen meten”, zegt André van der Wurff van Normec Groen Agro Control namens het consortium. Het onderzoek wordt uitgevoerd door  KWR, en Stichting Control in Food & Flowers..

Waterkwaliteit en gewasprestaties
Om die koppeling te maken, is inzicht nodig in de relatie tussen gewasprestaties en waterkwaliteitsparameters. “Daarvoor dient het instrumentarium te worden uitgebreid met plantsensoren, analysesoftware en een databank, die tezamen de basis vormen om betrouwbare metingen te verkrijgen, die juist te interpreteren én direct te vertalen naar stuuracties voor waterbehandeling. Niet alle sensoren zijn direct inpasbaar in een centraal systeem. Bij het inzetten van alle sensoren komt veel kijken, meer dan we aanvankelijk dachten.”

Van der Wurff twijfelt er niet aan dat het doel uiteindelijk gerealiseerd zal worden, maar stelt tegelijkertijd vast dat er veel tijd, commitment en samenwerking nodig is om alles op elkaar aan te laten sluiten tot een robuust en betrouwbaar geheel. Er zijn meetopstellingen gerealiseerd bij Tomato World, phalaenopsiskwekerij Levoplant BV en plantenkwekerij Van Geest, zodat er in drie gewasgroepen ervaring wordt opgebouwd.

Uitdagingen en hindernissen
De projectleider merkt op dat de onderzoekers en partners heel wat uitdagingen en hindernissen zijn tegengekomen. “We passen heel veel sensoren toe, die niet allemaal ‘plug & play’ zijn”, legt hij uit. “Bij sommige duurt het wat langer voordat de analyseresultaten centraal beschikbaar zijn. Vaak is er eerst een vertaalslag nodig via algoritmen van de leveranciers. Wat het nog complexer maakt, is dat metingen aan planten worden beïnvloed door gewashandelingen, zoals oogsten of bladplukken. Daarvoor moeten de data gecorrigeerd worden. Op termijn dient ook dat automatisch en foutloos te gebeuren.”

Langdurige registratie van sensordata – Van der Wurff streeft naar minimaal zeven weken – draagt bij aan een beter inzicht in de geheimen van verantwoord hergebruik van water. “Dan kunnen we oorzaak en gevolg echt aan elkaar koppelen”, verwacht hij.

AI model in aanbouw
Met meerdere meetopstellingen per locatie levert iedere meetcyclus meer dan 300 signalen op die via de dataplatforms iedere vijf minuten verwerkt moeten worden en die zijn daar standaard nog niet op berekend.

“Kortom, er is nog een lange weg te gaan voordat er sprake is van goede, consistente metingen, geautomatiseerde datachecks, realtime verwerking en een snelle, volledig geautomatiseerde aansturing van de waterbehandeling, waarvoor KWR samen met SCFF een AI-model bouwt”, vat Van der Wurff samen. “Dat neemt niet weg dat we stap voor stap vooruitgang boeken. De teeltbedrijven geven veel ondersteuning, ondanks het feit dat ze niet voor dergelijke proeven zijn ingericht en druk zijn met hun dagelijkse werkzaamheden.”

Zuurstofrijk water
Naast de praktijkproeven vinden er bij SCFF in Delfgauw proeven plaats met kwalitatief slecht en goed water, zodat er ook langs die weg kennis, ervaring en datahistorie wordt opgebouwd. Bovendien kunnen gecontroleerde experimenten eventuele ruis door sporadisch optredende, onbekende problemen in praktijksituaties ondervangen.

“Een eenvoudige waterbehandeling waarvan we structureel positieve effecten zien, is het inbrengen van extra zuurstof in de dagvoorraad”, zegt de projectleider tot besluit. “Dit wordt verzorgt door projectpartner Agrona. In de praktijk zijn er vaak momenten waarop veel zuurstof aan het water wordt onttrokken onder invloed van micro-organismen. Het structureel beluchten van water zorgt ervoor dat je qua zuurstof minder snel beneden de kritische waarde komt voor een gezonde wortelactiviteit.

PPS Grenswaarden Waterkwaliteit wordt gefinancierd en mede mogelijk gemaakt door de Topsector Water & Maritime, Topsector Tuinbouw & Uitgangsmaterialen, Stichting Kennis in je Kas (KIJK), Plantum, Stimuleringsbudget Emissiebeperking Glastuinbouw (stowa), LetsGrow, Glastuinbouw Nederland, Normec Groen Agro Control, Sendot, Vivent Biosensors, en Agrona. Het project wordt uitgevoerd door Stichting Control in Food & Flowers, Stichting Tomato World en KWR Water Research Institute.

Gerelateerd onderzoek

•  Grenswaarden Waterkwaliteit Lopend