Proeftuin voor innovatie: sensortechnologie in de glastuinbouw

De Nederlandse glastuinbouw loopt wereldwijd voorop in het verduurzamen van gewasproductie. Toch blijven telers zoeken naar innovaties om hun werkwijze te verbeteren. In het project Gewasgroei Goed Gemeten (GeGoGe) onderzochten de lectoraten Smart Sensor Systems en Fotonica van De Haagse Hogeschool twee jaar lang nieuwe technologieën voor de teeltbouw. De uitkomst? Een veelbelovende proeftuin met talloze mogelijkheden.

De glastuinbouw vroeg om onderzoek naar de inzet van sensoren en data-analyse om de groei en opbrengst van gewassen beter te kunnen sturen. Samen met Hogeschool Inholland, Lentiz MBO en diverse toeleveranciers en telers uit de regio Westland gingen de twee lectoraten van het Centre of Expertise Digital Operations & Finance deze uitdaging aan.

Een samenwerking tussen mbo en hbo

Binnen het project verliep de afstemming tussen mbo- en hbo-studenten uitstekend. De mbo-studenten van Lentiz verzorgden de gewassen, monitorden het klimaat en voerden handmatige gewasregistraties uit in de circulaire kas. Ondertussen vergeleken onderzoekers en studenten van Inholland handmatige en sensor-metingen met elkaar, om zo een machine learning-model op te stellen dat de sapstroom kan voorspellen. Aerts: “Onze lectoraten van De Haagse Hogeschool richtten zich vooral op de ontwikkeling van contactloze sensoren om de stengeldikte, kopdikte en Leaf Area Index (LAI) te meten. Veel mbo'ers werken in de glastuinbouw en maakten via dit project kennis met sensortechnologie en dataverzameling. Ook nu het project is afgerond, blijven we samenwerken. In de beroepspraktijk werken mbo’ers en hbo’ers immers ook samen.”

Van tomatenplanten tot virtual reality

De tomatenplant stond centraal in het onderzoek. Voor tomatenteelt is de dikte van de stengel op het groeipunt, ongeveer 30 cm onder de top, cruciaal. Hier werd een kopdiktemeter voor ontwikkeld: een sensor die de stengeldikte meet zonder het gewas te beschadigen of zelfs aan te raken. Een optische schuifmaat, gebaseerd op een laser en een goedkope Pi-cameramodule, leverde in goede omstandigheden betrouwbare en nauwkeurige metingen op en bleek bovendien betaalbaar. Daarnaast werd de Leaf Area Index (LAI) onderzocht, oftewel de bladoppervlakte-index. Met behulp van een 3D-camera werden RGB-beelden gecombineerd met afstandsmetingen. De onderzoekers ontwikkelden algoritmen voor bladherkenning bij tomaten, wat leidde tot een interessant alternatief voor de huidige handmatige metingen. Een bijzondere toepassing is Gaussian Platting: een geavanceerde techniek waarmee bewegende beelden omgezet worden in een 3D-model. “Telers kunnen zo in een virtual reality omgeving door hun kas lopen en gewassen op afstand inspecteren”, legt Aerts uit. “Een prachtig voorbeeld van toegepast onderzoek!”

Optische technieken voor stengelmetingen

Het lectoraat Fotonica vond een innovatieve oplossing voor het meten van de stengeldikte tijdens de groei. Een lichtbundel wordt op de stengel geschenen en een sensor meet de schaduw van deze bundel om de dikte te bepalen. Het eerste prototype blijkt even nauwkeurige metingen op te leveren als de commerciële sensoren gebruikt in het project. Er wordt nu verder aan gewerkt om de sensor ook commercieel interessant te maken. 

De weg vooruit

Het tweejarige project leverde niet alleen veelbelovende technologieën op, maar ook een versterking van het onderzoeks- en praktijknetwerk. Tijdens het project was er intensief overleg met telers om de onderzoeksrichtingen te verfijnen. Hun praktijkervaringen en inzichten speelden daarbij een belangrijke rol. Net als de input van de vele praktijkpartners die bij dit project betrokken waren. De volgende stap is verdere ontwikkeling en praktijkonderzoek. “Voor studenten van bijvoorbeeld de master Next Level Engineering liggen volop kansen om verder te werken aan concrete oplossingen,” zegt Aerts. “Daarnaast lopen nu meer studenten stage in de glastuinbouw, zoals bij Tomatoworld. Docenten nemen de onderzoeksresultaten mee in hun lessen.”

Grote potentie

De toepassing van sensortechnologie in de glastuinbouw heeft grote potentie. “We zitten dicht bij verschillende technieken die breed inzetbaar kunnen zijn,” concludeert Aerts. “De toekomst ligt in data verzamelen, analyses maken, correlaties zoeken en voorspellingsmodellen ontwikkelen. Sensortechnologie kan op grote schaal worden ingezet in de sector. Uiteindelijk willen we een sensor ontwikkelen die zowel nauwkeurige metingen uitvoert als eenvoudig in gebruik is.”

Voorop in verduurzaming

Verdere automatisering draagt ook bij aan een schonere en efficiëntere teelt. Minder menselijke aanwezigheid in de kassen betekent minder risico op ziektes, wat de duurzaamheid van de sector verder versterkt. “Dit is pas het begin,” besluit Aerts. “De innovaties van vandaag zijn de standaard van morgen.”
 

Over het Centre of Expertise Digital Operations

De lectoraten Smart Sensor Systems en Fotonica zijn onderdeel van het Centre of Expertise Digital Operations & Finance. Wij doen praktijkgericht onderzoek en werken met digitale technologie aan een economie die deugt. Dat is voor ons een economie met een kleine ecologische voetafdruk. Een economie die zorgt voor een toekomst die inclusief, duurzaam en veerkrachtig is.

Het onderzoek sluit aan bij een van de overkoepelende thema’s van het Centre of Expertise Digital Operations & Finance: Data Driven Duurzaam. Binnen dit thema staan de kansen van data en technologie centraal. De focus ligt op het verzamelen, analyseren en toepassen van data om duurzaamheid te bevorderen en bedrijven te ondersteunen bij datagedreven besluitvorming.