آينده پژوهي پلت فرم هاي مورد نياز كشاورزي ديجيتال

چکیده

با گسترش روزافزون شبکه‌ی اینترنت اشیاء (IoT)، تقریباً همه جنبه‌های زندگی ما، از جمله سلامتی و تناسب اندام، اتوماسیون منزل، ردیاب‌های خودرو و شهرهای هوشمند، تحت تأثیر قرار گرفته است. طبیعتاً حوزه‌ی کشاورزی نیز از این قاعده مستثنا نیست. کشاورزی در دهه‌های گذشته شاهد تحولات بسیاری از فن‌آوری‌ها بوده و بیشتر صنعتی و مبتنی بر فناوری شده است. با استفاده از وسایل مختلف کشاورزی هوشمند، کشاورزان کنترل بهتری در روند پرورش دام و رشد محصولات زراعی به‌دست آورده‌اند.
افزایش روزافزون تقاضا برای غذا، هم از نظر کمیت و هم از نظر کیفیت، مستلزم به‌کارگیری راه‌حل‌های تازه در بخش کشاورزی شده است.

مقدمه

کشاورزی هوشمند به شیوه‌ای نوین از کشت، نگهداری و برداشت محصولات کشاورزی و گیاهان مبتنی بر تکنولوژی و فرایندهای خودکار و هوشمند اشاره دارد. اگر این خودکار بودن درتصمیم گیری باشد به آن کشاورزی هوشمندانه گفته میشود و اگر در مورد سیستم های سنجش از راه دور و شیر برقی ها و کنترل کننده ها و… باشد اتوماسیون نام دارد. کشاورزی هوشمند شامل لایه‌های سخت‌افزاری و نرم‌افزاری است که با هدف بهینه‌سازی فرایندها و استفاده از منابع و بهره‌برداری مؤثر از فضای سبز و زمین‌هایکشاورزی و افزایش بهره وری از آب کشاورزی به یکدیگر متصل می‌شوند.
کشاورزی هوشمند می‌تواند نقش مهمی در امنیت غذایی و جلوگیری از اتلاف منابع داشته باشد. راهکارهای کشاورزی هوشمند در بخش اتوماسیون امروزه در بستر اینترنت اشیا طراحی و پیاده‌سازی می‌گردد و در بخش کشاورزی هوشمندانه و افزایش موثر سودآوری از آب بوسیله هوش مصنوعی انجام میگردد و نیازی به سخت افزار و سنسور و … ندارد.

نقش اینترنت اشیا در کشاورزی هوشمند چیست؟

اینترنت اشیا در کشاورزی بی‌ارتباط به کار مزرعه‌داری، جنگل‌داری و گلخانه‌ها نیست. پس می‌توان گفت هر جایی که تولیدات کشاورزی و یا کاشت گل و گیاه نقش دارد، اینترنت اشیا د ر کشاورزی می‌تواند امکانات و قابلیت‌های تازه‌ای بیفزاید. اساساً نقش اینترنت اشیا در کشاورزی افزایش بهره‌وری و راحت‌تر کردن کار تولیدات کشاورزی است.
کاربردهای اینترنت اشیا در کشاورزی
• مدیریت و ردیابی وسایل حمل و نقل کشاورزی از جمله تراکتورها
• تراکتورهای بدون سرنشین که قابلیت کنترل از راه دور را دارند.
• مانیتورینگ فضای ذخیره‌سازی مانند تانکرهای آب، سوخت و..
• ذخیره و تحلیل اطلاعات به دست آمده از سنسورها
• استفاده از هواپیماهای بدون سرنشین جهت بررسی زمین‌های کشاورزی
• سم‌پاشی به وسیله هواپیماهای بدون سرنشین
• بررسی خاک از نظر کود و میزان خشکی
• بررسی وضعیت هواشناسی

انواع سنسورهای به کار گرفته شده در کشاورزی هوشمند

سنسورها، قطعه‌های سخت‌افزاری کوچکی هستند که می‌توانند از سیستم‌های کنترلی به صورت ثابت یا متحرک قرار گیرند. مثلاً سنسورهایی که در ربات‌های آبیاری به کار می‌رود از نوع سنسورهایی هستند که در زمین زراعی حرکت می‌کنند و هر در هر جایی که گیاه روییده باشد؛ آبیاری انجام می‌شود.
یا سنسورهایی که به‌منظور تشخیص علف‌های هرز استفاده می‌شود؛ در ربات‌هایی استفاده می‌شود که در زمین کشاورزی حرکت می‌کنند. اما سنسورهای تشخیص رطوبت خاک، دمای محیط و ترکیبات معدنی خاک که به‌منظور نظارت بر عوامل محیطی فضای تحت کشت استفاده می‌شوند؛ عموماً ثابت هستند.

سنسورهای نظارت بر خاک

سنسورهای نظارت بر خاک اهمیت ویژه‌ای دارند. یکی از کاربردهای مهم IoT در کشاورزی، به‌کارگیری سنسورهایی است که شرایط نامتعادل بودن میزان اسید خاک را به کشاورزان هشدار می‌دهد. سیستم‌های نظارت بر خاک Cropx که شامل دو بخش سخت‌افزاری و نرم‌افزاری می‌باشند و رطوبت، دما و رسانایی الکتریکی خاک را اندازی گیری می‌کنند. IoT به کشاورزان هشدار می‌دهد که چه زمانی زمین به آبیاری نیاز دارد و یا چه زمانی بایستی کود مناسب به زمین برسد.

سنسورهای نظارت بر آب و هوا

احتمالاً محبوب‌ترین وسایل کشاورزی هوشمند ایستگاه‌های آب و هوایی است که سنسورهای مختلف کشاورزی هوشمند را با هم ترکیب می‌کند. شبکه‌ی IoT در کشاورزی، داده‌های مختلفی را از محیط جمع‌آوری می‌کند. از اندازه‌گیری ارائه‌شده می‌توان برای پیش‌بینی شرایط آب و هوایی، و درنتیجه انتخاب محصولات مناسب با آن شرایط آب و هوایی و اقدامات لازم جهت بهبود ظرفیت کاشت محصولات استفاده کرد.

سنسورهای کنترل‌کننده آبپاش و نور

این گونه سنسورها در محیط‌های گلخانه‌ای کاربرد زیادی دارند. اینترنت اشیا در کشاورزی به وسیله سنسورها، نور و آب را کنترل کرده و محیط گلخانه را به بالاترین حد بازدهی می‌رساند.

سیستم‌های اعلام حریق بی‌سیم

در این سیستم تمام عناصر بکار گرفته شده در سامانه اعلام حریق، توسط یک کد یا آدرس مشخص می‌شوند و کنترل پنل، مکان یا محل وقوع آتش را بر اساس همان کد یا آدرس شناسایی می‌کند. به‌این‌ترتیب مکانی که آتش‌سوزی از آنجا شروع شده به سرعت شناسایی می‌شود. سیستم اعلام حریق آدرس پذیر، کیفیت فنی بالاتری دارد.

اتوماسیون چرخه تولید

با استفاده از دستگاه‌های هوشمند IoT می‌توان چندین فرآیند را در چرخه تولید به طور خودکار انجام داد. به‌عنوان‌مثال آبیاری، کود دهی یا کنترل آفات در یک سیستم اتوماسیون کشاورزی به‌راحتی قابل مدیریت است. کنترل بهتر بر روند تولید و حفظ استانداردهای بالاتر کیفیت محصول و ظرفیت رشد از طریق اتوماسیون امکان‌پذیر می‌شود.یک نوع دیگر از محصول IoT در کشاورزی مربوط به دستگاه‌های مدیریت محصول می‌باشد. کشاورزان می‌توانند ناباروری و یا کم باروری گیاهان و هرگونه ناهنجاری‌های گیاه را کنترل کنند تا به طور مؤثر از بروز هرگونه بیماری یا آلودگی که می‌تواند به عملکرد کار کشاورزی آسیب برساند، جلوگیری کنند.

IoT، کشاورزی را قابل پیش‌بینی‌تر می‌کند

اینترنت اشیا در کشاورزی باعث می‌شود فرآیندهای کاشت، داشت و برداشت اتوماسیون شود و پیش‌بینی بسیار از موقعیت‌ها امکان‌پذیر می‌شود. پیش‌بینی خشک بودن خاک، کنترل املاح کود، آبیاری به‌اندازه و پیش‌بینی مربوط به هواشناسی و … از جمله عواملی هستند که به کشاورزان در بهبود کارایی و افزایش راندمان در بسیاری از فعالیت‌هایشان کمک می‌کند. بخش کشاورزی تحت تأثیر فناوری سنسورهای بی‌سیم قرار گرفته است و انتظار می‌رود از طرف IoT به همان اندازه بهره‌مند شود. IoT در مدیریت و تجزیه‌وتحلیل اطلاعات به‌دست‌آمده از سنسورها نقش اساسی دارد.

نتیجه

کشاورزی هوشمند بیشتر برای نشان دادن کاربرد راه‌حل‌های IoT در کشاورزی استفاده می‌شود. به کارگیری راه‌حل‌های IoT برای کشاورزی به طور مداوم در حال رشد است. از آنجا که تکنولوژی و فناوری همچنان در حال رشد توسعه است، فرصت‌های فراوانی برای ایجاد مشاغل در زمینه اینترنت اشیا در کشاورزی، وجود خوهد داشت. ساختن محصولات IoT برای کشاورزی در سال‌های آینده می تواند تغییرات چشمگیری در این حوزه ایجاد کند. فن‌آوری‌ها و IoT پتانسیل تغییر و تحول در بخش‌های مختلف کشاورزی را دارند. ۵ راه وجود دارد که IoT می‌تواند کشاورزی را بهبود بخشد:
1. گسترش دیتاها و تعداد داده‌های جمع‌آوری‌شده توسط سنسورهای کشاورزی هوشمند
۲. کنترل بهتر بر فرآیندهای کشاورزی و در نتیجه کاهش ریسک
۳. مدیریت هزینه و کاهش ضایعات به لطف کنترل بر تولید
۴. افزایش بهره‌وری از طریق اتوماسیون فرآیند
۵. ارتقاء کیفیت و افزایش حجم محصولات
در نتیجه، همه این عوامل درنهایت می‌توانند منجر به درآمد بیشتر شوند. هر چه شبکه‌ی IoT گسترده‌تر شود، محصولات اینترنت اشیا کامل‌تر و با دقت‌تر می‌شوند. اینترنت اشیا مثل یک بچه رشد می‌کند و چیزهای جدید یاد می‌گیرد. اینترنت اشیا در کشاورزی پتانسیل پیشرفت و ایجاد شغل‌های جدید و دستگاه‌های جدید کشاورزی را دارد.
ازآنجایی‌که کشور ما دارای آب‌وهوای متنوعی است و البته خشکسالی یکی از دغدغه‌هایی است که هر کشاورزی را درگیر می‌کند؛ اینترنت اشیا در کشاورزی ایران نقش عمده‌ای داشته است.

منابع

نقش کشاورزی هوشمند در آینده زراعت جهان
سال انتشار: ۱۳۹۷
محل انتشار: چهارمین کنفرانس بین المللی یافته های نوین در علوم کشاورزی، منابع طبیعی و محیط زیست
زبان مقاله: فارسی
هوشمندسازی گلخانه به وسیله اینترنت چیزها مبتنی بر فضای رنگی Y CbCr
سال انتشار: ۱۳۹۹
سیستم آبیاری هوشمند، سیستم نوین آبیاری در کشاورزی
سال انتشار: ۱۳۹۹

محقق: سعید کلهری

 

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *