یکی از مشکلات مهم در صنعت کشاورزی مشکلات مصرف آب است. امروزه بیش از 50 درصد از آب مصرفی در صنعت کشاورزی هدر میرود که این موضوع به علت ناکارآمدی روشها و سیستمهایی است که در آبیاری سنتی صنعت کشاورزی مورداستفاده قرار میگیرند. آبیاری هوشمند یک تکنولوژی و سیستم جدید برای آبیاری زمینهای کشاورزی است که میتواند برنامههای روزانه آبیاری را تنظیم کرده و بهصورت خودکار زمینهای کشاورزی و باغها را آبیاری کند.
این سیستمها قادر هستند تا موارد متعدد از جمله شرایط آبوهوایی، شرایط خاک، میزان تبخیر آب و مصرف آب گیاهان را بررسی کرده و برایناساس بهطور کاملا هوشمند برنامه آبیاری گیاهان را تنظیم کنند.
آشنایی با کشاورزی هوشمند
کشاورزی هوشمند یک مفهوم مدیریتی است که بر فراهمکردن زیرساختهای صنعت کشاورزی برای استفاده از تکنولوژیهای پیشرفته از جمله دادههای حجیم، فضای ابری، اینترنت اشیا و هوش مصنوعی تمرکز دارد تا بتواند از این تکنولوژیها در راستای ردیابی، نظارت، خودکارسازی فرایندها و تجزیه و تحلیل دادههای صنعت کشاورزی استفاده کند. تحول دیجیتال در کشاورزی با استفاده از نرمافزارهای مبتنی بر هوش مصنوعی و سنسورهای مربوط به اینترنت اشیا قابلانجام خواهد بود. از آنجایی که کشاورزی هوشمند روی جمع بزرگی از تکنولوژیهای مختلف تمرکز دارد امروزه تقاضا برای آن افزایش پیدا کرده است. با هوشمندسازی صنعت کشاورزی میتوان کیفیت و کمیت محصولات را افزایش داد و از آسیب رسیدن به محصولات نیز تا حد زیادی جلوگیری کرد.
مزارع هوشمند
مزارع هوشمند آن دسته از مزارعی هستند که در آنها از تکنولوژیهای نام برده شده در بخش قبلی استفاده میشود تا فرایندهای کشاورزی بهینهسازی شده و انتظار نتایج بهتری را از این فرایندها داشت. هوشمندسازی مزارع میتواند مزایای زیادی داشته باشد که از جمله این مزایا میتوان به کاهش هزینههای نگهداری از محصولات این مزارع، استفاده بهینه از زمان، کاشت و برداشت بهینه محصولات کشاورزی در این مزارع، بهبود کیفیت محصولات، جلوگیری از بیمار شدن محصولات کشاورزی و کاهش محصولات و … اشاره کرد. در این مزارع از تکنولوژیهای مربوط به آبیاری هوشمند نیز استفاده میشود که به کاهش مصرف آب و در نتیجه کاهش هزینهها کمک شایانی میکند.
گلخانه هوشمند
گلخانههای هوشمند گلخانههایی بسیار پیشرفته هستند که کیفیت محصولات تولید شده در آنها بسیار بالاست. در این گلخانهها از تکنولوژیها و حسگرهای مختلفی استفاده میشود تا عوامل مختلفی که روی کیفیت و کمیت محصولات تاثیرگذار هستند اندازهگیری و تنظیم شوند. از جمله مهمترین این عوامل میتوان به مواردی مانند میزان دما، میزان رطوبت موجود در هوا، میزان رطوبت موجود در خاک، میزان نور ورودی و نور دریافتی توسط گیاهان و … اشاره کرد. زمانی که تمامی این عوامل بادقت بالایی اندازهگیری و تنظیم میشوند میتوان انتظار عملکرد بهتری را از فرایندهای یک گلخانه هوشمند داشت و در نتیجه محصولات باکیفیتتر و بیشتری را برداشت کرد.
آبیاری هوشمند مزارع
آبیاری هوشمند اشاره به یک سیستم جامع دارد که میتواند عوامل مختلف را اندازهگیری کرده و برایناساس آبیاری محصولات کشاورزی را بهصورت خودکار انجام دهد. این سیستمها به شکلی طراحی شدهاند که بتوانند نیازهای محصولات کشاورزی را در لحظه تشخیص داده و عواملی از جمله میزان دما، میزان رطوبت خاک و هوا و … را بررسی کنند. به این ترتیب هرزمان که محصولات کشاورزی نیازمند آب باشند عملیات آبیاری آنها انجام میشود. استفاده از چنین سیستمی میتواند بهطور قابل توجهی مصرف آب در فضای باز و در زمینهای کشاورزی و مزارع را کاهش دهد.
در خصوص این سیستم باید به این نکته توجه داشت که برخلاف تجهیزات آبیاری سنتی که بر اساس یک برنامهریزی از پیش تعیین شده عملیات آبیاری را طی بازههای زمانی خاص انجام میدهند؛ این تکنولوژیهای جدید با در نظر گرفتن عواملی از جمله آب و هوا و میزان تبخیر آب عملیات آبیاری را انجام میدهند. همین موضوع نهتنها میتواند به کاهش مصرف آب کمک کند؛ بلکه به رشد هرچه بهتر گیاهان و محصولات کشاورزی و در نتیجه بازدهی بیشتر آنها نیز کمک شایانی خواهد کرد.
بهعنوانمثال زمانی که دمای هوای زمینهای کشاورزی و مزارع افزایش پیدا میکند یا اینکه بارندگی در منطقه کاهش پیدا میکند این سیستمها قادر هستند تا نحوه آبیاری گیاهان را به شکلی تنظیم کنند که گیاهان آب بیشتری را دریافت کنند. این در حالی است که با کاهش دما یا افزایش بارندگی در منطقه آبیاری این محصولات کشاورزی نیز کمتر میشود.
آبیاری هوشمند باغ
باغهایی که امروزه بهطور گسترده اقدام به تولید انواع میوه و سبزیجات میکنند یک مشکل بسیار رایج را تجربه میکنند که این مشکل، کمآبی است. کمآبی مشکلی است که در بسیاری از موارد میتواند چالشهای بسیار جدی را برای باغبانها به وجود بیاورد و در بسیاری از موارد غلبهکردن بر این مشکل کاری بسیار سخت و دشوار است. خوشبختانه امروزه با کمک تکنولوژیهایی که در حوزه آبیاری هوشمند طراحی و ساخته شدهاند میتوان بر این مشکل غلبه کرد. طبق نظرسنجیهایی که در این زمینه از میان باغبانها انجام شده است استفاده از این تکنولوژی میتواند بین 30 تا 50 درصد از مصرف آب باغها را کاهش داده و در هزینههای باغ صرفهجویی کند.
مزایا و ویژگیهای آبیاری هوشمند
آبیاری هوشمند با استفاده از سنسورهای مخصوصی انجام میشود که قادر هستند تا شرایط محیطی را بررسی کرده و برایناساس آبیاری را انجام دهند. اصلیترین ویژگی که این سیستم آبیاری دارد این است که در شرایط مختلف میتواند به شکلهای متفاوتی آبیاری را انجام دهد و در واقع شرایط آبیاری آن متغیر است. کاهش هزینهها و البته کاهش مصرف آب از جمله مهمترین مزایای آبیاری هوشمند به شمار میآید. از طرف دیگر چون دقت آبیاری در این روش بالاست میتوان انتظار داشت که محصولات کشاورزی دقیقا بهاندازه نیاز خود آب دریافت کنند و در نتیجه در شرایط بهتری رشد کنند.
مرطوب بودن همیشگی سطح گیاهان از جمله عوامل بسیار مهمی است که باعث میشود تا رشد محصولات کشاورزی بهینهسازی شود که این مسئله یک نتیجه کلی استفاده از سیستم آبیاری هوشمند به شمار میآید. یک نکته بسیار مهم در خصوص ویژگیها و مزایای این نوع آبیاری این است که میتوان تنها با استفاده از یک گوشی همراه یا تبلت نیز این عملیات را مدیریت کرد و نیازی به مراجعه حضوری کشاورزان به زمین کشاورزی وجود ندارد.
سیستمهایی که برای آبیاری بهصورت هوشمند مورداستفاده قرار میگیرند قادر هستند تا الگوهای آبیاری مخصوصی را برای بخشهای مختلف زمین کشاورزی تنظیم کنند که این میزان از کنترل و قابلیت تنظیم میتواند مزایای فراوانی را برای کشاورزان داشته باشد.
یک سیستم آبیاری هوشمند از چه اجزایی تشکیل شده است؟
دستگاههای کنترلکننده و سنسورها یکی از مهمترین اجزای یک سیستم آبیاری هوشمند به شمار میآیند. از طرف دیگر پدهای اختصاصی برای آنها وجود دارد که امکان اتصال این کنترلکنندهها به گوشیهای هوشمند را نیز فراهم میکنند. یک منبع آب از جمله مهمترین اجزایی است که در چنین سیستمی وجود دارد. معمولا یک شیر مخصوص به این منبع آب متصل میشود که با استفاده از فرمانهای خودکاری که دریافت میکند باز و بسته خواهد شد. از طرف دیگر در این سیستم آبیاری معمولا از لولههای کشاورزی مخصوص نیز استفاده میشود که هریک دارای آبپاشهای مخصوص به خود هستند و برای توزیع آب در بخشهای مختلف زمین کشاورزی مورداستفاده قرار میگیرند.
از طرف دیگر یک واحد پردازش اطلاعات نیز در چنین سیستمهایی وجود دارد. این واحد پردازش اطلاعات قادر است تا اطلاعاتی از جمله رطوبت خاک، میزان دمای محیط و … را از سنسورها و حسگرهای مخصوص دریافت کرده و با پردازش آنها مشخص کند که هر بخش از زمین کشاورزی در چه زمانی نیازمند آبیاری است. در ادامه با تشخیص این موضوع برنامهریزی برای آبیاری هر بخش انجام شده و دستورات و فرمانهای آن بهصورت مجزا به سیستمهای آبیاری ارسال میشود تا در زمان مشخص زمین آبیاری شود.
آبیاری هوشمند به چه شکل کار میکند؟
سیستمهای کنترلکننده نقش کلیدی و بسیار مهمی در نحوه کار سیستمهای هوشمند سازی آبیاری دارند. این کنترلکنندهها دارای حسگرهای پیشرفتهای هستند که میتوانند سطوح دما و رطوبت خاک را بررسی کرده و به این ترتیب هسته اصلی این سیستم را تشکیل میدهند. با در نظر گرفتن اطلاعات دریافت شده از این سیستم کنترلکننده و البته اطلاعاتی نظیر سرعت تبخیر آب و مواردی از این قبیل و البته شرایط آب و هوایی میتوان انتظار داشت که یک برنامه آبیاری کاملا بهینه برای گیاهان و محصولات کشاورزی ایجاد شود.
استفاده از تکنولوژی هوش مصنوعی در سیستمهای آبیاری بهصورت هوشمند باعث میشود تا این سیستمها بتوانند از دادههای تاریخی نیز استفاده کرده و در نتیجه برنامهریزیهای دقیقتر و بهینهتری را برای آبیاری زمینهای کشاورزی داشته باشند. بهطور کلی با استفاده از سنسورها و مواردی که بیان کردیم سیستم در یک لحظه خاص متوجه میشود که سطح آب موجود در خاک به زیر آستانهای که باید باشد رفته است و در این لحظه متوجه میشود که دوباره باید عملیات آبیاری را انجام دهد. یک نکته مهم درباره این سیستم سرعت بالای آن در تشخیص مشکلات آبیاری است که میتواند به رشد هرچه بهتر گیاهان نیز کمک کند.
خلاصه مطلب
آبیاری هوشمند یک سیستم بسیار جامع و کامل برای آبیاری زمینهای کشاورزی، گلخانهها و باغها است که میتواند به کاهش مصرف آب در صنعت کشاورزی کمک شایانی کند. در این هوشمندسازی آبیاری از تکنولوژیهایی نظیر دادههای حجیم، هوش مصنوعی، اینترنت اشیا و … استفاده میشود تا بتوان عواملی از قبیل دمای هوا، شرایط آب و هوایی، میزان رطوبت موجود در خاک، سرعت تبخیر آب و مواردی از این قبیل را تشخیص داد. به این ترتیب هر زمان که محصولات کشاورزی نیاز داشته باشند آبیاری خواهند شد و نیازی نیست که در بازههای زمانی ثابت و بدون احساس نیاز واقعی آبیاری شوند.