اینترنت اشیا در کشاورزی هوشمند /

اینترنت اشیا در کشاورزی هوشمند

راهکار پلتفرم اینترنت اشیا در کشاورزی

در دنیای امروز اینترنت اشیا دستگاه­ های فیزیکی را قادر می‌سازد تا با دنیای دیجیتال ارتباط برقرار کنند، برخی از داده‌های اطراف خود را دریافت کنند و برای برنامه‌های که وظیفه تحلیل ‌آن‌ها را دارند ارسال کنند‌‌. این ترکیب هم‌افزا از حسگرها، دستگاه ­ها، شبکه­ ها و نرم‌افزارها، دنیای کاملاً جدیدی از فرصت‌ها، از شهرها و خانه‌های هوشمند گرفته تا مراقبت‌های بهداشتی و سلامتی را ایجاد می‌نماید و تقریبا در تمام صنایع ‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌می‌تواند به‌کارگرفته شود‌‌. ریشه اینترنت اشیاء اتصال است‌‌. از این رو یک بستر یا سکوی اینترنت اشیاء ‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌می‌تواند به سادگی یک زیرساخت نرم‌افزاری باشد که امکان اتصال بین اشیاء فیزیکی را فراهم می‌کند‌‌. در حالت پیشرفته‌تر، سکوی اینترنت اشیا به قابلیت‌هایی مانند هوش مصنوعی، یادگیری ماشین و واقعیت افزوده مجهز می‌گردد‌‌.

امروزه برای تولید محصولات کشاورزی بیشتر با هزینه‌های پایین‌تر و مصرف بهینه منابع از اینترنت اشیا (IoT) استفاده می‌شود.اینترنت اشیا در کشاورزی هوشمند از راه‌اندازی یک راهکار هوشمند و جامع تا تولید یک سنسور خاص برای بازار ایفای نقش می کند.وضعیت گلخانه‌ها و مزارع، دما، رطوبت هوا، سیستم آبیاری، نور مصنوعی، مه پاش، چراغ اعلان درب، چراغ اعلان مخزن و… با استفاده از سنسور‌ها دریافت می شود و به سکوی ابری اینترنت اشیا ارسال می‌شود و پس از بررسی موارد، عملگر‌ها با توجه به شرایط از پیش تعیین شده آغاز به فعالیت می‌نمایند.با نصب سنسورها در زمین، شرایط خاک مانند میزان رطوبت و نیتروژن به‌صورت مستمر پایش شده و به‌صورت روزانه به کشاورزان اطلاعاتی در خصوص میزان آبیاری و کود دهی مورد نیاز ارسال می‌شود. تجهیزات سکوی اینترنت اشیا سناریو‌پذیر هستند. یعنی ‌می‌توانند بر اساس استراتژی “اگر چنین شد، چنان شود” (If This Then That) کارها را انجام دهند. به‌طور مثال، ‌می‌توانید این سناریو را در حافظه‌ی سیستم آبیاری هوشمند ثبت کنید که اگر تابش آفتاب در یک روز بسیار شدید شد، به گیاه های بامبو آب ‌بیش‌تری بدهد.ارزشی که اینترنت اشیا ایجاد می‌کند تقریبا ۴/ ۱۴ هزار میلیارد دلار است و استارتاپ های بسیاری در سراسر جهان در این حوزه فعال هستند. به مدد اینترنت اشیا در کشاورزی هوشمند و پیاده‌سازی حسگرها و تجهیزات ‌می‌توان فرآیند جمع‌آوری، نظارت و توزیع عمومی منابع کشاورزی را تسهیل و به‌راحتی مدیریت نمود. حسگرهایی که به نحوی استراتژیک در زمین کشاورزی نصب شده‌اند به همراه فناوری‌های تشخیص تصویر(Image Recognition) به کشاورزان این امکان را می‌دهند تا از هر جایی از جهان کشت خود را مشاهده و مدیریت کنند. این حسگرها اطلاعات لحظه‌ای را به کشاورزان ارسال می‌کنند و براساس این اطلاعات کشاورزان ‌می‌توانند اقدامات مناسبی را برای کشت خود انجام دهند. این کار ضمن کاهش ضایعات، منجر به افزایش جدی تولید غذا خواهد شد. یعنی دقیقا چیزی که این بخش به آن نیاز دارد و این حسگرها تجربه‌ خرابی ماشین‌آلات کشاورزی را به شدت کاهش می‌دهند.در حال حاضر، کشاورزان باید محصول بیشتری را با توجه به فرسایش خاک، کاهش دسترسی به زمین و افزایش نوسان هوا پرورش دهند. اما، کشاورزی با استفاده از اینترنت اشیا به کشاورزان اجازه می‌دهد تا محصولات و شرایط خود را در زمان واقعی کنترل کنند. آنها می‌توانند مسائل را پیش از وقوع، پیش‌بینی نمایند و در مورد چگونگی اجتناب از آنها آگاهانه تصمیم بگیرند.

سیستم آبیاری هوشمند را ‌می‌توان پرکاربردترین و جالب ترین گجت اینترنت اشیا در کشاورزی هوشمند دانست. این سیستم قابلیت آن را دارد تا میزان رطوبت خاک را سنجیده و در صورت لزوم و به اندازه‌ی مورد نیاز، خاک را آبیاری نماید. سیستم آبیاری هوشمند وظیفه‌ی کوددهی هوشمند خاک را در کنار آبیاری به دوش می‌کشد و هر دو را بی نقص و بدون نیاز به دخالت دست انجام می‌دهد. حتی ‌می‌تواند به سیستم هواشناسی نیز متصل شود و با توجه به شرایط جوی‌، عملیات آبیاری صورت گیرد. به‌روزرسانی سیستم‌های آبیاری هوشمند باعث کاهش مصرف آب می‌شود.یک سیستم آبیاری هوشمند و قابل برنامه‌ریزی دارای سیستم‌های تنظیم زمان است و به‌طور خودکار خاموش و روشن می‌شود. این سیستم‌ها دارای تجهیزاتی هستند که در زمان بارش باران، مانع از کار آب‌پاش‌ها می‌شوند. آبیاری هوشمند شامل توانایی نظارت بر شرایط آب و هوایی محلی و سطح رطوبت زمین است. در واقع سیستم‌های آبیاری هوشمند برنامه‌های آبیاری خودکاری را با توجه به نیاز واقعی چمن تنظیم می‌کنند. فناوری آبیاری هوشمند روی سیستم‌های آبیاری نصب می‌شود و مصرف آب را بین۲۰ تا ‌‌۴۰ درصد کاهش می‌دهد. سیستم‌های آبیاری هوشمند به WiFi متصل هستند و ‌می‌توانند با یک دستگاه هوشمندکنترل شوند.لتالا

تراکتور های زمین های کشاورزی به اینترنت متصل می شوند. تراکتورهای بدون سرنشین شبیه به اتومبیل‌های هوشمند اقدامات کشاورزی را با استفاده از تحلیل داده‌ها انجام می‌دهند. کشاورز ‌می‌تواند برای انجام کارهای دیگر آزاد باشد. همه این موارد به کشاورزان در بهبود عملکرد و بازده بهتر کمک خواهد کرد و با نصب ابزارهای اینترنت اشیا در حوزه کشاورزی ‌می‌توان به رشد ۲۰ درصدی در سال رسید.طراحی سیستم هدایت تراکتورهـا از طریـق GPS و از راه دور انجام می‌‌شود. برای این منظور کاربر ابتدا باید نرم‌افزاری که در سکوی اینترنت اشیا در دسترس است را دانلود و نصب کند و سپس در آن ابعاد، موقعیت، نوع محصول و سایر اطلاعات زمین‌‌های کشاورزی و همچنین تراکتورهای خود را وارد نماید. سپس رهیاب را به تراکتور متصل نموده و ایستگاه مبدا رهیابی در زمین مد نظر تنظیم می‌‌شود تا ازطریق ارتباط و مقایسه موقعیت مکانی بین سیستم رهیاب و ایستگاه مبدا و همچنین نقشه‌ی از پیش وارد شده، مسیر دقیق حرکت تراکتورها برای پوشش کامل مزرعه به راننده‌ی تراکتور نشان داده شود. برای برخی تراکتورها، امکان فرمان خودکار نیز وجود دارد که با نصب آن به جای فرمان اصلی تراکتور، امکان مسیریابی و حرکت خودکار تراکتورها در مسیرهای از پیش تعیین شده به وجود می‌‌آید.

آب و هوا مقوله ای بسیار مهم و حیاتی در کشاورزی است. داشتن دانش نادرست در مورد آب و هوا، کمیت و کیفیت تولید محصول را به شدت تحت تاثیر قرار می دهد. اینترنت اشیا این امکان را می دهد که با استفاده از حسگرهایی که در داخل و خارج از مزارع قرار می گیرند کشاورز از شرایط آب و هوایی در زمان واقعی مطلع شود.  مهم‌ترین مورد برای کشاورزان، این است که بدانند یک گیاه در چه آب و هوایی امکان رشد دارد؛ چرا که هرگونه اشتباه در این زمینه ممکن است خسارت مالی زیادی وارد کند. راه کارهای اینترنت اشیا به کشاورزان کمک می‌کنند که اطلاعات لحظه‌ای راجع به آب و هوای محیط داشته باشند و بر اساس آن برای کاشت محصول و سایر اقدامات کشاورزی تصمیم بگیرند.اکوسیستم اینترنت اشیا بر پایه سنسورها است و این سنسورها می‌توانند در زمینه تغییرات آب و هوایی پیش‌بینی‌هایی را انجام دهند. به این ترتیب، کشاورز همیشه یک قدم جلوتر از اتفاقاتی مانند باران ناگهانی و سرمای بیش از اندازه و … است.

حشرات زیادی مانند ملخ‌ها هر ساله به مزارع حمله می‌کنند و محصولات کشاورزی را می‌خورند. دسترسي به اطلاعات قابل پيش‌بيني از نحوه رفتار پشه‌ها و ملخ‌ها و آفات محصول، ابزاري قوي براي تکنيسين‌ها و کشاورزان محسوب مي شود تا بتوانند مقابله با اين نوع آفت که در اقتصاد کشاورزي بسيار تاثيرگذار است را مديريت کنند.کشاورزان ابر داده‌ها (Big Data) را توسط شبکه اطلاعات و حفاظت کشاورزي جمع‌آوري مي‌کنند و با تحليل و آناليز آن از طريق هوش مصنوعي و با کمک تکنيک ماشين يادگيري، مي‌توانند رفتار اين پشه‌ها و ملخ‌ها را تا 4 هفته بعد پيش‌بيني کنند. به اين ترتيب با شناسايي مناطقي که بيشتر در معرض خطر قرار دارد و روزهايي که احتمال حمله اين آفات و پشه‌ها بيشتر مي‌شود، کشاورزان مي‌‌توانند تصميمات بهتري بگيرند.

با ساخت گلخانه‌های هوشمند و زیر کشت بردن ‌‌آن‌ها ‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌می‌توان مصرف آب را از ۸۰ درصد‌‌ به ۵۰ درصد‌‌ کاهش داد‌‌. یک گلخانه هوشمند از تجهیزات مختلفی استفاده می‌نماید تا تمامی فاکتورهای مؤثر بر روی پرورش محصولات را کنترل و مدیریت کند‌‌. رطوبت خاک، رطوبت محیط، دمای داخل گلخانه، شدت نور، PH، میزان مه و عوامل این چنینی همگی توسط یک سیستم گلخانه هوشمند کنترل می‌شوند‌‌. هر سیستم کنترل هوشمند از مجموعه‌ای از حسگرها تشکیل شده است که اطلاعات مختلف را جمع‌آوری می‌کند و ‌آن‌ها را به مرکز کنترل ارسال می‌کنند تا مطابق با تنظیمات انجام شده شرایط محیطی لازم فراهم شود‌‌ و با توجه به شرایط عملگر‌ها فعالیت داشته باشند‌‌. زمانی‌که از یک سیستم کنترل هوشمند برای گلخانه استفاده می‌شود سیستم متناسب با نیازهای گیاهان خود تنظیم می‌شود‌‌. هر سیستم دارای انواع مختلفی از جدول‌های زمان‌بندی و برنامه‌های آبیاری است که ‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌می‌توانند به اندازه نیاز گیاهان آبیاری شود‌‌. حتی ‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌می‌توان سیستم را به گونه‌ای تنظیم نمود که هر قسمت از گلخانه به یک شکل آبیاری شود‌‌. این مسئله به نوع گیاهانی که در داخل گلخانه پرورش می‌یابند بستگی دارد‌‌. قابلیت زمان‌بندی تجهیزات گلخانه هوشمند مزیتی فراتر از کنترل از راه دور است‌‌. با این قابلیت، فراموشی خاموش یا روشن کردن تجهیزات اهمیتی ندارد‌‌. تمامی تجهیزات و سیستم‌های هوشمند به‌صورت خودکار و طبق برنامه‌ی تعیین شده کارها را پیش می‌برند‌‌. با انتقال اطلاعات و پارامترهای گلخانه به فضای ابری علاوه بر ذخیره‌سازی داده‌ها ‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌می‌توان بر روی ‌آن‌ها تجزیه و تحلیل انجام نمود و نتایج آن برای عملکرد بهتر اعمال گردد‌‌. پردازش داده‌ها بر روی کلود (رایانش ابری) بسیار دقیق‌تر ارزان‌تر، قوی‌تر و انعطاف‎ پذیرتر می‌باشد‌‌.

آبیاری هوشمند

سیستم آبیاری هوشمند را ‌می‌توان پرکاربردترین و جالب ترین گجت اینترنت اشیا در کشاورزی هوشمند دانست. این سیستم قابلیت آن را دارد تا میزان رطوبت خاک را سنجیده و در صورت لزوم و به اندازه‌ی مورد نیاز، خاک را آبیاری نماید. سیستم آبیاری هوشمند وظیفه‌ی کوددهی هوشمند خاک را در کنار آبیاری به دوش می‌کشد و هر دو را بی نقص و بدون نیاز به دخالت دست انجام می‌دهد. حتی ‌می‌تواند به سیستم هواشناسی نیز متصل شود و با توجه به شرایط جوی‌، عملیات آبیاری صورت گیرد. به‌روزرسانی سیستم‌های آبیاری هوشمند باعث کاهش مصرف آب می‌شود.یک سیستم آبیاری هوشمند و قابل برنامه‌ریزی دارای سیستم‌های تنظیم زمان است و به‌طور خودکار خاموش و روشن می‌شود. این سیستم‌ها دارای تجهیزاتی هستند که در زمان بارش باران، مانع از کار آب‌پاش‌ها می‌شوند. آبیاری هوشمند شامل توانایی نظارت بر شرایط آب و هوایی محلی و سطح رطوبت زمین است. در واقع سیستم‌های آبیاری هوشمند برنامه‌های آبیاری خودکاری را با توجه به نیاز واقعی چمن تنظیم می‌کنند. فناوری آبیاری هوشمند روی سیستم‌های آبیاری نصب می‌شود و مصرف آب را بین۲۰ تا ‌‌۴۰ درصد کاهش می‌دهد. سیستم‌های آبیاری هوشمند به WiFi متصل هستند و ‌می‌توانند با یک دستگاه هوشمندکنترل شوند.لتالا

تراکتور هوشمند

تراکتور های زمین های کشاورزی به اینترنت متصل می شوند. تراکتورهای بدون سرنشین شبیه به اتومبیل‌های هوشمند اقدامات کشاورزی را با استفاده از تحلیل داده‌ها انجام می‌دهند. کشاورز ‌می‌تواند برای انجام کارهای دیگر آزاد باشد. همه این موارد به کشاورزان در بهبود عملکرد و بازده بهتر کمک خواهد کرد و با نصب ابزارهای اینترنت اشیا در حوزه کشاورزی ‌می‌توان به رشد ۲۰ درصدی در سال رسید.طراحی سیستم هدایت تراکتورهـا از طریـق GPS و از راه دور انجام می‌‌شود. برای این منظور کاربر ابتدا باید نرم‌افزاری که در سکوی اینترنت اشیا در دسترس است را دانلود و نصب کند و سپس در آن ابعاد، موقعیت، نوع محصول و سایر اطلاعات زمین‌‌های کشاورزی و همچنین تراکتورهای خود را وارد نماید. سپس رهیاب را به تراکتور متصل نموده و ایستگاه مبدا رهیابی در زمین مد نظر تنظیم می‌‌شود تا ازطریق ارتباط و مقایسه موقعیت مکانی بین سیستم رهیاب و ایستگاه مبدا و همچنین نقشه‌ی از پیش وارد شده، مسیر دقیق حرکت تراکتورها برای پوشش کامل مزرعه به راننده‌ی تراکتور نشان داده شود. برای برخی تراکتورها، امکان فرمان خودکار نیز وجود دارد که با نصب آن به جای فرمان اصلی تراکتور، امکان مسیریابی و حرکت خودکار تراکتورها در مسیرهای از پیش تعیین شده به وجود می‌‌آید.

پایش شرایط

آب و هوا مقوله ای بسیار مهم و حیاتی در کشاورزی است. داشتن دانش نادرست در مورد آب و هوا، کمیت و کیفیت تولید محصول را به شدت تحت تاثیر قرار می دهد. اینترنت اشیا این امکان را می دهد که با استفاده از حسگرهایی که در داخل و خارج از مزارع قرار می گیرند کشاورز از شرایط آب و هوایی در زمان واقعی مطلع شود.  مهم‌ترین مورد برای کشاورزان، این است که بدانند یک گیاه در چه آب و هوایی امکان رشد دارد؛ چرا که هرگونه اشتباه در این زمینه ممکن است خسارت مالی زیادی وارد کند. راه کارهای اینترنت اشیا به کشاورزان کمک می‌کنند که اطلاعات لحظه‌ای راجع به آب و هوای محیط داشته باشند و بر اساس آن برای کاشت محصول و سایر اقدامات کشاورزی تصمیم بگیرند.اکوسیستم اینترنت اشیا بر پایه سنسورها است و این سنسورها می‌توانند در زمینه تغییرات آب و هوایی پیش‌بینی‌هایی را انجام دهند. به این ترتیب، کشاورز همیشه یک قدم جلوتر از اتفاقاتی مانند باران ناگهانی و سرمای بیش از اندازه و … است.

حشرات زیادی مانند ملخ‌ها هر ساله به مزارع حمله می‌کنند و محصولات کشاورزی را می‌خورند. دسترسي به اطلاعات قابل پيش‌بيني از نحوه رفتار پشه‌ها و ملخ‌ها و آفات محصول، ابزاري قوي براي تکنيسين‌ها و کشاورزان محسوب مي شود تا بتوانند مقابله با اين نوع آفت که در اقتصاد کشاورزي بسيار تاثيرگذار است را مديريت کنند.کشاورزان ابر داده‌ها (Big Data) را توسط شبکه اطلاعات و حفاظت کشاورزي جمع‌آوري مي‌کنند و با تحليل و آناليز آن از طريق هوش مصنوعي و با کمک تکنيک ماشين يادگيري، مي‌توانند رفتار اين پشه‌ها و ملخ‌ها را تا 4 هفته بعد پيش‌بيني کنند. به اين ترتيب با شناسايي مناطقي که بيشتر در معرض خطر قرار دارد و روزهايي که احتمال حمله اين آفات و پشه‌ها بيشتر مي‌شود، کشاورزان مي‌‌توانند تصميمات بهتري بگيرند.

گلخانه هوشمند

با ساخت گلخانه‌های هوشمند و زیر کشت بردن ‌‌آن‌ها ‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌می‌توان مصرف آب را از ۸۰ درصد‌‌ به ۵۰ درصد‌‌ کاهش داد‌‌. یک گلخانه هوشمند از تجهیزات مختلفی استفاده می‌نماید تا تمامی فاکتورهای مؤثر بر روی پرورش محصولات را کنترل و مدیریت کند‌‌. رطوبت خاک، رطوبت محیط، دمای داخل گلخانه، شدت نور، PH، میزان مه و عوامل این چنینی همگی توسط یک سیستم گلخانه هوشمند کنترل می‌شوند‌‌. هر سیستم کنترل هوشمند از مجموعه‌ای از حسگرها تشکیل شده است که اطلاعات مختلف را جمع‌آوری می‌کند و ‌آن‌ها را به مرکز کنترل ارسال می‌کنند تا مطابق با تنظیمات انجام شده شرایط محیطی لازم فراهم شود‌‌ و با توجه به شرایط عملگر‌ها فعالیت داشته باشند‌‌. زمانی‌که از یک سیستم کنترل هوشمند برای گلخانه استفاده می‌شود سیستم متناسب با نیازهای گیاهان خود تنظیم می‌شود‌‌. هر سیستم دارای انواع مختلفی از جدول‌های زمان‌بندی و برنامه‌های آبیاری است که ‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌می‌توانند به اندازه نیاز گیاهان آبیاری شود‌‌. حتی ‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌می‌توان سیستم را به گونه‌ای تنظیم نمود که هر قسمت از گلخانه به یک شکل آبیاری شود‌‌. این مسئله به نوع گیاهانی که در داخل گلخانه پرورش می‌یابند بستگی دارد‌‌. قابلیت زمان‌بندی تجهیزات گلخانه هوشمند مزیتی فراتر از کنترل از راه دور است‌‌. با این قابلیت، فراموشی خاموش یا روشن کردن تجهیزات اهمیتی ندارد‌‌. تمامی تجهیزات و سیستم‌های هوشمند به‌صورت خودکار و طبق برنامه‌ی تعیین شده کارها را پیش می‌برند‌‌. با انتقال اطلاعات و پارامترهای گلخانه به فضای ابری علاوه بر ذخیره‌سازی داده‌ها ‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌می‌توان بر روی ‌آن‌ها تجزیه و تحلیل انجام نمود و نتایج آن برای عملکرد بهتر اعمال گردد‌‌. پردازش داده‌ها بر روی کلود (رایانش ابری) بسیار دقیق‌تر ارزان‌تر، قوی‌تر و انعطاف‎ پذیرتر می‌باشد‌‌.