نقش اینترنت اشیا در کشاورزی هوشمند

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. اینترنت اشیا (IoT) یک شبکه‌ی در حال رشد از فناوری است که قادر به ارائه راه‌حل‌های زیادی در جهت بهینه‌سازی صنعت کشاورزی است. علاوه بر این اینترنت اشیا در پرورش گل و گیاهان گلخانه‌ای در مقیاس کوچک‌تر و یا حتی پرورش گلدان‌های آپارتمانی نیز نقش دارد. اما در کشاورزی ما با زمین‌های وسیع تحت کشت مواجه هستیم که صرفه‌جویی در آبیاری، برداشت حداکثر محصول و هزینه‌های به‌کارگیری نیروی انسانی باعث پس‌انداز میلیاردها تومان خواهد شد. در این مقاله، بررسی کوتاهی از فن‌آوری های IoT اخیر، اینترنت اشیا در کشاورزی ایران و ارزش بالقوه IoT در آینده‌ی کشاورزی می‌پردازیم.

نقش اینترنت اشیا در کشاورزی هوشمند چیست؟

کشاورزی شامل بخش‌های گسترده‌ای است. بخشی از کشاورزی به تولید خوراک برای دام اختصاص دارد که به دامداری مرتبط است. بخشی از کشاورزی مربوط به تولید گیاهان روغنی است که اهمیت فراوانی دارد. بخش عمده‌ای از کشاورزی نیز مربوط به تولید میوه است که کشور ما از دیرباز در زمینه صادرات آن فعالیت داشته است. 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.

• 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

• مانیتورینگ فضای ذخیره‌سازی مانند تانکرهای آب، سوخت و..

• ذخیره و تحلیل اطلاعات به دست آمده از سنسورها

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.

راه‌حل‌های IoT در کشاورزی

اینترنت اشیا و کشاورزی هوشمند، در پیشگیری از آسیب‌های احتمالی

استفاده از هواپیماهای بدون سرنشین به‌منظور سم‌پاشی به کشاورزان کمک به می‌کند تا به دورترین نقاط به‌راحتی دسترسی داشته باشند و همچنین کاملاً به کار سم‌پاشی نظارت داشته باشند. استفاده از دستگاه‌هایی که به صورت ریموت، کنترل می‌شوند باعث می‌شود که هیچ نقطه‌ای از زمین بدون سم‌پاشی نماند. از طرفی زمانی که از ماشین در زمین کشاورزی استفاده می‌شود، بسیاری از گیاهان و بذرها زیر چرخ‌های این ماشین‌های سنگین آسیب می‌بینند. سنگینی چرخ این ماشین‌ها، حاصلخیزی خاک را نیز از بین می‌برد. پس اینترنت اشیا به کشاورزان کمک می‌کند تا محصولات خود را از دست این آسیب‌های احتمالی به دور نگه دارند.

اتوماسیون چرخه تولید

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.

سیستم‌های اعلام حریق بی‌سیم

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.

سیستم‌های مدیریت مزرعه

با از سیستم‌های به اصطلاح مدیریت بهره‌وری در مزرعه می‌توان رویکرد پیچیده‌تری نسبت به محصولات IoT در کشاورزی نشان داد. این سیستم‌ها معمولاً شامل تعدادی دستگاه و سنسور هستند که به شبکه‌ی IoT در کشاورزی و دامداری، متصل شده‌اند. مزرعه‌داران نیاز به سنسورهایی دارند تا بتوانند علاوه بر زمین، دام را هم کنترل کنند. اطلاعات دریافت شده از محیط مزرعه توسط سنسورها به پایگاه داده‌ی برنامه‌های کاربردی اینترنت اشیا فرستاده مشود. سپس توسط یک داشبورد قدرتمند قابلیت‌های تحلیل، حسابداری و گزارش دهی در اختیار کاربران قرار می‌گیرد. اینترنت اشیا امکان کنترل از راه دور مزرعه را فراهم می‌کند و به کشاورزان این امکان را می‌دهد تا اکثر فعالیت‌ها را ساده‌تر کنند.

مدیریت محصولات با کشاورزی هوشمند

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 (WSN) 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. پیش‌بینی‌های اینترنت اشیا در کشاورزی برمبنای همین اطلاعات به‌دست‌آمده از سنسورها انجام می‌شود؛ بنابراین میزان خطا در کمترین حد ممکن است. در واقع می‌توان گفت این پیش‌بینی‌ها وابسته به داده‌های علمی است. به عنوان مثال اینترنت اشیا می‌تواند تشخیص دهد که گیاهان در معرض آفت قرار دارند پس با یک سم‌پاشی به‌موقع جلوی ضرر را می‌توان گرفت.

توزیع بهتر محصولات

اینترنت اشیا در کشاورزی این امکان را فراهم می‌کند تا کشاورزان برای توزیع بهتر محصولات برنامه‌ریزی کنید. اگر تولیدکننده بداند دقیقاً چه مقدار محصول را برداشت خواهد کرد، می‌تواند از پیش، محصولات خود را پیش‌فروش کند و یا خریداران را از نقاط مختلف بیابد. یکی از مشکلات کشاورزی این است که گاهی اوقات میزان عرضه بیشتر از تقاضا است. به همین علت محصولات آنها از بین می‌رود. اگر کشاورزان از میزان تولیدات محصولات خود اطمینان داشته باشند می‌توانند آنها را به‌موقع به دست مصرف‌کننده برسانند.

کشاورزی هوشمند چیست؟

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:

۱. 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. کنترل آبیاری و به‌کارگیری سنسورهایی جهت صرفه‌جویی در میزان آب مصرفی از بزرگ‌ترین خدماتی است که IoT ارائه کرده است. شرکت آرشین که سال‌هاست در زمینه IoT فعالیت داشته، در حوزه اینترنت اشیا در کشاورزی نیز پروژه‌هایی را پیاده‌سازی نموده است.