اینترنت اشیاء در کشاورزی

مقدمه

اینترنت اشیاء صنعتی (IIoT) بر روی صنایع مختلفی تاثیر گذاشته است و صنعت کشاورزی هم از این موضوع مستثنی نیست. تا پایان سال 2018 میلادی، بازار کشاورزی هوaمند حدود 1.8 میلیارد دلار در سرار جهان قرار داشت و انتظار می رود که تا پایان سال 2023 با نرخ رشد سالیانه مرکب 19.3% به 4.3 میلیارد دلار افزایش یابد.

فناوری اینترنت اشیاء (IoT) محصولات مختلفی از جمله پوشیدنی های هوشمند، دستگاه های قابل اتصال به اینترنت، ماشین های بدون راننده و غیره را به وجود آورد، با اینحال اینترنت اشیاء (IoT) بیشترین تاثیر را در صنعت کشاوری داشته است. آمارهای اخیر نشان می دهد که جمعیت جهان به تعداد 9.6 میلیارد نفر تا سال 2050 میلادی خواهد رسید و برای تامین نیاز این جمعیت عظیم، صنعت کشاورزی مجبور به بهره گیری از اینترنت اشیاء (IoT) است و می تواند به کمک ای فناوری چالش های همچون شرایط آب و هوایی خشک و تغییرات اقلیمی را رفع کرده و نیاز های بیشتری از مواد غذایی را برآورده کنیم.

در اواخر قرن بیستم میلادی، نوآوری های مکانیکی مانند تراکتورها و کمباین ها ها تحولات بسیار زیادی را در صنعت کشاورزی به وجود آورندن، با این حال به دلیل رشد پایدار تقاضا برای مواد غذایی، صنعت کشاوری به ایده های نوآورانه بیشتری نیاز دارد. اینترنت اشیاء (IoT)،  به عنوان یک نیروی محرکه با هزینه پایین، می تواند با ارائه راه حل های هوشمند بهره وری در کشاورزی را افزایش دهد. آمارها نشان می دهد که طی یک الی دو سال گذشته، تعداد دستگاه های IoT نصب شده در صنعت کشاورزی با نرخ رشد سالانه مرکب 20% روبرو بوده است و تعداد دستگاه های متصل به اینترنت در صنعت کشاورزی از 13 میلیون در سال 2014 به 225 میلیون در سال 2024 افزایش خواهد یافت.

با این حال، به دلیل نبود زیرساخت های شبکه ارتباطی پایدار و قابل اعتماد، ارائه دهندگان خدمات و محصولات مبتنی بر اینترنت اشیاء (IoT)، با چالش های اجرایی در مناطق دور افتاده و یا کم توسعه یافته روبرو شده اند که این موضوع روز به روز در حال کمرنگ تر شدن می باشد. از طرفی نبود فرهنگ، آموزش و ترویج در بین کشاورزان و گلخانه دارها باعث ایجاد یک خلاء فناوری در این صنعت شده است.

اینترنت اشیاء در کشاوزی: موج دوم انقلاب سبز

مدت بسیار زیادی است که از حسگرهای مختلف مانند حسگرهای دما، رطوبت، رطوبت خاک، مونوکسید کرین، دی اکسید کرین و … در صنعت کشاورزی استفاده می گردد که به عنوان اتوماسیون گلخانه شناخته می گردند. اما سطح فناوری این نوع حسگر ها به باعث ایجاد چالش ها و مشکلاتی در صنعت گلخانه می گردد. در این نوع اتوماسیون که به اصلاح به اتوماسیون سنتی معروف شده است، داده های مربوط به حسگرها به صورت آنلاین و لحظه ای در دسترس نبودند و در برخی مدل ها نیز داده ها صرفا بر روی کارت های حافظه حسگرها ذخیر می گردید و در هر لحظه به داده ها و نتایج تحلیل آنها دسترسی وجود نداشت. با ورود اینترنت اشیاء (IoT) به صنعت کشاوری، حسگرهای پیشرفته تری با قابلیت اتصال مستقیم اینترنت و ارسال داده ها به ابر (سرور ابری) مورد استفاده قرار گرفته اند که این ویژگی به مهندسین کشاورزی این اجازه را می دهد تا داده های واقعی و لحظه ای که از حسگرها به دست آید را نظارت و تصمیم گیری های بهتری را انجام دهند.

استفاده از داده ها و تحلیل آن توسط روش های مختلف آماری و یا با استفاده از هوش منصوعی و نمایش آن بر روی نمودار های گرافیکی، دید بهتری را به مهندسن کشاوری در هر هر مرحله از فرآیند کشاورزی می دهد و می توانند با نتایج تحلیل داده ها و تجربیات عملیاتی خود زمان و منابع بهینه برای یک دوره کشاورزی را محاسبه نمایند. در حقیقیت اینترنت اشیاء در کشاورزی به عنوان موج دوم انقلاب سبز معرفی شده است و کشاورزان با استفاد از این فناوری می توانند با کاهش هزینه های خود، و تصمیم گیری به موقع مبتنی بر داده های واقعی، بهره وری خود را افزایش دهند.

قابلیت های اینترنت اشیاء در کشاورزی

کشاورزی هوشمند یک سیتسم هوشمند و موثر برای انجام فرایند های کشاورزی و تولید مواد غذایی پایدار می باشد. این نوع کشاورزی از دستگاه های متصل به اینترنت و فناوری های نوین در کشاورزی استفاده می کند. کشاورزی هوشمند اصولا به فناوری اینترنت اشیاء (IoT) وابسته است و نیازی به کار فیزیکی کشاورزان و کشت کاران ندارد و در همه جوانب بهره وری را افزایش می دهد. کشاورزی هوشمند مزایای مانند استفاده بهینه از آب، کاهش هزینه های عملیاتی، افزایش کیفیت محصول، کاهش ضررهای ناشی از خرابی محصول را به همراه دارد و که این مزایای بزرگ، کشاورزی را به شدت تغییر داده است.

مزایای استفاده از فناوری های نوین در کشاورزی

شرایط اقلیمی

شرایط اقلیم برای کشاورزی نقش بسیار مهمی ایفا می‌کند. دانش ناکافی در مورد شرایط اقلیمی می‌تواند کیفیت و تولید محصولات را به شدت تحت تأثیر قرار دهد. اما راه‌حل‌های مبتنی بر اینترنت اشیاء (IoT) در کشاورزی، به کشاورزان و گلخانه داران این را امکان می‌دهند شرایط آب و هوایی واقعی اقلیم خود را بدانید. حسگرها در داخل و خارج از مزرعه‌های کشاورزی و گلخانه ها  قرار داده شده‌اند. حسگرها داده‌ها را از محیط جمع‌آوری می‌کنند و از این داده ها برای انتخاب محصولات مناسب که در شرایط آب‌وهوایی خاصی رشد کرده و در آن پایدار باقی می مانند ، استفاده می‌شود. کل سیستم اینترنت اشیاء (IoT) از حسگرهای بی سیم تشکیل شده است که می‌توانند شرایط آب و هوا را مانند رطوبت، باران، دما، شدت نور و … را به شدت دقیق اندازه‌گیری کنند. تعداد زیادی حسگر برای اندازه‌گیری تمامی این پارامترها و پیکربندی مطابق با نیازهای کشاورزی هوشمند شما وجود دارد. این حسگرها بی سیم شرایط محصولات و هوا را در اطراف آنها مشاهده می‌کنند. اگر شرایط آب و هوایی ناگواری یافت شود، یک هشدار ارسال می‌شود. از بین بردن نیاز به حضور فیزیکی در شرایط آب‌وهوایی ناگوار نتیجه می دهد و در نهایت به افزایش بهره‌وری کمک می‌کند و به کشاورزان کمک می‌کند تا مزایای کشاورزی بیشتری کسب کنند.

کشاورزی دقیق

کشاورزی دقیق یکی از مشهورترین کاربردهای اینترنت اشیاء (IoT) در کشاورزی است که  کاربرد کشاورزی را دقیق‌تر و کنترل‌شده‌تر می‌کند. از جمله کاربردهای کشاورزی دقیق می‌توان به نظارت بر مراقبت از دام، ردیابی وسایل نقلیه، مشاهده فیلد و نظارت بر موجودی اشیاء اشاره کرد. هدف از کشاورزی دقیق تجزیه و تحلیل داده‌های تولید شده توسط حسگرها و واکنش مناسب به آنها است. از تکنیک‌های کشاورزی دقیق می‌توان به مدیریت آبیاری، مدیریت دام، ردیابی وسایل نقلیه و موارد دیگر اشاره کرد که در افزایش کارایی و اثربخشی نقش مهمی ایفا می‌کنند. با کمک کشاورزی دقیق، می‌توان شرایط خاک و پارامترهای مرتبط دیگر را برای افزایش کارایی عملیات تجزیه و تحلیل کرد. علاوه بر این، می‌توان وضعیت واقعی دستگاه‌های متصل را برای تشخیص سطح آب و مواد مغذی نیز مشاهده کرد.

گلخانه هوشمند

برای تبدیل گلخانه‌های خود به یک گلخانه هوشمند، اینترنت اشیاء ایستگاه‌های هواشناسی را به طور خودکار بر اساس تعدادی دستورات خاص تنظیم می‌کند. از طریق اینترنت اشیاء، گلخانه‌ها اقلیم خود را به طور خودکار تغییر می‌دهند، بدین ترتیب مداخله انسانی را حذف می‌کند و در عین حال فرآیند کم هزینه‌تر و دقیق‌تری را انجام می‌دهد. به عنوان مثال، با استفاده از حسگرهای بی سیم گلخانه‌های مدرن و اقتصادی ایجاد می‌شوند. دیگر نیاز به پرداخت هزینه های بسیار بالا برای کایل کشی و ارتباط بین حسگرها و سیستم مرکزی وجود نخواهد داشت، همچنین تعمیر و نگهداری این نوع حسگرها بسیار راحت و کم هزینه می باشد.  این حسگرهای بی سیم داده‌ها را جمع‌آوری و به طور دقیق در وقت واقعی از وضعیت گلخانه مشخص می‌کنند. با کمک حسگرها، مصرف آب و وضعیت گلخانه از طریق ایمیل یا پیام‌کوتاه برای کشاورزان و گلخانه داران ارسال می گردد. آبیاری خودکار و هشومند با کمک اینترنت اشیاء انجام می‌شود. این حسگرها بی سیم همچنین داده‌هایی در مورد فشار، رطوبت، دما، سطوح دی اکسید کرین و مونوکسید کربن و میزان نور را نیز اندازه گیری می کنند.

تجزیه و تحلیل داده ها

سیستم‌های اتوماسیون سنتی دارای ظرفیت ذخیره داده‌های جمع‌آوری‌شده از حسگرها نیستند . اما در سیستم های هوشمند مبتنی بر اینترنت اشیاء (IoT)، ذخیره‌سازی داده در ابر و یک پلتفرم اینترنت اشیاء انجام می شود. تمامی داده ها در این روش ذخیره، طبقه بندی و پردازش می گردند و به صورت اطلاعات معنی داری بر روی نمودارهای گرافیکی از طریق اپلیکیشن تلفن همراه و یا داشبورد های گرافیکی تحت وب در دسترس و قایل مشاهده می باشند. تجزیه و تحلیل داده ها باعث می گردد تصمیم گیری های بهتری برای شرایط گوناگون انجام گیرد.  تجزیه و تحلیل روند به کشاورزان کمک می‌کند تا به شرایط آب‌وهوایی آتی و برداشت محصولات آگاه شوند. اینترنت اشیاء (IoT) در صنعت کشاورزی به کشاورزان کمک کرده است تا کیفیت محصولات و بازدهی زمین را حفظ کنند و حجم و کیفیت محصولات را افزایش دهند.

نتیجه گیری

کشاورزی به کمک اینترنت اشیاء (IoT) با کاهش هزینه های نصب و راه اندازی سیستم های هوشمند و همچنین کاهش هزینه های عملیاتی باعث شده است که کشاورزان و گلخانه داران نسبت به سیستم های اتوماسیون سنتی روز به روز به استفاده از فناوری اینترنت اشیاء در صنعت کشاورزی بیشتر تمایل نشان دهند. از طرفی با افزایش بهره وری و بهبود کیفیت محصولات کشاورزی این موضوع توانسته است سودآوری را نیز برای کشاورزان به همراه داشته باشد.