مقدمه
کشاورزی هوشمند و کشاورزی مبتنی بر IoT راه را برای آنچه که می‌تواند به عنوان یک انقلاب سبز سوم نامیده شود باز می‌کنند. به دنبال پرورش گیاهان و انقلاب‌های ژنتیک، سومین انقلاب سبز کشاورزی در راه است. این انقلاب بر استفاده ترکیبی از فناوری‌ها، تجهیزات کشاورزی، IoT، تجزیه و تحلیل داده‌های حجیم، درن‌ها، رباتیک و غیره متکی است.
کشاورزی هوشمند یک مفهوم در حال ظهور در سال‌های اخیر است که به مدیریت مزارع با استفاده از فناوری‌های مدرن نظیر اینترنت اشیا IoT، رباتیک، drone ها و هوش مصنوعی (AI) برای افزایش کمیت و کیفیت محصولات همراه با بهینه‌سازی نیروی انسانی اشاره دارد.
کشاورزی در آستانه یک تغییر بزرگ قرار دارد. اینترنت اشیا (IoT) و هوش مصنوعی (AI) کشاورزان را قادر می‌سازد تا مدیریت کارامدی بر محصولات کشاورزی و دام‌ها داشته باشند. تجهیزات خودران کشاورزی، سیستم‌های پایش احشام، و راهکارهای دقیق کشاورزی، کشاورزان را توانمند می‌سازد تا جهان رو به رشد را تغذیه و محیط‌زیست ناپایدار خود را کنترل کنند.
با شروع سال 2019 جالب است تغییراتی که در حوزه‌ی اینترنت اشیا در سال 2018 انجام شد، مورد بررسی قرار بگیرد و روند این تغییرات در سال جاری پیش‌بینی شود. بسیاری از صنایع تحت تأثیر رشد IoT قرار گرفته‌اند. به لطف این تکنولوژی محوطه دانشگاهی امن‌تر خواهد بود، اتومبیل‌ها دقیق‌تر خواهند شد، خانه‌ها شیک‌تر و بصری‌تر خواهند بود و کسب و کار ها ارزش بیشتری را به ارمغان می‌آورند.
در ادامه به بررسی تأثیرات اینترنت اشیا در حوزه‌ی کشاورزی می‌پردازیم.
از جمله فناوری‌های موجود برای کشاورزان کنونی می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:
- سنسورها: خاک، آب، نور، رطوبت، مدیریت دما
- نرم‌افزار: راهکارهای تخصصی نرم‌افزاری که برای انواع خاصی از مزرعه طراحی شده‌اند و یا از پلتفرم‌های IoT پشتیبانی می‌کنند.
- اتصالات: تلفن همراه، LoRa و غیره
- موقعیت: GPS، ماهواره و غیره
- رباتیک: تراکتورهای خودران، امکانات پردازش و غیره
- تجزیه و تحلیل داده‌ها: راهکارهای مستقل آنالیز و تجزیه و تحلیل داده ها برای راهکارهای سطوح پایین‌تر
کشاورزان می‌توانند با استفاده از این تکنولوژی‌ها بدون نیاز به تصمیم‌گیری‌های استراتژیک برای کل مزرعه اقدام نمایند. نیروی محرکه، دستگاه‌های IoT و سنسورهای هوشمند است که در مزارع به کار گرفته می‌شوند تا بهره‌برداری از اطلاعات را میسر کنند.
از فناروی های دیگر کشاورزی هوشمند می توان به موارد زیر اشاره کرد.
تراکتورهای خودران
یکی از دلایلی که چرا مزارع ممکن است اولین استفاده کننده تجهیزات خودران (AV) باشند، این است که هیچ پیاده‌روی مزاحم و یا ساختمان‌هایی که تراکتورها می‌توانند با آن برخورد کنند وجود ندارد. زمین کشاورزی باز، یک محدوده تست کم‌خطر را فراهم می‌کند که در آن به‌کارگیری فناوری‌های در حال ظهور AV امکان‌پذیر می‌شود.
تراکتورهای خودآموز فقط ربات‌های راننده بی‌روح نیستند. آنها همچنین با هوش مصنوعی عمل می‌کنند تا بهره‌وری کشاورزی را به حداکثر برسانند. به‌عنوان‌مثال، CNH Industrial و ASI Robotics برای ساخت تراکتورهایی که از الگوریتم‌های تولید مسیر استفاده می‌کنند، همکاری کرده‌اند. بدین منظور محاسبه الگوی پوشش مناسب منطقه برای یک میدان با توجه به نوع کار، نوع وسیله نقلیه ، تعداد وسایل نقلیه در میدان پیاده‌سازی رادیوی تبدیل انجام می‌شود و ازآنجاکه این تراکتورهای رباتیک بدون راننده هستند، آنها می‌توانند عملیات خود را به صورت 24/7 اجرا کنند.
نظارت بر دامداری
کشاورزان تجاری فقط محصولات کشاورزی را پرورش نمی‌دهند؛ بسیاری نیز صدها یا هزاران دام را اداره می‌کنند. و هنگامی‌که سرمایه‌ی شما یک موجود در حال حرکت است، نظارت بر همه‌چیز از سلامت تا محل نگهداری آن می‌تواند برای موفقیت پایدار کسب و کار شما حیاتی باشد. شرکت‌هایی نظیر Telit درحال‌توسعه راهکارهای مدیریت دامداری فعال شده با IoT هستند.
آنها سنسورهای متصل به وسایل پوشیدنی دام را به منظور نظارت بر ضربان قلب، فشار خون، میزان تنفس، درجه حرارت و حتی هضم غذا قرار می‌دهند. این سنسورها همچنین می‌توانند مکان حیوانات مریض را ردیابی کنند. سپس سنسورها داده‌ها را به ابر می‌فرستند و به کشاورزان اجازه می‌دهند. سریعتر از طریق رابط کاربر شناسایی شوند و نسبت به حل مشکلات گله‌های خود اقدام نمایند.
کندو های زنبورهای متصل
درحالی‌که بسیاری از افراد در طی این سال‌ها گل و گیاه را برای کمک به افزایش جمعیت زنبورها کشت می‌کردند. یک شرکت پرتغالی رویکرد مدرن‌تری برای نظارت بر سازندگان عسل خود را به کار گرفت. APiS ‘B-App یک پلتفرم مبتنی بر وب است که اجازه می‌دهد تا سلامت زنبورها را از راه دور ارزیابی کنند. این برنامه حتی به عنوان یک ابزار مدیریت پروژه با فعال کردن زنبورداران برای برنامه‌ریزی وقایع و اجرای وظایف برای مراقبت از زنبورها عمل می‌کند .علاوه بر این، بسته Smart Hive تمام سخت‌افزار شما را فراهم می‌کند.
برای مثال یک چوب پنبه برای تنظیم درجه حرارت برای کندوهای شما و یک شمارشگر که تعداد زنبورها را در هنگام ورود و خروج شمارش می‌کند.
همه اینها با Hive Monitor که در میان کندو قرار دارد و داده‌ها را به ابر منتقل می‌کند امکان‌پذیر می‌شود. فناوری APiS نه تنها باعث افزایش شانس زنده ماندن زنبورها می‌شود. بلکه از مشکل جدید سرقت زنبور عسل نیز جلوگیری می‌کند. تهدیدی که به دلیل کاهش تعداد حشرات افزایش یافته است.
کشاورزی دقیق
شرکت‌هایی مانند Monnit با استفاده از پرونده‌های دقیق در نظارت بر گلخانه‌ها، از سنسورهای بی‌سیم در گلخانه صنعتی بهره می‌برند. به‌طورمثال سنسور دمای گلخانه را بررسی و ثبت می‌کند. و به تولیدکنندگان اجازه می‌دهد تا این داده‌ها را در نقشه خود نظارت کنند.
کشاورزی دقیق، کشاورزان را قادر می‌سازد با ارائه عمیق بینش و کنترل، کارامدتر از گذشته باشند. علاوه بر این، صنعت کشاورزی تحت تأثیر سرعت تکنولوژی‌های در حال ظهور است. که می‌تواند تأثیر بزرگی در راه انجام فعالیت کشاورزان در کسب و کار داشته باشد.
چرخه کشاورزی هوشمند مبتنی بر اینترنت اشیا IoT
هسته IoT، داده‌هایی است که می‌توانید از اشیا دریافت و از طریق اینترنت ارسال کنید. برای بهینه‌سازی فرایند کشاورزی، دستگاه‌های IoT که در مزرعه نصب شده‌اند باید داده‌ها را در یک چرخه تکراری جمع‌آوری و پردازش کنند تا کشاورزان بتوانند سریعاً به مسائل در حال ظهور و تغییر شرایط محیطی واکنش نشان دهند. کشاورزی هوشمند به دنبال یک چرخه به شرح زیر است:
1. مشاهدات
سنسورها داده‌های مشاهداتی را از محصولات، دام، خاک و شرایط محیطی ذخیره می‌کنند.
2. تشخیص
سنسورها داده های جمع آوری شده را به یک پلتفرم IoT باشرایط و قواعد از پیش تعیین شده ارسال می کنند تا وضعیت موجود و هرگونه نقص یا نیازها را شناسایی کنند.
3. تصمیم‌گیری
پس از شناسایی مشکلات احتمالی، کاربر می‌تواند با استفاده از پلتفرم IoT نسبت به اقدامات لازم در محل تصمیم‌گیری نماید.
پس از ارزیابی و عمل کاربر نهایی، چرخه از ابتدا تکرار می‌شود.
راهکارهای اینترنت اشیا IoT برای مشکلات کشاورزی
بسیاری معتقدند که IoT می‌تواند در تمام بخش‌های کشاورزی، از محصول در حال رشد تا جنگلداری، تغییرات چشمگیری ایجاد کند. در این مقاله، ما درباره دو حوزه عمده کشاورزی صحبت می‌کنیم که IoT می‌تواند باعث ایجاد تحول در آن شود:
- کشاورزی دقیق
- اتوماسیون کشاورزی/رباتیک
1. کشاورزی دقیق
کشاورزی دقیق، یک مفهوم کلی برای رویکردهای مبتنی بر IoT است که کشاورزی را کنترل می‌کند. به عبارت ساده، گیاهان و دام‌ها دقیقا همان درمان‌هایی را که نیاز دارند توسط ماشین‌آلات با دقت فوق‌العاده بالا دریافت می‌کنند. بزرگترین تفاوت این روند با رویکرد کلاسیک این است که کشاورزی دقیق اجازه می‌دهد تصمیم‌گیری در هر متر مربع در یک مقیاس وسیع میدانی با کمترین خطا صورت بگیرد.
2. نظارت بر دام
همانند تکنیک‌های کشاورزی هوشمند،IoT کشاورزان را قادر به نظارت بر نیازهای حیوانات می‌کند و تغذیه ی آنها را بر اساس داده های جمع آوری شده تنظیم می‌کند، بنابراین از بیماری دام جلوگیری می‌شود.
صاحبان مزرعه‌های بزرگ می‌توانند از اپلیکیشن‌های IoT برای نظارت بر محل، رفاه و سلامت دام خود استفاده کنند. همچنین با استفاده از این اطلاعات می‌توانند بیماری حیوانات را به سرعت شناسایی کنند تا مانع از گسترش بیماری شوند.
اتوماسیون در گلخانه‌های هوشمند
گلخانه‌های سنتی کنترل‌های پارامترهای زیست‌محیطی را از طریق اقدامات دستی یا مکانیسم کنترل نسبی کنترل می‌کنند.که اغلب باعث کاهش تولید، کاهش انرژی و افزایش هزینه نیروی کار می‌شود.
گلخانه‌های هوشمند تحت کنترل اینترنت اشیا IoT می‌توانند به صورت هوشمندانه بر کنترل آب و هوا نظارت داشته باشند. و همچنین نیاز به مداخله دستی را از بین ببرند. در این راستا سنسورهای مختلف برای اندازه‌گیری پارامترهای زیست‌محیطی با توجه به نیازهای خاص محصول مورد استفاده قرار می‌گیرند. این داده‌ها در یک پلتفرم مبتنی بر ابر برای پردازش بیشتر و کنترل با حداقل مداخله دستی ذخیره می‌شوند.
استفاده از درن‌ها (Drone) بخش کشاورزی
Drone ها در کشاورزی یکی از مهمترین ابزارها برای ارزیابی سلامت محصول، آبیاری، نظارت بر محصول، کاشت، تجزیه و تحلیل خاک و زمین و سایر حوزه‌ها هستند. از آنجا که درن‌ها، تصویربرداری چندبعدی و حرارتی را در حین پرواز انجام می‌دهند. داده‌هایی که آنها جمع‌آوری می‌کنند، به کشاورزان کمک می‌کند. تا بینش‌های مختلفی از معیارهای سنجش از جمله: شاخص‌های سلامت گیاه، شمارش گیاه و پیش‌بینی عملکرد، اندازه‌گیری ارتفاع گیاه، نقشه‌برداری کانوپی، گزارش تخلیه، اندازه‌گیری انبار، اندازه‌گیری کلروفیل، محتوای نیتروژن در گندم، نقشه‌برداری زهکشی، نقشه‌برداری تعداد علف‌های هرز و غیره را به دست آورند.
مهمتر از همه، کشاورزی هوشمند مبتنی بر IoT نه تنها عملیات کشاورزی گسترده را هدف قرار می‌دهد. بلکه می‌تواند ارزش‌های نوظهور در کشاورزی مانند کشاورزی ارگانیک، کشاورزی خانواده، از جمله پرورش گاوها یا حفظ انواع خاص دام با کیفیت بالا را حفظ نماید.
اینترنت غذا یا مزرعه در سال 2020
طرح اینترنتی اینترنت غذا و مزرعه (IoF)، بخشی از رهبری صنعتی هوراگون ، از طریق تحقیقات و کنفرانس‌های منظم، پتانسیل فناوری‌های IoT برای صنعت غذا و کشاورزی اروپا را بررسی می‌کند. IoT اعتقاد بر این دارد که یک شبکه هوشمند از سنسورها، محرکها، دوربینها، روباتها، درن‌ها و دیگر دستگاه‌های هوشمند در سطح بالا، کنترل و تصمیم‌گیری خودکار، باعث ایجاد یک اکوسیستم پایدار در این رده از صنایع می‌شوند.
سومین انقلاب سبز
کشاورزی هوشمند و کشاورزی مبتنی بر IoT راه را برای آنچه که می‌تواند به عنوان یک انقلاب سبز سوم نامیده شود باز می‌کنند. به دنبال پرورش گیاهان و انقلاب‌های ژنتیک، سومین انقلاب سبز کشاورزی در راه است. این انقلاب بر استفاده ترکیبی از فناوری‌ها، تجهیزات کشاورزی، IoT، تجزیه و تحلیل داده‌های حجیم، درن‌ها، رباتیک و غیره متکی است.
در آینده این انقلاب هوشمند کشاورزی نشان می‌دهد. که همزمان با کاهش استفاده از آفت‌کش‌ها و کودها بهره‌وری کلی افزایش خواهد یافت. فناوری‌های IoT باعث بهبود ردیابی مواد غذایی می‌شوند که به نوبه خود منجر به افزایش ایمنی مواد غذایی خواهند شد.
بنابراین، کشاورزی هوشمند دارای یک پتانسیل واقعی برای ارائه یک محصول تولیدی و پایدارتر از تولید کشاورزی. بر اساس رویکرد دقیق‌تر و منابع موجود است.
مطالب پیشنهادی