کاربرد اینترنت اشیا در کشاورزی چیست؟
فهرست مطالب:
کاربرد اینترنت اشیا در کشاورزی چیست؟
در چند دهه اخیر، تکنولوژی اینترنت اشیا (Internet of Things – IoT) به‌عنوان یکی از فناوری‌های پیشرفته در حوزه کشاورزی شناخته شده است. اینترنت اشیا یک فناوری است که از اتصال دستگاه‌ها، سنسورها، ربات‌ها و سایر اشیا به شبکه اینترنت برای جمع‌آوری، ارسال و تحلیل داده‌ها استفاده می‌کند. در کشاورزی، اینترنت اشیا می‌تواند به بهبود عملکرد، کارایی، کیفیت و سلامت محصولات کشاورزی کمک کند. در ادامه، به بررسی کاربردهای اینترنت اشیا در کشاورزی، به‌خصوص در زمینه پیش‌بینی دقیق آب‌وهوا، آبیاری هوشمند، نظارت بر شرایط خاک و اتوماسیون گلخانه با استفاده از اینترنت اشیا پرداخته می‌شود.
پیش‌بینی دقیق آب‌وهوا
استفاده از سنسورها و دستگاه‌های اندازه‌گیری در شبکه اینترنت اشیا، امکان جمع‌آوری داده‌های آب‌وهوا را فراهم می‌کند. این داده‌ها به‌وسیله الگوریتم‌های هوشمند تحلیل‌شده و با استفاده از مدل‌های پیش‌بینی، اطلاعات دقیقی از شرایط آب‌وهوایی فعلی و آینده را در اختیار کشاورزان قرار می‌دهد. این اطلاعات به کشاورزان کمک می‌کند تا برنامه‌ریزی بهتری در زمینه کاشت، آبیاری و مدیریت محصولات خود داشته باشند.
آبیاری هوشمند
سیستم‌های اینترنت اشیا می‌توانند میزان رطوبت خاک را اندازه‌گیری کنند و با توجه به آن، زمان و میزان آبیاری را تنظیم کنند. با استفاده از سیستم‌های اینترنت اشیا، سنسورها و دستگاه‌های اندازه‌گیری می‌توانند نیاز آبی گیاهان را به‌طور دقیق اندازه‌گیری کنند. نحوه کار این سیستم به این صورت است که این اطلاعات به سیستم هوشمند ارسال شده تا با توجه به داده‌های دریافتی، میزان و زمان آبیاری را به‌صورت خودکار تنظیم کند. این کاربرد باعث صرفه‌جویی در مصرف آب، بهبود بهره‌وری و کاهش هدررفت منابع آب در کشاورزی می‌شود.
اتوماسیون گلخانه با استفاده از اینترنت اشیا
استفاده از سیستم‌های خودکار و متصل به شبکه IoT در گلخانه‌ها، امکان کنترل و نظارت هوشمند بر شرایط محیطی را فراهم می‌کند. سنسورها و دستگاه‌های اندازه‌گیری مختلف می‌توانند داده‌هایی مانند دما، رطوبت، نور، CO2 و غیره را جمع‌آوری و به سیستم هوشمند ارسال کنند. سیستم هوشمند با
تحلیل این داده‌ها، می‌تواند تنظیماتی مانند نورپردازی، آبیاری و تهویه را به‌صورت خودکار کنترل کند. این سیستم‌ها باعث افزایش بهره‌وری، کاهش هزینه‌ها و افزایش کیفیت محصولات در گلخانه‌ها می‌شوند.
مانیتورینگ محیط یا نظارت بر شرایط خاک و هوا
با استفاده از سنسورهای خاک و هوا، می‌توان مقادیر مختلفی مانند رطوبت، دما، pH، رسانایی الکتریکی، ترکیبات معدنی و آلودگی را در خاک و هوای مزرعه اندازه‌گیری کرد. این داده‌ها به کشاورزان این امکان را می‌دهد تا زمان و مقدار مناسب آبیاری، کوددهی و سم‌پاشی را تعیین کنند و منابع و هزینه‌های خود را بهینه‌سازی کنند. با استفاده از سنسورهای اینترنت اشیا، می‌توان داده‌های مربوط به شرایط محیطی مانند دما، رطوبت، فشار هوا، سطح نور و خاک را جمع‌آوری و تحلیل کرد.
بررسی وضعیت محصولات
برای داشتن محصولات خوب باید از بیماری‌ها و آفت جلوگیری کرد. اینترنت اشیا در این زمینه کمک قابل‌توجهی به کشاورزان کرده است چرا که با استفاده از داده‌های جمع‌آوری‌شده از سنسورها، می‌توان بیماری‌ها و آفات را در مراحل اولیه تشخیص داد. به این صورت که دوربین‌ها، سنسورهای تصویربرداری و هواپیماهای بدون سرنشین (UAV)، تصاویر دقیق و به‌روز از محصولات را گرفته و با استفاده از الگوریتم‌های پردازش تصویر و هوش مصنوعی، خصوصیات محصولات مانند سایز، شکل، رنگ، برگ پژمردگی، بروز آفات و بیماری‌ها را شناسایی و دسته‌بندی می‌کند. این داده‌ها به کشاورزان کمک می‌کند تا عملکرد محصولات را پیش‌بینی و عملیات کاشت و برداشت را برنامه‌ریزی کنند. همچنین اقدامات لازم برای حفاظت و بهبود کیفیت محصولات را انجام دهند.
مدیریت منابع
سیستم‌های اینترنت اشیا می‌توانند با استفاده از داده‌های جمع‌آوری‌شده از سنسورها و نرم‌افزارها، به کشاورزان کمک کنند تا منابعی مانند کود، آب و نیروی کار را به‌صورت افزودنی و بهینه مدیریت کنند. به‌عنوان‌مثال، با دانستن میزان رطوبت خاک، می‌توان تعیین کرد که چه زمانی و چقدر آبیاری لازم است. یا با دانستن نوع و مقدار ترکیبات معدنی خاک، می‌توان تعیین کرد که چه نوع و مقدار کود مناسب است. این کار باعث صرفه‌جویی در هزینه‌ها، افزایش عملکرد و بهبود سلامت گياهان و دام‌ها می‌شود.
مدیریت و ردیابی وسایل نقلیه کشاورزی
با استفاده از اینترنت اشیا می‌توان وسایل نقلیه کشاورزی را به‌صورت هوشمند مدیریت و ردیابی کرد تا کشاورزان بتوانند موقعیت، حرکت، سرعت، مصرف سوخت و وضعیت تجهیزات خود را به‌صورت آنلاین و از راه دور بررسی کنند. همچنین می‌توانند با استفاده از نرم‌افزارهای هوشمند، بهینه‌سازی مسیرها، زمان‌بندی فعالیت‌ها، پیش‌بینی نیاز به تعمیر و نگهداری و حتی جلوگیری از سرقت و تخریب وسایل نقلیه را انجام دهند. به این صورت که با استفاده از سنسورها می‌توان موقعیت، سرعت، جهت، مصرف سوخت و وضعیت تجهیزات کشاورزی مانند تراکتورها، ماشین‌های برداشت و حمل‌ونقل را جمع‌آوری و بررسی کرد. این داده‌ها به بهره‌وری و امنیت وسایل نقلیه کشاورزان کمک می‌کند، همچنین هزینه‌های نگهداری و تعمیرات را کاهش می‌دهد و زمان حمل‌ونقل را بهینه می‌کند و مانع سرقت یا سو استفاده از وسایل نقلیه می‌شوند.
دو نمونه از شرکت‌هایی که در زمینه مدیریت و ردیابی وسایل نقلیه کشاورزی با اینترنت اشیا فعالیت دارند عبارتند از:
• CLAAS: یک شرکت آلمانی است که تجهیزات مهندسی کشاورزی تولید می‌کند. این شرکت یک سیستم هوشمند به نام TELEMATICS را عرضه کرده است که به کشاورزان امکان می‌دهد تا تجهیزات خود را از طریق گوشی هوشمند، تبلت یا کامپیوتر مدیریت و ردیابی کنند. با استفاده از این سیستم، می‌توان داده‌های مربوط به عملکرد، مصرف سوخت، سطح زیر کشت، زمان فعال بودن و محل قرارگیری تجهیزات را در هرلحظه مشاهده کرد.
• John Deere: یک شرکت آمریکایی است که تجهيزات كشاورزي، جنگل‌داري و ساخت‌وساز تولید می‌کند. اين شركت يك پلتفرم هوشمند به نام Operations Center را عرضه كرده است كه به كشاورزان امكان می‌دهد تجهيزات خود را از طريق يك داشبورد آنلاين مديريت و رديابي کنند. با استفاده از اين پلتفرم، می‌توان داده‌های مربوط به عملکرد، كيفيت، سودآوري، آب‌وهوا، خاك و بذر را در يك نگاه مشاهده کرد.
اتوماسیون کشاورزی
اتوماسیون کشاورزی به استفاده از فناوری‌های هوشمند و خودکار برای انجام فعالیت‌های کشاورزی گفته می‌شود. با استفاده از اینترنت اشیا می‌توان فرآیندهای کاشت، داشت و برداشت را اتوماسیون کرد و بسیاری از موقعیت‌ها را پیش‌بینی کرد. در این حوزه ربات‌های مجهز به اینترنت اشیا می‌توانند کارهایی مانند برداشت، کاشت، و آبیاری را انجام دهند.
با اتوماسیون کشاورزی در منابع صرفه‌جویی می‌شود و کیفیت محصولات افزایش می‌یابد. همچنین باعث کاهش هزینه‌ها و افزایش سودآوری و کاهش مداخلات انسانی می‌شود.
برخی از شرکت‌های فعال در زمینه اتوماسیون کشاورزی با اینترنت اشيا، Nobka و Trimble هستند.
مدیریت و نظارت بر انبارداری
با استفاده از سنسورهای RFID، بارکدها، QR کدها و NFC، می‌توان اطلاعات مربوط به هویت، محل، تاریخ، شرایط نگهداری و حرکت محصولات کشاورزی را در زنجیره تأمین جمع‌آوری و بررسی کرد. این داده‌ها به کشاورزان کمک می‌کند تا مدیریت بهتری نسبت به فضای انبار خود داشته باشند، ضایعات و خسارات را کاهش دهند و بازخورد بازار را دریافت کنند.
محصولات هوشمند در کشاورزی
محصولات مختلف هوشمندی در حوزه کشاورزی وجود دارند. در ادامه به چند مورد از آن‌ها می‌پردازیم
سیستم هوشمند نظارت بر خاک
سیستم نظارت بر شرایط خاک در کشاورزی سنسورهایی دارد که اطلاعاتی مانند رطوبت خاک، pH خاک، دما و سایر پارامترهای مرتبط را اندازه‌گیری می‌کنند. سنسورها اطلاعات را به یک سرور یا پلتفرم ابری ارسال کرده تا این اطلاعات را تحلیل و ذخیره کند. سپس، کشاورزان می‌توانند از طریق یک نرم‌افزار یا اپلیکیشن موبایل به این اطلاعات دسترسی پیدا کنند و آن‌ها را مشاهده کنند.
CropX یک سیستم نظارت بر خاک است که رطوبت، دما و رسانایی الکتریکی خاک را اندازه‌گیری و به کشاورزان هشدار می‌دهد. این پلتفرم هوشمند با استفاده از فناوری اینترنت اشیا و سنسورهای خاک، اطلاعات مربوط به شرایط خاک را جمع‌آوری و تحلیل می‌کند.
این سیستم شامل سنسورهایی است که در زمین‌های کشاورزی نصب می‌شوند و اطلاعاتی مانند رطوبت خاک، دما، pH خاک و سایر پارامترهای مرتبط را اندازه‌گیری می‌کنند. سپس این اطلاعات به سرورهای CropX ارسال و توسط الگوریتم‌های هوشمند تحلیل می‌شوند.
با استفاده از سیستم، کشاورزان می‌توانند به‌طور دقیق‌تر و بهینه‌تر منابع خود را مدیریت کنند و با تحلیل داده‌های جمع‌آوری‌شده، می‌توانند زمان مناسب برای آبیاری را تعیین کرده و مصرف آب را کاهش دهند تا محصولات بهتری داشته باشند. همچنین، با مشاهده تغییرات در شرایط خاک، می‌توانند اقداماتی مانند تغییر نوع کود، تنظیمات آبیاری و مدیریت آفات را به‌موقع انجام دهند.
به‌طورکلی، سیستم نظارت بر شرایط خاک در کشاورزی، به کشاورزان کمک می‌کند تا بهره‌وری خود را افزایش دهند و درنتیجه به تولید محصولات بهتر و پایدارتر برسند.
این موارد فقط چند نمونه از محصولات هوشمند IoT در حوزه کشاورزی هستند. البته محصولات دیگری هم وجود دارند که در بخش‌های مختلف صنعت کشاورزی به کار می‌روند.
پهپادهای هوشمند کشاورزی
پهپادهای هوشمند کشاورزی وسایل پرنده بدون سرنشینی هستند که با استفاده از سیستم‌های کنترل پرواز، دوربین‌ها، سنسورها و نرم‌افزارهای تحلیل داده، می‌توانند عملیات مختلفی را در حوزه کشاورزی انجام دهند. این پهپادها در زمینه‌های مختلفی مانند سم‌پاشی، بذرپاشی، محلول‌پاشی، نقشه‌برداری، پایش و بازرسی زمین‌های کشاورزی، شناسایی بیماری‌ها و آفات گیاهان، تعیین نیاز آب و کود گیاهان و غیره کاربرد دارند. این پهپادها به کشاورزان کمک می‌کنند تا با صرف زمان و هزینه کمتر، با دقت و کارایی بالاتر، عملکرد و کیفیت محصولات خود را افزایش دهند. همچنین با استفاده از پهپادهای هوشمند کشاورزی، می‌توان منابع آب و خاک را حفظ و مصرف بهینه کرد.
برخی از مثال‌های پهپادهای هوشمند کشاورزی عبارتند از:
• DJI Agras T20: یک پهپاد هگزاکوپتر است که برای سم‌پاشی، بذرپاشی و محلول‌پاشی طراحی شده است. این پهپاد دارای 6 موتور قوی، 8 نازل تجت، 4 باتری قابل تعویض، 20 لیتر ظرفیت مخزن و 7 متر عرض پاشش است و می‌تواند 10 هکتار زمین را در 1 ساعت سم‌پاشی کند. این پهپاد دارای سیستم هوشمند کشاورزی AI Intelligent Agriculture Engine است که با استفاده از الگوریتم‌های پیچیده، عملکرد پرواز و سم‌پاشی را بهینه می‌کند. این پهپاد همچنین دارای رادار دیجیتال 360 درجه 3D است که مانع را در همه جهت‌ها شناسایی می‌کند. این پهپاد قابل اتصال به نرم‌افزار DJI Agriculture Solution Platform است که به کاربر اجازه مدیریت دستگاه‌های خود، تحلیل داده آب‌وهوایی، نقشه‌برداری زمین‌های خود و درخواست خدمات پس از فروش را می‌دهد.
• TOPXGUN T10: یک پهپاد سم‌پاش است که برای سطوح بالای زیر کشت مناسب است. این پهپاد دارای 4 موتور، 4 نازل، 10 لیتر ظرفیت مخزن و 5 متر عرض پاشش است و می‌تواند 5 هکتار زمین را در 1 ساعت سم‌پاشی کند. این پهپاد دارای سیستم کنترل پرواز TOPXGUN Flight Control System است که با استفاده از سنسورهای مختلف، پایداری و امنیت پرواز را تضمین می‌کند. این پهپاد همچنین دارای رادار ارتفاع و دو رادار تشخیص مانع است که به کنترل خودکار ارتفاع و اجتناب از مانع کمک می‌کند. به نرم‌افزار TOPXGUN Agriculture App متصل می‌شود که به کاربر اجازۀ تنظیم پارامترهای سم‌پاشی، برنامه‌ریزی مسیر پرواز و مشاهده داده آب‌وهوایی را می‌دهد.
• پروژۀ Plantix: پهپاد شناسایی بیماری‌ها و آفات گیاهان یکی از کاربردهای نوین اینترنت اشیا در کشاورزی است که با استفاده از تصاویر هوایی و الگوریتم‌های هوش مصنوعی، برای تشخیص و مدیریت بیماری‌ها و آفات گیاهان استفاده می‌شود. این پهپادها می‌توانند با پرواز بر فراز زمین‌های کشاورزی، تصاویری با دقت بالا از گیاهان گرفته و با استفاده از شبکه‌های عصبی عمیق، نشانه‌های بیماری‌ها و آفات را تشخیص دهند. سپس با ارسال داده‌ها به نرم‌افزار گوشی هوشمند یا رایانه، به کشاورزان گزارش داده و راهکارهای مناسب برای مبارزه با آن‌ها را پیشنهاد می‌دهند. یکی از پهپادهای شناسایی بیماری‌ها و آفات گیاهان Plantix است. این پهپاد یک پروژۀ همکاری بین شرکت PEAT آلمان و دانشگاه تکنولوژی دلفت هلند است که با استفاده از پهپاد DJI Phantom 4 Pro، تصاویر هوایی از زمین‌های کشاورزی را گرفته و از شبکه عصبی عمیق در تشخيص بیماری‌های گياهي استفاده می‌کند که از حساسيت بالاتري نسبت بهروش‌های سنتي برخوردار است. این پروژۀ در حال حاضر در کشور هند به‌صورت آزمایشی در حال اجرا است.
استفاده از هواپیماهای بدون سرنشین یا همان پهپادهای مجهز به سنسورها و دستگاه‌های اندازه‌گیری در شبکه IoT، امکان نظارت هوشمند بر مزارع و محصولات کشاورزی را فراهم می‌کند. این هواپیماها می‌توانند اطلاعاتی مانند دما، رطوبت، کیفیت خاک و وضعیت گیاهان را جمع‌آوری کرده و به نرم‌افزارهای مرتبط ارسال کنند. با تحلیل این اطلاعات، می‌توان به‌موقع و با دقت بالا از وضعیت مزارع و زمین‌های کشاورزی آگاه شد و اقدامات مناسبی در زمینه تغذیه، آبیاری و مدیریت محصولات انجام داد.
دستگاه‌های هوشمند بررسی شرایط آب‌وهوایی
این دستگاه‌ها با استفاده از سنسورهای مختلفی که در مزارع و نزدیکی آن‌ها نصب می‌شوند، می‌توانند به‌دقت و به‌طور زمان‌بندی‌شده، شرایط آب‌وهوایی مزارع را بررسی کنند. با تحلیل این اطلاعات، می‌توان در تصمیم‌گیری‌های مدیریتی، بهره‌وری و کاهش هزینه‌های کشاورزی کمک کرد.
دستگاه‌های بررسی شرایط آب‌وهوا در کشاورزی به سیستم‌هایی گفته می‌شود که با استفاده از سنسورها و ابزارهای اندازه‌گیری، پارامترهای هواشناسی مانند دما، رطوبت، بارش، باد، تابش خورشیدی و غیره را در مزرعه یا منطقه کشاورزی ثبت و ذخیره می‌کنند. این دستگاه‌ها می‌توانند به‌صورت بی‌سیم یا باسیم به گوشی همراه، تبلت، کامپیوتر یا اینترنت متصل شده و داده‌های آب‌وهوایی را به‌صورت نمودار، جدول، نقشه یا پیامک به کشاورزان ارائه دهند. این دستگاه‌ها کمک می‌کنند تا کشاورزان به اطلاعات دقیق و به‌روز آب‌وهوایی دسترسی داشته باشند و بتوانند برنامه‌ریزی مناسب برای عملیات کشاورزی مانند آبیاری، کوددهی، سم‌پاشی، برداشت و حمل‌ونقل را انجام دهند. همچنین با استفاده از داده‌های آب‌وهوایی، می‌توان شرایط آینده آب‌وهوایی از جمله خطرات آب‌وهوایی شدید مانند سرمازدگی، خشک‌سالی، سیل و غیره را پیش‌بینی کرد و تأثیر آن بر رشد محصولات را بررسی کرد. تعدادی از دستگاه‌های بررسی شرایط آب‌وهوا در کشاورزی عبارتند از:
1. Davis Vantage Pro2: یک ایستگاه هواشناسی بسیار قابل‌اعتماد است و از دقت بالایی برخوردار است که در منطقه کشاورزی نصب می‌شود. این دستگاه پارامترهای مختلف آب‌وهوایی را با فرکانس بالا اندازه‌گیری کرده و به‌صورت بی‌سیم به گیرنده چندمنظوره منتقل می‌کند. گیرنده به صفحه‌نمایش LCD مجهز است که نمودار تغییرات آب‌وهوایی را نشان می‌دهد. همچنین داده‌های جمع‌آوری‌شده را در حافظه خود ذخیره می‌کند.
2. Netatmo Weather Station: یک سیستم هوشمند هواشناسي است كـــــــــه از دو سنسور تشكيل شده است. يكي از اين سنسورها در فضاي باز و ديگري در فضاي بسته قرار مي‌گيرد. اين سنسورها پارامترهاي مختلف آب‌وهوايي را اندازه‌گيري کرده و داده‌ها را به‌صورت بي‌سيم به گوشي همراه يا تبلت كاربر منتقل مي‌كنند. كاربر مي‌تواند با نصب اپليكيشن Netatmo، داده‌ها را به‌صورت نمودار، جدول يا نقشه مشاهده كند و پیش‌بینی‌های آب‌وهوایی را دریافت کند.
3. HOBOnet Field Monitoring System: یک سیستم نظارت بر آب‌وهوای کشاورزی است که از چندین سنسور بی‌سیم تشکیل شده است. این سیستم پارامترهای مختلف آب‌وهوایی را در منطقه کشاورزی اندازه‌گیری کرده و به‌صورت بی‌سیم به گیرنده اصلی منتقل می‌کند. گیرنده اصلی داده‌ها را به‌صورت خودکار به ابر HOBOnet منتقل می‌کند و کاربر می‌تواند با استفاده از نرم‌افزار HOBOnet، داده‌ها را به‌صورت نمودار، جدول، نقشه یا پیامک مشاهده کند.
استفاده از اینترنت اشیا در کشاورزی چه تأثیرات مثبتی دارد؟
استفاده از اینترنت اشیا در کشاورزی دارای مزایای فراوانی است. در ادامه تعدادی از مزایای آن را بررسی می‌کنیم:
• افزایش دقت و صحت در پیش‌بینی آب‌وهوا و مدیریت آبیاری
• کاهش هدررفت منابع آب و انرژی در کشاورزی
• افزایش بهره‌وری و کیفیت محصولات
• صرفه‌جویی در زمان و هزینه‌های مرتبط با نظارت و کنترل محیطی
• افزایش امنیت و کاهش خطرات مربوط به کشاورزی با استفاده از نظارت هوشمند هواپیماهای بدون سرنشین
با توجه به این کاربردها و مزایا، استفاده از اینترنت اشیا در کشاورزی می‌تواند بهبود قابل‌توجهی در عملکرد و بهره‌وری این صنعت مهم ببخشد. همچنین می‌تواند به کشاورزان کمک کند تا با استفاده از داده‌ها و تکنولوژی، تصمیمات بهتر و دقیق‌تری بگیرند و بهره‌وری خود را افزایش دهند.
بیشتر بخوانید:
• تکنولوژی های جدید دنیا
• بهترین پلتفرم اینترنت اشیا چیست؟
• اینترنت اشیا در جهان
