کاربردهای اینترنت اشیا در کشاورزی

معرفی

اینترنت اشیا (IoT)که در زمینه‌های مختلف مانند گجت‌های پوشیدنی هوشمند، دستگاه‌های متصل، ماشین‌های خودکار و ماشین‌های بدون راننده بسیار مورد استفاده قرار گرفته است، تاکنون توانسته بسیاری از صنایع را متحول کند؛ صنعت کشاورزی نیز از این قاعده مستثنی نبوده و این فناوری بیشترین تاثیر را در حوزه کشاورزی داشته است.

ارزش جهانی بازار کشاورزی هوشمند تا پایان سال 2021 معادل 13.17 میلیارد دلار بوده است و پیش بینی می‌شود تا پایان سال 2030 با نرخ مرکب سالانه(CAGR)  10.4% به ارزش 32.1 میلیارد دلار برسد. فناوری اینترنت اشیا در کشاورزی هوشمند نیز ارزشی برابر با 12.5 میلیارد دلار تا پایان سال 2021 داشته است و انتظار می‌رود تا پایان سال 2030 با نرخ مرکب سالانه 9.62% به 28.56 میلیارد دلار برسد.

در اواخر قرن بیستم در سراسر جهان، نوآوری‌های مکانیکی مانند تراکتورها و دروگرها ایجاد و وارد عملیات کشاورزی شد. صنعت كشاورزی به دلیل تقاضای مداوم در حال رشد غذا به شدت به ایده‌های نوآورانه متكی است. آمارهای اخیر نشان می‌دهد که جمعیت جهانی در حال رسیدن به 9.6 میلیارد نفر در سال 2050 است و برای تغذیه این جمعیت عظیم، صنعت کشاورزی مجبور به استفاده از اینترنت اشیا است. در میان چالش‌هایی مانند شرایط آب و هوایی نامساعد، تغییرات جوی و تأثیرات زیست محیطی، اینترنت اشیا با رفع این چالش‌ها کمک می‌کند تا تقاضا برای دسترسی به غذای بیشتر برآورده شود.

اینترنت اشیاء نیروی محرکه‌ای برای افزایش تولید محصولات کشاورزی با هزینه کمتر است. در چند سال آینده‌، استفاده از راه حل‌های هوشمند با استفاده از اینترنت اشیا در عملیات کشاورزی افزایش خواهد یافت. برخی از گزارش‌های اخیر حاکی از آن است که نصب دستگاه اینترنت اشیا سبب رشد سالانه مرکب از 20% در صنعت کشاورزی خواهد شد و تعداد دستگاه‌های متصل (کشاورزی) از 13 میلیون در سال 2014 به 225 میلیون تا سال 2024 رشد خواهد رسید.

به دلیل عدم وجود زیرساخت شبکه ارتباطی ثابت و قابل اعتماد، ارائه دهندگان خدمات اینترنت اشیا و همچنین صاحبان مشاغل با چالش‌های اجرایی در مناطق دور افتاده یا کمتر توسعه یافته روبرو هستند؛ با این حال بسیاری از ارائه دهندگان شبکه با ایجاد امکان اتصال ماهواره‌ای و گسترش شبکه‌های سلولی، این امکان را فراهم می‌نمایند.

 

چگونه اینترنت اشیا وارد صنعت کشاورزی شد؟

مدت زمان زیادی است که سنسورها در عملیات کشاورزی معرفی شده‌اند. اما مسئله رویکرد سنتی استفاده از فناوری حسگرها این بود که ما قادر به دریافت داده‌های زنده از سنسورها نبودیم. سنسورها داده‌ها را در حافظه متصل خود وارد می‌کردند و بعداً ما می‌توانستیم از آن‌ها استفاده کنیم. با معرفی IoT در صنعت کشاورزی، سنسورهای بسیار پیشرفته‌تری به وجود آمد. اکنون سنسورها از طریق شبکه تلفن همراه و به صورت ماهواره ای به فضای ابری متصل می‌شوند و این امکان را فراهم می کنند تا با دراختیار داشتن اطلاعات به صورت لحظه‌ای، تصمیم‌گیری‌های موثرتری داشته باشیم.

کاربردهای اینترنت اشیا در صنعت کشاورزی به کشاورزان کمک کرده است تا سطح مخزن آب به صورت لحظه‌ای کنترل و روند آبیاری به شکل کارآمدتری انجام شود. پیشرفت فناوری اینترنت اشیا در عملیات کشاورزی، استفاده از حسگرها را در هر مرحله از فرآیند کشاورزی ممکن نموده است و مشخص می‌نماید که چه مدت زمان و چه مقدار منابع مورد نیاز است تا یک بذر به یک گیاه کامل تبدیل شود.

اینترنت اشیا در کشاورزی به عنوان موج دوم انقلاب سبز مطرح شده است. مزایایی که کشاورزان با انطباق با اینترنت اشیا کسب می‌کنند بیش از دو برابر است. این فناوری به کشاورزان کمک کرده است تا با بهبود تصمیم‌گیری کشاورز با داده‌های دقیق‌، هزینه‌های خود را کاهش دهند و همزمان تولید محصول را نیز افزایش دهند.

 

قابلیت استفاده از اینترنت اشیا در کشاورزی

کشاورزی هوشمند یک برنامه پیشرفته و کارآمد در زمینه کشاورزی و پرورش مواد غذایی به روشی پایدار است. این برنامه شامل پیاده‌سازی دستگاه‌های متصل و فناوری‌های نوآورانه در کشاورزی است. کشاورزی هوشمند عمدتا مبتنی بر اینترنت اشیا است بنابراین نیاز به کار فیزیکی کشاورزان و تولیدکنندگان را برطرف می‌کند و در نتیجه بهره‌وری را افزایش می‌دهد. اینترنت اشیا مزایای زیادی مانند استفاده کارآمد از آب، بهینه‌سازی مصرف منابع و موارد دیگر را به همراه داشته است.

کشاورزی مبتنی بر اینترنت اشیا علاوه بر افزایش دقت، با نظارت لحظه‌ای بر زمین کل سیستم کشاورزی را بهبود می‌بخشد. با کمک حسگرها و ارتباط متقابل، اینترنت اشیا در کشاورزی نه تنها موجب صرفه‌جویی در وقت کشاورزان شده است بلکه سبب کاهش استفاده بی‌رویه از منابعی مانند آب و برق نیز می‌گردد. این فناوری عوامل مختلف مانند رطوبت، دما، خاک و غیره را تحت بررسی قرار می‌دهد و یک دید کاملا واضح به کشاورز ارائه می‌کند.

 

مزایای استفاده از فناوری اینترنت اشیا در کشاورزی

شرایط آب و هوایی

آب و هوا برای کشاورزی بسیار حیاتی است و داشتن دانش نامناسب یا ناکافی در مورد اقلیم، کمیت و کیفیت تولید محصول را به شدت در خطر قرار می‌دهد. راه‌حل‌های اینترنت اشیا این امکان را فراهم می کند تا از شرایط آب و هوایی در زمان واقعی مطلع شویم. حسگرها در داخل و خارج از مزارع کشاورزی قرار می‌گیرند. آن‌ها داده‌ها را از محیطی که برای کشت محصولات مناسب در نظر گرفته شده است جمع‌آوری می‌کنند. کل اکوسیستم اینترنت اشیا از حسگرهایی تشکیل شده است که می‌توانند شرایط آب و هوایی مانند رطوبت، بارندگی، دما و موارد دیگر را به صورت بسیار دقیق و در لحظه تشخیص دهند. سنسورهای بسیاری وجود دارد که تمام این پارامترها را تشخیص می‌دهند. این سنسورها وضعیت محصولات و هوای اطراف آن‌ها را نیز کنترل می‌کنند و در صورت مشاهده شرایط آب و هوایی نگران کننده، هشدارهای مورد نیاز ارسال می‌شود. در این صورت نه تنها نیاز به حضور فیزیکی کشاورز در شرایط ناخوشایند اقلیمی نیست بلکه باعث افزایش بهره‌وری نیز می‌شود .

کشاورزی دقیق

کشاورزی دقیق یکی از معروف‌ترین کاربردهای اینترنت اشیا در کشاورزی است. این امر با تحقق بخشیدن به کاربردهای هوشمند کشاورزی مانند نظارت بر دام‌، ردیابی وسایل نقلیه‌، مشاهده میدانی و نظارت بر انبارها‌، کار کشاورزی را دقیق‌تر و کنترل می‌کند. هدف کشاورزی دقیق، تجزیه و تحلیل داده‌های تولید شده از طریق حسگرها برای واکنش مناسب است. اینترنت اشیا به کشاورزان کمک می‌کند تا داده ها را با کمک حسگرها تولید کرده و آن اطلاعات را برای تصمیم‌گیری سریع و هوشمند تجزیه و تحلیل کنند. بسیاری از تکنیک‌های کشاورزی دقیق مانند مدیریت آبیاری‌، مدیریت دام، ردیابی وسیله نقلیه و بسیاری دیگر وجود دارد که نقشی اساسی در افزایش کارایی و بازدهی محصول دارند. با کمک کشاورزی دقیق‌، می‌توانید شرایط خاک و سایر پارامترهای مرتبط را برای افزایش کارایی عملیاتی تجزیه و تحلیل کنید. همچنین می‌توانید شرایط کار در زمان واقعی دستگاه‌های متصل را برای تشخیص آب و سطح مواد مغذی تشخیص دهید.

گلخانه هوشمند

به منظور هوشمندسازی گلخانه‌ها، اینترنت اشیا ایستگاه‌های هواشناسی را قادر ساخته است تا شرایط اقلیمی را به طور خودکار مطابق با مجموعه خاصی از دستورالعمل ها تنظیم کنند. پذیرش IoT در گلخانه‌ها مداخلات انسانی را کاهش می‌دهد، بنابراین فرآیند را مقرون به صرفه کرده و همزمان سبب افزایش دقت می‌شود. به عنوان مثال، استفاده از حسگرهایIoT  با انرژی خورشیدی باعث ایجاد گلخانه‌های مدرن و ارزان قیمت می‌شود. این سنسورها داده‌ها را به صورت لحظه‌ای جمع‌آوری کرده و انتقال می‌دهند که به نظارت دقیق وضعیت گلخانه در زمان واقعی کمک می‌کند. با کمک سنسورها می‌توان میزان مصرف آب و وضعیت گلخانه را از طریق ایمیل یا هشدارهای پیامکی کنترل کرد. آبیاری اتوماتیک و هوشمند با کمک اینترنت اشیا انجام می‌شود. این سنسورها به ارائه اطلاعات در مورد فشار، رطوبت، دما و شدت تابش نور نیز کمک می‌کنند.

تجزیه و تحلیل داده‌ها

سیستم پایگاه داده معمولی فضای کافی برای داده‌های جمع‌آوری شده از سنسورهای اینترنت اشیا ندارد. ذخیره اطلاعات مبتنی بر پردازش ابری و یک پلتفرم اینترنت اشیا end to end نقش مهمی در سیستم کشاورزی هوشمند دارد. در دنیای اینترنت اشیا‌، حسگرها منبع اصلی جمع‌آوری داده‌ها در مقیاس بزرگ هستند. داده‌ها با استفاده از ابزارهای تجزیه و تحلیل به اطلاعات معنی‌دار تبدیل می شوند. تجزیه و تحلیل داده‌ها به تجزیه و تحلیل شرایط آب و هوایی‌، شرایط دام و شرایط محصول کمک می‌کند. با کمک دستگاه‌های اینترنت اشیا می‌توان با گرفتن اطلاعات از حسگرها، از وضعیت محصولات واقعی در زمان واقعی مطلع شد. با استفاده از تجزیه و تحلیل پیش‌بینی، می‌توانید بینشی دریافت کنید تا تصمیمات بهتری درباره برداشت محصول اتخاذ کرد. تجزیه و تحلیل زمانی به کشاورزان کمک می‌کند تا از شرایط آب و هوایی آینده و زمان مناسب برداشت محصولات اطلاع یابند. اینترنت اشیا در صنعت کشاورزی به کشاورزان کمک کرده است تا کیفیت محصولات و حاصلخیزی زمین را حفظ کنند و در نتیجه حجم و کیفیت محصول را افزایش دهند.

هواپیماهای بدون سرنشین کشاورزی

پیشرفت‌های فنی انقلابی را در کشاورزی ایجاد نموده است و معرفی هواپیماهای بدون سرنشین کشاورزی به یک ترند متحول کننده تبدیل شده است. هواپیماهای بدون سرنشین برای ارزیابی سلامت محصولات‌، نظارت بر محصولات، کاشت، سمپاشی محصولات و تجزیه و تحلیل مزارع استفاده می‌شوند. با استفاده از استراتژی و برنامه‌ریزی مناسب بر اساس داده‌های زمان واقعی‌، فناوری هواپیماهای بدون سرنشین رشد و ترقی زیادی به صنعت کشاورزی بخشیده است. هواپیماهای بدون سرنشین با سنسورهای حرارتی یا چند طیفی مناطقی را که نیاز به تغییر در آبیاری دارند شناسایی می‌کنند. به محض شروع رشد محصولات، حسگرها سلامت آن‌ها را نشان می‌دهند و شاخص پوشش گیاهی آن‌ها را محاسبه می‌کنند. همچنین هواپیماهای بدون سرنشین هوشمند اثرات زیست محیطی را کاهش داده‌اند.

 

جمع‌بندی

کشاورزی مبتنی بر اینترنت اشیا، به اجرای راهکارهای فناورانه مدرن کمک کرده است. این امر باعث شده است که خلا بین تولید محصول و ثمردهی کمی و کیفی بالا برطرف شود. داده‌های دریافت شده از طریق حسگرها با استفاده از شبکه‌ی مبتنی بر اینترنت اشیا به پایگاه داده منتقل می‌شود و پردازش‌های لازم بر روی آن‌ها صورت می‌گیرد. این پردازش سبب شده تا داده‌های خام به اطلاعات مفید برای تصمیم‌گیری‌های مناسب در تمامی فرآیند‌های موجود در کشاورزی تبدیل شود و از این طریق کشاورزی دقیق با بکارگیری این تصمیمات قابل دستیابی می‌باشد.