فناوری اینترنت اشیا در کشاورزی

فناوری اینترنت اشیا در کشاورزی

فناوری اینترنت اشیا در کشاورزی : امروزه از فناوری اینترنت اشیا در کشاورزی بسیار استفاده می شود. بنابراین ، این مقاله در مورد پروژه ای است با هدف کنترل مصرف آب در زمینه های کشاورزی، مبتنی بر اینترنت اشیا. که در آن همه اطلاعات با لمس انگشتان مشاهده و کنترل می شود. این بخشی از توسعه سیستم است که با چند حسگر اعمال می شود مانند:

1.  سنسور رطوبت خاک ؛ برای تشخیص میزان رطوبت آب در خاک
2. سنسور رطوبت و دما ؛ برای ردیابی علائم اولیه تغییرات دما
3.  سنسور فشار ؛ برای اندازه گیری فشار محیط

این سنسورها  به یک گیرنده  Wi-Fi  متصل شده و به آنها وابسته هستند تا از این طریق داده ها را انتقال داده و  به سیستم آبیاری هزینه اضافی ایجاد نکنند. داده های جمع آوری شده در حافظه بارگذاری می شوند.

از طریق برنامه و وب سایت به صورت نمودارهایی که قابل مشاهده است نمایش داده می شود. برنامه صفحه هایی برای نمایش و خواندن از سنسورها و کنترل پمپ آب برای موارد اضطراری دارد. در نتیجه ، این پروژه موفق شده به تحقق اهداف خود در زمینه های مصرف بهینه آب برسد.

پیشینه سیستم آبیاری در کشاورزی

پیشینه تحقیق سیستم آبیاری در کشاورزی بسیار مهم است. به عنوان مثال ، در مصر باستان از سال 1800 قبل از میلاد ، روش های آبیاری گیاه رایج می شود. مردم مصر باستان آبیاری را با آبپاش برای باغچه های منزل مسکونی شروع کردند.

آبپاش خانگی با سر بارانی نوسانی که دارای یک ردیف نازل است. همراه با  لوله کمان مانند  که به جلو و عقب تغییر مکان می دهد. در طول دهه 50 ، با ظهور هر چه بیشتر ابزارها کارهای آبیاری روزانه  کمتر خسته کننده و وقت گیر می شوند.

سیستم هوشمند نوین آبیاری

رفته رفته با به وجود آمدن اجرای سیستم آبیاری خودکار ، در سال 1950 ، سیستم آب پاش قدیمی چمن های کوچک منسوخ می شود. بعد از آن تکامل سیستم آبیاری هوشمند در زمینه های کشاورزی  بوجود آمد که کمک بزرگی به کاهش مصرف آب شده است.

آب به طور عمده برای اهداف آبیاری استفاده می شود. و آبیاری هوشمند ابزاری برای کمک به رشد محصولات کشاورزی می باشد. بنابراین ، اگر سیستم به صورت خودکار انجام شود ، می توان جریان آب را کنترل و نظارت کرد.

مقدار و آب مورد استفاده برای اهداف مزارع را تا مقدار قابل توجهی کاهش داد. کارشناسان این عقیده را دارند که  سیستم های هوشمند آبیاری و کنترل کننده ها در مقابل آبیاری سنتی باعث صرفه جویی در مصرف آب می شوند.

تاثیرات فناوری اینترنت اشیا در کشاورزی

مطالعه سناریوهای متنوع چندین تحقیقات انجام شده ، صرفه جویی قابل توجهی از 40% تا 70%   آب را در هر مکان نشان می دهد. آزمایشات انجام شده توسط انجمن آبیاری و مرکز بین المللی فناوری آب در دانشگاه ایالتی کالیفرنیا نشان داده است که کنترل کننده های هوشمند آبیاری می توانند تا 20٪ بیشتر از کنترل کننده های آبیاری سنتی صرفه جویی کنند.

فناوری اینترنت اشیا در کشاورزی مبتنی بر اینترنت اشیا است، اینترنت اشیا به معنای ساده انتقال داده ها از طریق شبکه بدون نیاز به اثر متقابل انسان به انسان یا انسان به رایانه است.

بنابراین ، سیستم آبیاری مبتنی بر این مفهوم در تعامل دستگاه های محاسباتی که حسگرها هستند ، داده های زمان واقعی را به اینترنت از طریق وای فای ارسال می کنند. بنابراین ، هیچ نیازی به حضور فیزیکی کاربر این سیستم برای بررسی زمین های کشاورزی و مکان های دیگر وجود نخواهد داشت.

مقایسه فناوری اینترنت اشیا در کشاورزی

با این حال ، آبیاری گیاهان معمولاً یک فعالیت زمانبر است که باید در یک مکان انجام شود زمان معقول و نیاز به تعداد زیادی نیروی انسانی دارد. به طور سنتی ، تمام این مراحل توسط یک انسان انجام می شدند.

امروزه ، برخی از سیستم ها از فناوری برای کاهش تعداد کارگران استفاده می کنند با وجود چنین سیستم هایی برای کنترل آبیاری گیاهان،  استفاده از آن بسیار محدود بوده و منابع بسیاری هنوز هدر می رود. آب یکی از این منابع است که بیش از حد مورد استفاده قرار می گیرد.

آبیاری غرق آبی یکی از روشهای استفاده شده برای آبیاری گیاهان است. این روش نشان دهنده تلفات گسترده مقدار آب است. با توجه به نیازهای گیاهان  برداشت آزاد از آب که منبعی تجدید ناپذیر است به وفور استفاده می شود.

بنابراین منطقی است که تصور کنیم به زودی منابع آب گران خواهد شد و در همه جا علاوه بر هزینه اضافی آب ، نیروی کار نیز بیشتر و  بیشتر گران خواهد شد. در نتیجه ، اگر در بهینه سازی این منابع هیچ تلاشی انجام نشود ، پول بیشتری صرف خواهد شد.

فناوری احتمالاً یک راه حل برای کاهش هزینه ها و جلوگیری از اتلاف آن است. مشکل دیگر این است که مکان مزرعه ها کیلومترها با خانه ها فاصله دارند. گاهی چندین بار در روز نیاز هست که پمپ های آب روشن و خاموش شوند که باعث چندین سفر در روز برای راه انداری پمپها  می شود.

اهداف و مزایا

با توجه به این موضوع ، هدف اصلی این پروژه کاهش مصرف آب در زمینه کشاورزی کشور است و آوردن سیستمی که فقط مبتنی بر اینترنت اشیا باشد که همه  اطلاعات آن با لمس انگشتان مشاهده و کنترل می شود. و از جمله مزایایی که دارد عبارتند از:

• کاهش مصرف آب
• حداقل هزینه پروژه ،
• نیروی کار کمتر ،
•  توان مصرف کمتر ، و  قابلیت اطمینان بالا

بنابراین ، پروژه به این دو هدف معطوف شده است :

ایجاد سیستم آبیاری که باعث کاهش مصرف آب و نگهداری بهتر شود.  یک سیستم کاربردی ایجاد می شود که می تواند به کشاورز کمک کند تا وضعیت سیستم آبیاری زمین را  از طریق سیستم عامل تلفن همراه یا تبلت کنترل کند.

طراحی سیستم آبیاری هوشمند

سیستم آبیاری هوشمند مبتنی بر فناوری اینترنت اشیا است که قادر به کنترل  پمپ آب برای آبیاری مزارع و نظارت بر وضعیت رطوبت خاک ، دما و فشار هوای مزرعه می باشد. جریان الگوریتم سیستم در شکل نشان داده شده است.

در مرحله اول ، کاربر از طریق تلفن هوشمند با اجرای سیستم برنامه از طریق سیستم عامل   Android  نظارت بر سیستم آبیاری مزرعه را شروع  می کند. کاربر باید وارد سیستم جزئیات حساب کاربری با نام کاربری برنامه شود. سپس ، کاربر می تواند به منوی نمایش داده شده در صفحه برنامه مراجعه کند که براساس سه آیتم تنظیم شده است:

1. کنترل
2.  صفحه وب
3.  خواندن حسگر

فناوری اینترنت اشیا در کشاورزی  کاربر را قادر می سازد تا با چهار پارامتر نظارت بر وضعیت آبیاری مزرعه را انجام دهد :

1.  رطوبت
2.  دما
3.   فشار
4. پمپ آب

نقشه کنترل کاربر را قادر می سازد تا از طریق سه روش کنترل ، پمپ آب را کنترل کند:

•  روشن
•  خاموش
• حالت خودکار

خاموش و روشن کردن پمپ آب یا تنظیم پمپ آب در حالت اتوماتیک می باشد. در مرحله بعد ، کاربر می تواند عملکرد سنسورها را از طریق نمودارهایی که در صفحه کاربری نمایان هست مشاهده کند.

این برنامه همچنین کاربر را با یک کتابچه راهنمایی  می کند تا نحوه استفاده ازفناوری اینترنت اشیا در کشاورزی جهت آبیاری را از طریق تبلت یا تلفن هوشمند را به درستی انجام دهد.

 شرح اجزای سیستم آبیاری هوشمند

سنسور رطوبت خاک :

یک سنسور رطوبت خاک می تواند میزان رطوبت موجود در خاک و اطراف آن را بسنجد در سنسور رطوبت خاک جدید از روکش طلا و نیکل استفاده شده است که در برابر اکسیداسیون محافظت می کند.

آبکاری طلا و نیکل دارای مزایای متعددی نسبت به آلیاژهای معمولی تر است. و می تواند بدون صدمه دیدن در رطوبت مدت طولانی تری به درستی رطوبت خاک را بسنجد.

 سنسور رطوبت و دما

سنسور اصلی رطوبت و دما ، دیجیتالی است. حسگر رطوبت از خازن استفاده می کند و یک سنسور برای اندازه گیری رطوبت هوای اطراف که سیگنال دیجیتال را ثبت می کند.

استفاده از آن ساده است اما برای گرفتن اطلاعات به زمان بندی دقیق نیاز دارد. تنها نقطه ضعف واقعی این سنسور این است که شما فقط می توانید هر 2 ثانیه یک بار داده های جدیدی از آن دریافت کنید.

سنسور فشار

این سنسور می تواند فشار را با فشار بسیار بالا با دقت اندازه گیری کند. از آنجا که فشار با ارتفاع تغییر می کند ، می توانیم از آن به عنوان یک ارتفاع سنج  نیز استفاده کنیم.

نتایج سیستم آبیاری هوشمند با اینترنت اشیا

سیستم آبیاری هوشمند در برنامه های تلفن همراه ادغام شده است تا کاربر را قادر سازد به راحتی آبیاری مزرعه را کنترل و نظارت کند.

در برنامه ای که روی تلفن هوشمند یا تبلت نصب شده است با داده های سخت افزار موجود در مزرعه ارتباط بر قرار می شود. و کاربر می تواند وضعیت یک مزرعه یا گلخانه را از قبیل درجه دما ، رطوبت هوا ، رطوبت خاک و فشار هوا مشاهده نماید.

اقدام به روشن کردن پمپها نموده و شیر های برقی قسمتی از مزرعه که باید آبیاری شود را باز نماید.  در آبیاری هوشمند گلخانه ها ،کاربر با مشاهده وضعیت گلخانه اگر چنانچه دما بالا باشد می تواند دریچه های هوا را باز نماید و فنها را روشن کند تا دمای داخل گلخانه متعادل شود.

همچنین کاربر می تواند کلیه امور آبیاری را از قبیل وصل کردن سیستم برق ، قطع کردن برق ، روشن و خاموش کردن پمپها ، باز و بسته کردن شیر های برقی ، باز و بسته کردن دریچه ها در گلخانه ، روشن و خاموش کردن فنها و تنظیم دمای داخل گلخانه با برنامه هوشمند کنترل نماید.

مزایا و ویژگیهای استفاده از اینترنت اشیا در آبیاری قطره ای

• جلوگیری از اتلاف انرژی
• بکار گیری نیروی انسانی کمتر
• جلوگیری از رفت آمد اضافی
• آبیاری و کود دهی یکسان
• جلوگیری از هزینه های اضافی
• هزینه خیلی ناچیز برای آبیاری قطره ای
• قابلیت انجام آبیاری در هر زمان و هر مکان
• صرفه جویی بسیار زیاد در منابع آبی