یک گلخانه محیطی کنترل شده را فراهم می کند که برای رفع نیازهای گیاهان کشت شده در داخل آن تنظیم شده است . در روش سنتی پارامترهای اقلیمی و زراعی به شکلی نسبتا دستی و متناقض ثبت می شوند . در این روش محدودیتهایی برای اندازه گیری پارامترها وجود دارد و شیوه های کشاورزی و رسیدگی به گیاه بر اساس یک برنامه از پیش تعریف شده و مبتنی بر حدس و گمان اجرا می شوند .
درجه حرارت بالاتر یا کمتر از یک درجه خاص
رطوبت بالا که منجر به تعریق محصول می شود
تبخیر آب از خاک مرطوب گیاه
تراکم بخار آب
نور کم و یا شدت نور بالا
از سوی دیگر تغییرات آب و هوایی در طول شبانه روز و متغیرهایی مانند باز یا بسته ماندن درب ، سایبان و عفونت و بیماری در مراحل اولیه ، می توانند به طور مداوم بر محیط گلخانه تاثیر گذارند و آن را مرتبا تغییر دهند و محصولات را به خطر بیندازند .
به طور کلی کشاورزی در سراسر جهان به دلیل شرایط اقلیمی ، کاهش ذخایر انرژی و افزایش جمعیت تحت فشارهای زیادی قرار گرفته است . غیر قابل پیشبینی بودن این متغییرها سبب شده است که تولید کنندگان به طور فزاینده ایی از فنآوری های پیشرفته برای بهبود کارایی تولید و انعطاف پذیری محصول استفاده کنند . در کشاورزی و کشت های گلخانه ای ، اینترنت اشیاء (IOT) بیش از هر زمان دیگری رواج پیدا کرده است . از این رو گلخانه هوشمند به عنوان یکی از مورد انتظارترین نوآوری ها برای کشاورزان به شمار می آید . حال این سوال پیش می آید که ....
در حال حاضر جدیدترین نسخه ی گلخانه های هوشمند ، مجموعه وسیعی از ویژگی ها را ارائه می دهند که کشاورزان را قادر میسازد تا به طور موثر محصولات را رشد دهند و برداشت محصولات خود را به حداکثر برسانند . با این حال کشاورزان با مشکلات فراوانی روبه رو هستند که به شرایط اقلیمی ، هزینه ماشین آلات ، بیماری های گیاهی و سایر هزینه ها مربوط میشود . سیستم کنترل هوشمند گلخانه با فنآوری IOT به عنوان یک نهاد مجزا ، قادر خواهد بود به تنهایی تصمیمات حساب شده بگیرد و می تواند به طور کامل فرآیند کشت و ثمردهی گلخانه هوشمند و کل مزرعه را در اختیار بگیرد . این فنآوری هوشمند به کشاورزان کمک می کند تا خود را از فرآیندهای مدیریت روزانه مزرعه و گلخانه جدا کنند و از زمان خود بهتر استفاده کنند و بر روی رشد کسب و کار خود تمرکز کنند .
سیستم کنترل هوشمند گلخانه مجهز به سنسور و حسگرهایی است که رشد گیاه را با تنظیم گرما و رطوبت و نور بهینه می سازد و باعث میشود تا محصولاتی که در حال رشد هستند سریعتر به مرحله برداشت برسند و در عین حال مواد مغذی خود را حفظ کنند . علاوه بر این می تواند رطوبت خاک را نیز تحت کنترل خود در آورد تا به صورت خودکار تمامی محصولات را با مقادیر دقیق آب مورد نیاز گیاه ، آبیاری کند .
هوشمند سازی گلخانه به ایجاد محیطی عالی برای رشد گیاهان کمک می کنند و با کمک سنسورها و فنآوری های جدید اینترنت اشیاء به صورت شبانه روزی ، محیط اطراف گلخانه و محصولات را رصد می کند . داده های جمع آوری شده از سیستم هوشمند به پلتفرم اینترنت اشیاء ارسال می شوند ، جایی که الگوریتم های تحلیلی آن را به هوش مفید تبدیل می کنند در نتیجه سیستم های تهویه مطبوع و روشنایی بر حسب تقاضا و همچنین فرآیندهای آبیاری و سم پاشی مدیریت و کنترل می شوند . نظارت مستمر داده ها امکان ایجاد مدل های پیش بینی کننده را برای ارزیابی بیماری ها و خطرات عفونت فراهم می کند .
یک گلخانه هوشمند به کشاورزان کمک می کند تا نیروی کار خود را کاهش دهند ، کارایی استفاده از منابع و مواد شیمیایی را بهبود بخشند و با بالا رفتن کیفیت محصول خود ، بازدهی نسبتا عالی داشته باشند .
گلخانه های هوشمند برای تولید کنندگان محصولات گلخانه ای چهار مزیت کلیدی به همراه دارند :
- حفظ شرایط اقلیمی ایده ال گیاه
- روش های مفید کودرسانی و آبیاری
- کنترل عفونت و جلوگیری از شیوع بیماری
- بالا بردن امنیت محیط نگهداری محصول
حسگرهای اینترنت اشیاء به کشاورزان اجازه می دهد تا نقاط مختلف داده را با جزئیات بی سابقه جمع آوری کنند . آنها اطلاعات بلادرنگی در مورد عوامل مهم آب و هوایی از جمله دما ، رطوبت ، قرار گرفتن در معرض نور و دی اکسیدکربن در سراسر گلخانه هوشمند ارائه می دهند .
این داده ها تنظیمات مربوط به تهویه مطبوع و تنظیمات روشنایی را برای حفظ بهترین شرایط برای رشد گیاه و در عین حال افزایش بهره وری انرژی به همراه دارد . به موازات آن حسگرهای حرکت به شناسایی درهایی که به طور ناخواسته باز مانده اند کمک می کنند تا از یک محیط کاملا کنترل شده اطمینان حاصل شود .
علاوه بر شرایط اقلیمی و محیطی ، گلخانه های هوشمند امکاناتی در اختیار کشاورزان قرار می دهند که از شرایط محصول خود آگاه باشند . این عامل تضمین کننده ی این است که فعالیت های آبیاری و کودرسانی با نیازهای واقعی گیاهان زراعی برای حداکثر عملکرد برابری کند . به عنوان مثال گزارش های مربوط به حجم آبِ خاکِ گیاه نشان می دهد که آیا گیاهان زراعی دچار تنش آبی هستند یا خیر . از سوی دیگر میزان شوری خاک بینش مفیدی در مورد نیازهای کودرسانی فراهم می سازد . بر اساس این داده ها سیستم های آبیاری و کودرسانی به صورت هوشمند روشن می شوند تا نیازهای محصولات را در زمان واقعی برآورده کنند و در عین حال مداخله دستی را به حداقل خود برسانند .
آلودگی محصولات کشاورزی و گلخانه ای یک چالش جبران ناپذیر کشاورزیست و هر گونه شیوع آفت و بیماری همه گیر، تلفات سنگینی بر حاشیه محصول وارد می کند . روش های سم پاشی و درمان های شیمیایی کشاورزی در دسترس صاحبان مزارع هستند اما اغلب بهترین زمان برای استفاده از آنها را نمی دانند . در عین حال استفاده از سموم باید محدود باشد و در صورت نیاز انجام شود .استفاده مکرر از آنها نگرانی های زیست محیطی ، ایمنی و هزینه ها را افزایش می دهند ، در حالی که عدم استفاده از درمان می تواند منجر به شیوع بیماری های مضر در بین محصولات شود . سیستم هوشمند گلخانه به وسیله داده های مربوط به محیط گلخانه ، آب و هوای خارجی و ویژگیهای خاک اطلاعات ارزشمندی را در مورد خطرات موجود آفات و قارچ ها نشان می دهد .
با استفاده از این اطلاعات کشاورزان می توانند در صورت نیاز درمان هایی را برای اطمینان از محصول سالم با کمترین هزینه اعمال کنند .
نداشتن سیستم امنیتی مناسب در گلخانه هایی که از محصولات ارزشمند برخوردار هستند ضعف بزرگی برای گلخانه محسوب میشود و داشتن دوربین های مداربسته علاوه بر اینکه هزینه بالایی با خود به همراه دارند ، راه حل مناسبی برای این گلخانه ها نمی باشند . برای رفع این مشکل استفاده از سنسورهای اینترنت اشیاء در اتوماسیون گلخانه ، زیرساخت ارزانی برای نظارت وضعیت باز و بسته بودن درب های گلخانه و تشخیص حرکات مشکوک ارائه می دهند با یکپارچه کردن آنها با سیستم هوشمند ، در زمان بروز مشکل امنیتی و اتفاق های پیش بینی نشده ، کشاورز سریعا مطلع می شود .
درک این نکته بسیار مهم است که حفظ دما و رطوبت کنترل شده ، دو مورد از عناصر کاربردی و مهم در گلخانه هوشمند محسوب میشوند . نوسانات شدید دما ممکن است تاثیر قابل توجهی بر سلامت گیاهان داشته باشد و همینطور گرمای بیش از حد گلخانه نیز می تواند باعث خشک شدن سریع خاک و افزایش مصرف آب شود .
رطوبت بر توانایی گیاه برای انجام عملکردهای بیولوژیکی اصلی خود تاثیر می گذارد . گیاهان از فرایندی به نام تعرق استفاده می کنند که به حرکت آب مورد استفاده برای فتوسنتز و رشد کمک می کند ، همچنین در خنک سازی گیاه نقش بسزایی دارد با این حال ، رطوبت بیش از حد می تواند منجر به عفونت های باکتریایی و قارچی شود . بنابراین یافتن تعادل مناسب برای سلامت گیاه ضروری است . در نتیجه نظارت و کنترل دما و رطوبت نسبی از طریق سنسور و حسگرها به صورت محلی و همینطور از راه دور بسیار مهم است .
انواع مختلفی از تجهیزات و سنسورهای گوناگون برای گلخانه های هوشمند موجود است که داده ها را برای نظارت بر محیط زیست و کنترل اتوماسیون اندازه گیری و گزارش می کنند .
سنسورهای رطوبت
سنسورهای دما
سنسورهای رطوبت خاک
سنسورهای نور
سنسورهای کیفیت هوا
سنسورهای دی اکسید کربن
کلیه ی تجهیزات انتخابی باید بتوانند به صورت یکپارچه محیط گلخانه هوشمند را مدیریت کنند ، این موارد معمولا نیازمند توجه ویژه به نوع کنترلر هوشمند و حسگرهایی هستند که ممکن است به پاشش آب ، نور خورشید و رطوبت و... حساس باشند .
اندازه گیری دما و رطوبت هوا ، دمای محیط کشت ، دما و رطوبت خاک گیاه با وجود سنسورهای مختلف باید به صورت جداگانه انجام شود تا از طریق داده های به دست آمده ، بهترین نتیجه برای گلخانه هوشمند اعمال شود تنها همین دلیل نشان می دهد که برای هر پارامتری در گلخانه باید یک سنسور مجزا تعبیه شود .
کنترلر هوشمند ، داده های دما و رطوبت را از طریق سنسورهای مختلف دریافت و بر اساس شرایط محیط گلخانه و دما و رطوبت موجود و بر حسب نوع نیاز محصولات تغییرات و فرامین را اعمال می کند به این صورت که اگر رطوبت خاک گیاه از حدی پایینتر آمد آبیاری به صورت خودکار انجام شود یا اگر رطوبت و دمای محیط از حدی فراتر رفت سیستم های تهویع شروع به کار کند و پیام هشدار برای کاربر ارسال شود و یا اگر نور محیط متناسب با شرایط گلخانه نباشد روشنایی ها روشن شوند ، سایبان کنار رود و بالعکس
تحویل و اجرای این ویژگی ها صرفا به محرک های خودکاری بستگی دارد که نتیجه گیری های درست و محاسبه شده را شامل میشوند. در اصل کل این فنآوری هوشمند بر اساس شرایط و اگر انگاه .. است ، داشتن این فنآوری هوشمند به صورت واحد و یکپارچه بر روی تلفن همراه ، تپلت و ... سبب میشود تا کشاورزان حرفه ای کنترل گلخانه های هوشمند خود را براحتی از راه دور از هر مکانی بدست گیرند و در هر شرایطی از وضعیت دما و رطوبت و سایر پارامترهای موجود در گلخانه هوشمند آگاهی داشته باشند .
سیستم کنترل هوشمند گلخانه گزینه ای را برای کشاورزان فراهم می کند تا با ارئه یک محیط کنترل شده هوشمند با توجه به نیازهای محصول ، به طور موثر عوامل مهمی مانند نور ، هوا ، دما و غیره را که رشد و بهره وری هر چه بهتر گیاه را تعیین میکنند نظارت و کنترل کند
اتوماسیون گلخانه یکی از راه های رسیدن به اهداف بلند مدت و مهمی است که تاثیر بسزایی در سیستم کشاورزی دارند .
_ بوجود آوردن محیط مناسب برای رشد و پرورش محصول
_ نظارت و استفاده بهینه از آب
_ صرفه جویی در مصرف برق
با استفاده از گلخانه هوشمند ، کشاورزان می توانند محیطی را برای محصولات خود بوجود آورند که فضایی هوشمند و حساس به تغذیه را برای افزایش کیفیت محصولات ارائه دهد ، همچنین با استفاده از این مزیت با توجه به شرایط محیطی حاکم بر گلخانه ، می توان از هر نوع محصولی در هر فصل سال بهره مند شد .
هدر رفتن آب یکی از چالش های مهمی است که بخش کشاورزی با آن مواجه است . سیستم هوشمند از شبکه ای از حسگرها برای نظارت و اندازه گیری رواناب استفاده می کند این روش بهترین گزینه برای بهینه کردن مصرف آب محسوب میشود .
اتوماسیون گلخانه سبب میشود که در مواقع غیر ضروری از مصرف برق و انرژی جلوگیری کند و سیستم تهویع ، سرمایش و گرمایش در صورت لزوم و طبق شرایط حاکم کار کند و یا روشنایی و شدت نور تاثیر منفی در رشد گیاه نداشته باشد .
علاوه بر رشد و کیفیت محصول و جلوگیری از ضرر و زیانهای احتمالی ، ذخیره منابع طبیعی از اصلی ترین اهداف هوشمند سازی گلخانه بشمار می آیند .
از امکانات دیگری که در یک گلخانه هوشمند می توان از آن بهره گرفت صوت هوشمند است که می توان در کنار سایر پارامترهای گلخانه هوشمند به صورت واحد و یکپارچه از وجود آن بهره گرفت . سیستمی که به وسیله آن می توان دما ، رطوبت ، نور ، سیستم آبیاری و صوت را به صورت واحد و یکپارچه در بستر نرم افزار داشت و بر اساس زمان و شرایط حاکم بر گلخانه به صورت یکپارچه فرامین را اجرا کند و تحت کنترل خود داشته باشد .
موسیقی همانطور که برای انسان آرامش ذهن ، اعتمادبه نفس و انگیزه را سبب میشود ، بر روی رشد گیاهان نیز تاثیر مثبت داشته و در شادابی گیاه موثر است .
بر اساس تحقیقات فیزیولوژیکی و تجزیه و تحلیل اثرات شرایط خاص و صدا بر غشای سلولی گیاهان فیزیکدانان دریافته اند که گیاهان نیز درد و محبت را احساس می کنند . همچنین کشف کرده اند که دانه هایی که در معرض موسیقی های آرامبخش قرار می گیرند و بعدا جوانه می زنند از برگ های بیشتر و اندازه های بزرگتری نسبت به دانه هایی که در شرایط معمولی رشد کرده اند ، برخوردار هستند و ویژگی های بهبود یافته دیگری نیز به همراه دارند عملا می توان گفت کروموزوم های ژنتیکی گیاه به طرف رشد مثبت تغییر شکل پیدا می کنند .
بدون شک گلخانه های هوشمند یکی از گرایش های مهم کشاورزی محسوب میشوند ، یک گلخانه هوشمند ، سیستم های کشاورزی مرسوم را به وسیله فنآوری اینترنت اشیاء برای یک اتوماسیون بی نقص و کامل گرد هم می آورد . این مکانیزم هوشمند به شناسایی ناکارآمدی ها و مبارزه با مسائل و مشکلات بر سر راه کشاورزان و بازدهی آن در مدت زمان طولانی برای محافظت از محصولات ، رشد و کیفیت محصولات کمک می کند .
لطفا سؤالات و نظرات خود را در رابطه با این محتوا با ما در میان بگذارید.