هوشمندسازی مزارع ارمغان محصولات جدید کشاورزی

به گزارش «فرهیختگان»، کشاورزی جزء مهم‌ترین حوزه‌ها در دنیاست که نقش مهمی در تامین مواد غذایی برای انسان‌ها و نیز حیوانات ایفا می‌کند. بخش کشاورزی به‌عنوان دومین منبع اشتغال پس از بخش‌های خدماتی، سهم 28درصدی در اشتغال جهانی دارد به‌طوری که حدود1.3 میلیارد نفر در دنیا به واسطه حوزه کشاورزی مشغول به‌کار هستند. اما امروزه با ورود فناوری‌های نوین به بخش کشاورزی، این حوزه نیز به سمت هوشمندسازی حرکت کرده و درحال حاضر شماری از مزارع کشاورزی به این فناوری‌ها مجهز شده‌اند. کسب‌وکارهای مرتبط با کشاورزی کاملا وابسته به طبیعت هستند و در بسیاری از مناطق جهان، این حوزه به دلیل تغییرات ناگهانی و مخرب آب و هوایی به دنبال گرمایش کره زمین، خشکسالی و کاهش بارش‌ها و بسیاری دیگر از عوامل مختلف، در معرض خطر قرار گرفته و دستخوش تحولاتی شده است. بنابراین، نیاز به آموزش کشاورزان و در کنار آن، استفاده از فناوری‌های مدرن کشاورزی می‌تواند کشاورزی را آسان‌تر کرده و خسارت‌های ناشی از تغییرات آب و هوایی را به حداقل برساند. با کمک گرفتن از فناوری‌های مدرن و هوشمند در صنعت کشاورزی، کشاورز با دریافت سیگنال‌های هشداردهنده می‌تواند با آگاهی از بحران‌های احتمالی پیش رو، احتمال بروز خسارت‌ها را به این بخش کاهش دهد و به این طریق می‌توان بخش کشاورزی را در دنیا توانمندتر کرد. علاوه‌براین، کشاورزان با استفاده ازفناوری‌های نوین، دیگر ملزم به آبیاری، استفاده از کود و آفت‌کش‌ها در تمام سطح زمین نیستند که همین مساله، کار را برای آنها ساده‌تر می‌کند. درعوض، آنها با استفاده از حداقل‌ها، بهترین نتیجه را به‌دست می‌آورند به‌طوری که باعث افزایش باردهی محصولات؛ کاهش استفاده از آب، کود و آفت‌کش‌ها و در نتیجه کاهش هزینه مواد غذایی؛ کاهش اثر روی اکوسیستم‌های طبیعی؛ نشت کمتر مواد شیمیایی به داخل رودخانه‌ها و آب‌های زیرزمینی و نیز افزایش امنیت کارگران در مزارع کشاورزی ازجمله مزایایی است که استفاده از فناوری‌های مدرن کشاورزی به همراه دارند.

مدیریت طول موج

با توجه به کم‌جا بودن محیط‌های زندگی در آپارتمان‌های امروزی و نبودن فضای کافی در آزمایشگاه‌ها و گلخانه‌ها سیستم‌های کشاورزی شهری امروز بیشتر به صورت عمدی تجهیز می‌شوند که در سطح فضای زیادی را اشغال نمی‌کنند و محبوبیت زیادی هم پیدا کرده‌اند. این مزارع عمودی درواقع، سرعت رشد را در برخی محصولات خاص تسریع کرده و صرف‌نظر از تغییرات آب و هوایی محیط بیرون، بازه زمانی رشد آنها را یک ساله می‌کنند. اما از چالش‌هایی که بر سر راه این مزارع عمومی وجود دارد، ایجاد طول موج مناسب از نور خورشیدی است تا بتواند سازگاری خوبی برای رشد گیاهان در فضاهای بسته داخلی ایجاد کنند. درحالی که به‌طور سنتی از روشنایی لامپ‌های فلورسنت با مصرف انرژی زیاد و گران‌قیمت جهت استفاده از طیف کامل برای برقراری نور در فضاهای داخلی استفاده می‌شد، اما استفاده بیشتر از دیودهای ساطع‌کننده نور یا LEDها در سال‌های اخیر جایگزینی ارزان‌تر و مناسب‌تر برای ایجاد روشنایی داخلی در مزارع عمودی به‌شمار می‌روند. استفاده از فناوری‌های مدرن کشاورزی، کشاورزی را آسان‌تر و هوشمندتر می‌کند.

کشاورزی با نرم‌افزار GIS

از زمانی که زمین‌های کشاورزی موقعیت‌محور شده‌اند، نرم‌افزار GIS به ابزاری مفید برای تعیین دقیق این کار تبدیل شده است. کشاورزان با استفاده از این نرم‌افزار می‌توانند نقشه دقیق منطقه موردنظر و تغییراتی که قرار است در آینده در آن اتفاق بیفتد، دمای محیطی، محصولات قابل کاشت، سلامت گیاهان و... را به‌طور دقیق بررسی کنند. به‌کارگیری از این نرم‌افزار همچنین استفاده همزمان از اپلیکیشن‌های مجهز به GPS را نیز در کنار ماشین‌آلات هوشمند امکان‌پذیر می‌کند تا از این طریق، استفاده از آفت‌کش‌ها و کودها به‌صورت بهینه انجام شود. با کمک این فناوری‌های نوین، کشاورزان دیگر نیازمند به استفاده از کودپاشی و آفت‌کش‌ها در تمام نقاط مزارع نیستند و با داده‌هایی که دراختیار دارند تنها نقاطی را که به آنها نیاز دارند، انتخاب می‌کنند. با این کار در هزینه، زمان و انرژی تلف شده صرفه‌جویی می‌شود. انواعی از فناوری‌هایی که بر پایه GIS کار می‌کنند، می‌توان به ماهواره‌ها و پهپادها اشاره کرد که می‌توانند داده‌های ارزشمندی را درباره گیاهان، وضعیت خام، آب و هوا و زمین در اختیار کشاورز قرار دهند. این ابزارها، دقت تصمیم‌گیری را تا حد زیادی افزایش می‌دهند.

پروژه مشترک کشاورزی و هوافضا

یک پیمانکار خصوصی بین‌المللی در آمریکا به نام Meta Special Aerospace در مشارکت با کالج کشاورزی اقدام به تولید دستگاه‌هایی برای استفاده از فناوری‌های حسگر کنترل از راه دور هوافضا کرده‌اند. این شرکت استفاده از هواپیماهای مجهز به ابزارهای هایتک برای جمع‌آوری اطلاعات را فراهم کرده است. هدف این پروژه، تحقیق و توسعه ابزارها و دستگاه‌های کشاورزی و استفاده از داده‌های جمع‌آوری‌شده با کمک حسگر هوایی است. محققان در قالب این پروژه قادرند ارتفاع و بلندی محصولات، شاخص‌های سلامت گیاهی، رطوبت خاک، میزان آب زمین‌های سیل‌زده و مخازن ذخیره‌سازی آب و آنالیز توپوگرافیک دقیق سطح را اندازه‌گیری کنند. این پروژه حتی بعد از رشد محصول و برداشت آن هم تا انتهای دسامبر 2020 ادامه دارد. این ابزارآلات هوشمند، با استفاده از طیف نور مرئی و نور نزدیک به مادون قرمز تصویربرداری کرده و از حسگر‌های لیزری و تشخیص نوری برای این کار و همچنین از رادار دیافراگم مصنوعی برای تعیین اندازه‌گیری‌های سه‌بعدی و نشان دادن سطح زمین استفاده می‌کنند.  به گزارش talkbusiness، بعد از برداشت‌های سال 2020، محققان روی سنجش سطوح هوایی برای اندازه‌گیری ارتفاع بهینه پرواز و تفکیک‌پذیری فضایی دانه‌ای از داده‌های جمع‌آوری شده، تمرکز می‌کنند. آنها تصاویری از سطوح مرتفع و نقاط سه‌بعدی به‌دست آمده از مزرعه را برای هر تولیدکننده ارسال می‌کنند که این اقدام به کشاورزان اطلاعات مفیدی می‌دهد که به آنها در برنامه‌ریزی برای آبیاری زمین‌های کشاورزی کمک می‌کند.

حسگرهای خاک و محصول

حسگرهای هوشمند جزء جدایی‌ناپذیر دنیای فناوری‌های امروز هستند و حتی ردپای آنها را می‌توان در بخش کشاورزی هم مشاهده کرد. درحال حاضر، بسیاری از تجهیزات کشاورزی مجهز به حسگرهای هوشمندی هستند که طیف وظایف گسترده‌ای دارند؛ به‌عنوان مثال، از کنترل و حفظ سلامت محصولات گرفته تا کنترل سطح نیتروژن ضروری در آب استفاده شده در کشاورزی را برعهده می‌گیرند. این حسگرها سپس اپلیکیشن‌های فعال داده‌ها را براساس شرایط واقعی زمین فعال می‌کنند. از فناوری حسگرهای هوشمند در کشاورزی برای اندازه‌گیری رسانایی الکتریکی خاک، کف زمین، محتوای مواد ارگانیک و حتی ویژگی‌های خاک مانند PH استفاده می‌کنند. به‌عنوان مثال، فناوری‌های Varis، Bionics و Dulem از مهم‌ترین و معروف‌ترین تولیدکنندگان انواع مختلف حسگرهای خاک هستند.

20 میلیون دلار برای مزارع مجهز به هوش مصنوعی

موسسه‌های تحقیقات ملی هوش مصنوعی آمریکا چند سال پیش با اعطای 20 میلیون دلار جایزه به مرکز کشاورزی دیجیتال دانشگاه ایلینویز، به این مرکز در راه‌اندازی موسسه هوش مصنوعی برای پایداری، مدیریت و تاب‌آوری کشاورزی در آینده (AIFARMS) کمک کرد. در این موسسه، تمرکز محققان روی علوم کامپیوتر، هوش مصنوعی و تحقیقات کشاورزی است. با تقویت همکاری‌های نزدیک میان محققان این مرکز و رشد و ایجاد تنوع در انتخاب نیروی کار مهارت‌دیده در کشاورزی دیجیتال، مدیران این موسسه می‌توانند فرصتی را برای کمک به مقابله با برخی چالش‌های پیش رو ایجاد ‌کنند که کشاورزی امروز در دنیا با آن مواجه است. محققانی از دانشگاه‌های مختلف در این موسسه دورهم جمع می‌شوند تا علاوه‌بر تسریع فناوری هوش مصنوعی در کشاورزی، پیشرفت‌های زیادی را در این بخش ایجاد کنند. تمام محققان، متخصصان و کارشناسانی که در این مرکز فعالیت می‌کنند برای برطرف کردن چالش‌های بزرگ کشاورزی از قبیل محدودیت‌های کاری، سلامت و رفاه حیوانات، مقاومت محیطی محصولات کشاورزی و سلامت خاک تلاش می‌کنند. متخصصان از منابع در دسترس و پیشرفت‌های فناورانه و برنامه‌های آموزشی برای ایجاد تحولاتی در صنعت کشاورزی استفاده می‌کنند که به تنوع نیروی کار و مدیریت پایدار کمک می‌کند. موسسه AIFARMS یکی از پروژه‌های پیشگام در مرکز کشاورزی دیجیتال در دنیاست که در سال 2018 افتتاح شده است. استفاده از قابلیت‌های هوش مصنوعی در علوم، مهندسی و تمرین کشاورزی فرصتی را برای حل چالش‌های حیاتی پیش روی کشاورزی جهان قرار می‌دهد.

نرم‌افزار بازدهی آبدهی مزارع

آبیاری ابزاری است که در رشد گیاهان تاثیر بسزایی دارد و از دیرباز این کار توسط نیروی انسانی در مزارع کشاورزی انجام می‌شد اما اینکه چه مقدار آب باید به یک زمین کشاورزی برسد، نکته‌ای است که در شیوه‌های سنتی آبیاری خیلی مورد محاسبه قرار نمی‌گرفت که باعث هدررفت مقادیر زیادی از آب می‌شد. اما محققان مرکز تحقیق و آموزش ادیستو در دانشگاه کلمسون روی پروژه‌هایی کار می‌کنند که به کشاورزان کالیفرنیای جنوبی کمک می‌کند در مصرف آب و هزینه‌های خود صرفه‌جویی کنند. در این پروژه، از نرم‌افزاری استفاده می‌شود که به ارزیابی کارایی سیستم آبیاری کمک می‌کند. این نرم‌افزار با کنترل مدارها، کم و زیاد شدن فرآیند آبیاری را به کشاورزان هشدار می‌دهد. آبیاری زیاد باعث از بین رفتن مواد مغذی و آبیاری کم مزارع باعث ایجاد تنش آبی در گیاهان می‌شود که عملکرد زمین را کاهش می‌دهد. این نرم‌افزار، گزارش‌هایی از هزینه‌کرد ناشی از آبیاری زیاد و کم تهیه می‌کند. کشاورزان با کمک این اطلاعات، می‌توانند بازدهی سرمایه‌گذاری، اصلاحات و تعمیرات را ارزیابی ‌کنند.

داده‌های ماهواره‌ای

پیش‌بینی بازده کار کشاورزان در مزارع وسیع و نیز نظارت میدانی در زمان واقعی با هدف کشف انواع تهدیدها کار بسیار دشواری است که با کمک ماهواره‌ها می‌توان اطلاعات دقیقی را به‌دست آورد. ماهواره‌ها با کمک حسگرها و قدرت تصویربرداری بالایی که دارند، امکان تهیه اطلاعات دقیق‌تری را از مزارع وسیع‌تر فراهم می‌کنند تا کشاورزان بتوانند از این داده‌ها برای بازدهی بیشتر زمین‌های کشاورزی خود استفاده کنند. حسگرها قادر به تهیه تصاویری در طیف گسترده و مختلف هستند و امکان استفاده از شاخص‌های طیفی متعدد مانند شاخص عادی انواع پوشش گیاهی را فراهم می‌کنند. این شاخص امکان تعیین محتوای گیاهی، میزان پژمردگی گیاهان و سلامت کلی گیاهان را ارزیابی می‌کند. از سوی دیگر، از شاخص متغیر گیاهی خاک هم می‌توان برای به حداقل رساندن اثر خاک در مراحل اولیه رشد گیاهان استفاده کرد. همگی این کارها با داده‌های ماهواره‌ای امکان‌پذیر است.

محصولات متصل به وای‌فای

کشاورزی مدرن معمولا مجهز به حسگرهای الکترونیکی توزیع شده در زمین کشاورزی است که شرایط مختلف را تحت کنترل دارد. در بعضی موارد، گجت‌ها، داده‌ها را روی یک سرور وصل‌شده در مزرعه یا سیستم ابری ارسال می‌کنند. سرورهای شبکه‌ای به‌طور گسترده برای محاسبه و پردازش داده‌ها به‌کار می‌رود. این نمودارها به‌طور خودکار آنالیز شده و دستورالعمل‌های لازم را به سیستم آبیاری اتوماتیک مزرعه می‌فرستد که در برخی موارد حتی ممکن است پیش از آبیاری از طریق سیستم قطره‌ای که از سوراخ‌های ردیفی در امتداد محصول انجام می‌شود، مقدار صحیح کود موردنیاز را نیز اضافه کند. این سیستم هوشمند، به شکل موثر و در فواصل زمانی، مقدار آب موردنیاز را بین محصول توزیع می‌کند که همین کار از اتلاف آب جلوگیری کرده و حجم آب غنی‌شده با کود را کاهش می‌دهد. کشاورزان می‌توانند از طریق تبلت یا گوشی‌های هوشمند خود به این اطلاعات دسترسی داشته باشند. این فناوری‌ها، اطلاعات واقعی را در اختیار کشاورزان قرار می‌دهد که در گذشته در فرآیندی آهسته و آزمایش خاک به‌طور دستی صورت می‌گرفت.

کشاورزی رباتیک

به گزارش theenterpriseworld، توسعه خودروهای خودران و بدون راننده در کشاورزی هم با سرعت زیادی درحال پیشرفت است. تراکتورها و ربات‌های خودکار یکی از معمول‌ترین راه‌ها برای کنترل خودکار هزینه‌های پرداختی است که در زمان‌های مختلف از طریق نیروی انسانی صورت می‌گرفت. ربات‌های خودکار هم جزء فناوری‌هایی است که از آن برای چیدن کاهو و توت فرنگی، علف، پرتقال و انگور استفاده می‌شود. بعضی از این ربات‌ها به تراکتورهایی متصل هستند که با نیروی انسانی کار می‌کنند درحالی‌که برخی نیز مجهز به حسگر شده‌اند و اتصالاتی که کارهای خاصی را مانند یافتن مکان چرای گاوها انجام می‌دهند و علف‌ها را دوباره تحریک به رشد می‌کنند. این ربات‌ها اغلب تحت هدایت سیستم‌های ردیاب GPS هستند. بنابراین می‌توان به آسانی فضای باریک بین ردیف‌های محصولات را ردیابی و مشخص کرد.

کنترل مزارع با پهپادهای داده‌رسان

پهپادها به‌عنوان هواپیماهای کنترل از راه دور در بخش‌های مختلفی کاربرد دارند که یکی از مهم‌ترین آنها، حوزه کشاورزی است. کشاورزان با کمک پهپادها، قادر خواهند بود اطلاعات دقیقی را پیرامون زیست توده محصول، ارتفاع بوته، وجود علف‌های هرز و اشباع آب در مناطق خاص به‌دست آورند. پهپادها در مقایسه با ماهواره‌ها، اطلاعات دقیق‌تری را با تصاویری با رزولوشن بالا تهیه می‌کنند و سرعت آنها نیز در تهیه اطلاعات بسیار بالاتر است.

این هواپیماهای بدون سرنشین در نبرد با حشرات رقیب ندارند و کشاورزان با کمک پهپادها می‌توانند با استفاده از حشره‌کش‌ها از شر حشرات در امان بمانند و نیز حضور پهپادها در مناطقی که احتمال مسمومیت نیروی انسانی با مواد شیمیایی وجود دارد، این خطر هم کاهش می‌یابد. اما چالشی که در استفاده از پهپادها وجود دارد، زمانی است که کشاورزان قصد دارند از مناطق وسیعی تصویربرداری کرده و اطلاعات دقیق به‌دست آورند که بهتر است این کار را با کمک تصاویر ماهواره‌ای انجام دهند.

 *‌ مترجم: ندا اظهری