نویسنده: عظیم ربیع زاده

شهریور ۳۱, ۱۳۹۹
عظیم مدیا 8 مقالات 8 آینده پژوهی 8 مزرعه هوشمند چیست؟ مروری بر نسل آینده مزارع در عصر تکنولوژی

مزرعه هوشمند چیست؟ مروری بر نسل آینده مزارع در عصر تکنولوژی

آبیاری مزارع هوشمند
زمان مطالعه: ۱۰ دقیقه

مزرعه هوشمند چیست و چرا کشاورزی هوشمند می‌تواند آینده را تغییر دهد؟

جهان برای بقا به کشاورزی وابسته است، با توجه به افزایش جمعیت جهان و نیاز به تأمین امنیت غذایی در مناطق مختلف، تقاضا برای تولید محصولات کشاورزی افزایش یافته است. با پیشرفت تکنولوژی، روش‌های نوین کشاورزی به تدریج جایگزین برخی از روش‌های سنتی می‌شوند. یکی از این روش‌ها کشاورزی در مزارع هوشمند است. در این مقاله سری به مزرعه‌های هوشند و تکنولوژی‌های نوین کشاورزی می‌زنیم. با ما همراه باشید:

مزرعه هوشمند چیست؟

مزارع هوشمند - عظیم مدیامزرعه هوشمند به مزرعه‌ای گفته می‌شود که در آن تکنولوژی‌های جدید جایگزین فرآیندهای دستی و سنتی شده‌اند. مزرعه‌ی هوشمند با استفاده از ابزارهای روز، کمترین نیاز را به انسان دارد. در مزارع هوشمند فرآیند رشد محصولات، کاشت، برداشت و عرضه همگی به کمک تکنولوژی و بدون نیاز به انسان انجام می شود. به این پروسه کشاورزی هوشمند می گویند.
البته کشاورزی هوشمند بیشتر به مفهوم مدیریت مزرعه اشاره دارد که از فناوری مدرن با هدف افزایش کیفیت و کمیت محصولات کشاورزی استفاده می‌کند. این رویکرد شامل جنبه‌هایی مانند استفاده از اینترنت اشیا (IOT)، مدیریت داده‌ها، اسکن خاک و همچنین دسترسی به GPS و سایر فناوری‌های هوشمند است. جالب است بدانید طبق تحقیقات آینده پژوهی کشاورزی هزینه‌های این صنعت با به‌کارگیری مزراع هوشمند به میزان قابل توجهی کاهش پیدا می‌کند.

توسعه و رشد کشاورزی با مزرعه‌های هوشمند

تکنولوژی در مزارع هوشمند

بر اساس تحقیقات آینده پژوهی در کشاورزی میزان خاک مورد استفاده برای کشاورزی حدود ۰.۷٪ کاهش یافته است. این در حالی است که رشد جمعیت نسبت به نسل‌های گذشته افزایش قابل توجهی داشته است. علاوه بر این تولید مواد غذایی برای برخی از کشورها به یک بحران تبدیل شده است و آینده پژوهی با توجه به شرایط موجود برای کشورهای دیگر نیز چندان مثبت نیست.

بر اساس نتایج آینده پژوهی در کشاورزی برای این که دنیا بتواند میزان تولید موادغذایی خود را حفظ یا افزایش دهد و به امنیت غذایی برسد، نیاز به افزایش بهره‌وری دارد. با این حال، با توجه به شرایط موجود، در صورت پیروی از روش‌های سنتی کشاورزی، هرگونه افزایش تولید بدون ایجاد فشار به محیط زیست امکان پذیر نیست.

مزرعه هوشمند با معرفی تکنولوژی های موثر بر کشاورزی با هدف کاهش هزینه، کارایی بهتر در کشاورزی و محصولات باکیفیت، آینده‌ای روشن‌تر را نوید می‌دهد. برخی از آینده پژوهان حوزه‌ی کشاورزی رفتن به سوی این روش کشاورزی را تنها راه موجود دانسته‌اند.
به عنوان مثال، با کشاورزی هوشمند، شما این فرصت را دارید که به طور موثر بر نیازهای مزارع خود نظارت کنید، از کودها و سموم دفع آفات به خوبی و به شکل گزینشی استفاده کنید و  استفاده از برخی روش‌های کشاورزی را با هدف تولید بهتر و سالم تنظیم کنید.

تاثیر تکنولوژی‌های جدید بر مزرعه هوشمند

اینترنت اشیا در کشاورزی نوین
بسیاری از شرکت‌های فعال فناوری امروزه تمرکز خود را روی توسعه بخش کشاورزی و مزارع هوشمند قرار داده‌اند. شرکت‌هایی مانند FoodLogIQ, FarmLead, Arable, Mothive,CorpX, و هزاران شرکت دیگر در حال ایجاد پلتفرم‌هایی چند منظوره هستند تا کشاورزان بتوانند از طریق آن‌ها به سادگی با چند کلیک مزارع خود را مدیریت کنند.
پیشرفت فناوری، رشد اینترنت و معرفی تلفن‌های هوشمند به تصویب تکنولوژی در کشاورزی کمک کرده است. امروزه جهان ارزش آینده پژوهی در کشاورزی و به کارگیری تکنولوژی را درک می‌کند و اکثر کشورها مشتاقانه به دنبال اجرای فنون دقیق کشاورزی هستند.

درحال حاضر بیشتر عملیات سنتی کشاورزی به طور قابل توجهی تغییر کرده‌اند. تغییر از کشاورزی سنتی به کشاورزی مدرن را می توان مدیون  آینده پژوهی در کشاورزی، پیشرفت تکنولوژی و به کارگیری روش‌های نوین کشاورزی مانند استفاده از ماشین آلات، دستگاه‌ها، حسگرها و فناوری اطلاعات دانست. در حال حاضر کشاورزان از فناوری‌های پیشرفته‌ای مانند تصاویر هوایی، سنسورهای رطوبت و دما، فناوری GPS و روبات‌ها استفاده می‌کنند. تکنولوژی‌های کشاورزی باعث می‌شود تا کشاورزی سازگار با محیط زیست، ایمن‌ و  پردرآمد باشد.

مزایای مزرعه هوشمند

آبیاری مزارع با کمک تکنولوژی
در حال حاضر دیگر نیازی به استفاده کشاورزان از سموم دفع آفات، کودها و آب در کل مزرعه نیست. ورود تکنولوژی در کشاورزی و به طور خاص کشاورزی هوشمند به کشاورزان اجازه می‌دهد تا از کمترین مقادیر این عناصر استفاده کنند و فقط مناطق خاصی از مزرعه خود را هدف قرار دهند و یا حتی آنها را به صورت انتخابی در موارد خاص اعمال کنند. این در حالی است که زمان که یکی از مهم‌ترین مولفه‌ها در فرآیند کشاورزی است به یک مسئله با اهمیت کم تبدیل شده است، چرا که سرعت انجام بسیار از فرآیندها به حداقل رسیده است. با این حال، این تنها مزیت مزرعه هوشمند نیست.
طبق آینده پژوهی صنعت کشاورزی مزایای استفاده از کشاورزی هوشمند عبارتند از:

بهره وری بالای محصول در کشاورزی هوشمند

استفاده از تکنولوژی در کشاورزی پس از پذیرش کشاورزی هوشمند تضمین کننده بهره وری بهتر است، زیرا در این شیوه، تمرکز بر به حداکثر رساندن ورودی‌ها و کاهش اتلاف منابع است.

کاهش استفاده از سموم دفع آفات، کودها و آب

کشاورزان به طور سنتی، بدون تعیین محل دقیق در مزرعه، از آب، کود و سموم دفع آفات استفاده می‌کردند. اما در مزرعه هوشمند،  هر زمان و هرکجا که نیاز باشد و به مقدار مناسب، آب و سایر مواد شیمیایی را می‌توانید استفاده کنید. با کاهش هزینه‌های کشاورزی و کاهش استفاده از این مواد شیمیایی، قیمت مواد غذایی پایین می آید.

کشاورزی هوشمند؛ سازگار با محیط زیست

امروزه، مزرعه هوشمند روش‌های بهتری را برای افزایش بهره وری ارائه داده و در عین حال هدر رفتن مواد شیمیایی، آب و سایر عناصر مورد استفاده در مزرعه را به حداقل می‌رساند. نتیجه این است که شما مجبور نیستید محیط را در معرض مواد شیمیایی مضر غیرضروری قرار دهید، درصورتی که می‌توانید از آن‌ها به میزان کم یا فقط در صورت نیاز شدید استفاده کنید. در نتیجه مواد شیمیایی به رودخانه‌ها وارد نمی‌شوند و به طور کلی در محیط زیست رسوب نمی‌کنند. بدیهی است که به‌کارگیری کود و مواد شیمیایی کمتر در کشاورزی، آینده و مواد غذایی سالم تری را به بشر هدیه می‌دهد.

افزایش ایمنی کشاورزان و کارگران

کشاورزی هوشمند با به‌کارگیری ماشین آلات و  تکنولوژی، مشارکت کارگران در مزرعه را محدود می‌کند، از این رو دیگر جای نگرانی در مورد ایمنی کشاورزان و کارگران وجود ندارد.

آیا آینده کشاورزی به سمت مزرعه هوشمند خواهدرفت؟

مدیریت مزارع با اینترنت اشیا
کشاورزی هوشمند در حال ایجاد زمینه‌های «سومین انقلاب سبز» است که به کاربرد ترکیبی فناوری‌های اطلاعات و ارتباطات اشاره دارد. این ترکیب شامل دستگاه‌هایی مانند تجهیزات دقیق، حسگرها و محرک‌های اینترنت اشیا، سیستم‌های موقعیت‌یابی جغرافیایی، هواپیماهای بدون سرنشین (پهپادها) و روبات‎ها است.

اینترنت اشیا در کشاورزی به کنترل بهتر فرآیندهای کشاورزی برای کاهش خطرات تولید کمک می‌کند و توانایی پیش‌بینی نتایج تولید را افزایش می‌دهد. علاوه‌براین به کشاورزان کمک می‌کند تا محصول را بهتر برنامه‌ریزی و توزیع کنند. داده‌ها در مورد میزان دقیق محصولات و مقدار محصول برای برداشت می‌تواند به کشاورزان کمک کند تا فشار کاری و پسماند را کاهش دهند.
علاوه‌بر‌این، ارائه‌دهندگان خدمات و اپراتورهای تلفن همراه در حال مدرن سازی زیرساخت‌های شبکه خود هستند، منابع شبکه را به لبه می‌آورند و از راه دور از طریق فن‌آوری هایی مانند سلول‌های کوچک و MIMO عظیم ادغام می‌کنند تا برای راه اندازی ۵G آماده شوند. مزرعه هوشمند بدون شک در آینده شاهد ورود تکنولوژی‌های بیشتری نیز خواهدبود، علاوه بر این نیاز بشر بیشتر کشاورزی را به سمت مزارع هوشمند سوق می‌دهد.

جمع بندی

کشاورزی هوشمند یک مفهوم نوین در حوزه کشاورزی است که در صورت اجرای مناسب می‌تواند به بهبود تولید، کیفیت بهتر و کاهش هزینه‌ها در کشاورزی کمک کند. با این حال استقرار مزرعه هوشمند به سرمایه، دانش و مهارت‌های حرفه‌ای نیاز دارد. تجزیه و تحلیل داده‌ها، نظارت بر تغییرات در مزرعه و همچنین تجزیه و تحلیل تغییرات بازار و قیمت، به تکنولوژی و مهارت‌ مناسب نیاز دارد. از طرف دیگر تغییر از کشاورزی سنتی به مدرن به سرمایه نیاز دارد. با این حال دنیای کشاورزی با سرعت زیادی در حال حرکت به این سمت است. علاوه بر این، آینده پژوهی تطبیق هر چه سریع‌تر کشاورزی با تکنولوژی‌های آینده را سودمند می داند.

پاسخ به سوالات پر تکرار

 

۱. مزرعه هوشمند و آبیاری هوشمند چیست؟

مزرعه هوشمند مزرعه‌ای است که در آن از فناوری‌های روز دنیا برای کاشت، آبیاری، مراقبت، برداشت و سایر فرآیندهای مربوط به کشاورزی استفاده می‌شود. در این روش تمامی مراحل با استفاده از ماشین‌آلات و تجهیزات هوشمند و بدون نیاز به انسان انجام می‌شود.

۲. فرصت های پیش رو به واسطه توسعه مزارع هوشمند چه هستند؟

طبق گزارش BIS Research، پیش بینی می‌شود که بازار جهانی کشاورزی هوشمند تا سال ۲۰۲۲ به ۲۳.۱۴ میلیارد دلار برسد. در واقع سالانه ۱۹.۳% افزایش خواهد داشت. این رشد به افزایش تقاضا برای عملکرد بالاتر محصول، نفوذ روزافزون فناوری اطلاعات و ارتباطات (ICT) در کشاورزی و نیاز روزافزون به کشاورزی با اقلیم هوشمند ارتباط دارد.

همانطور که استقرار گسترده تلفن‌های هوشمند و سیستم‌های اینترنت اشیا (IoT) در کشورهایی مانند چین و ژاپن، منجر به دریافت سریع راه‌حل‌های دقیق کشاورزی شده است، دولت‌ کشورهای در حال توسعه نیز به ضرورت و مزایای این فناوری‌ها پی برده‌اند و انتظار می رود ابتکاراتی برای ارتقای کشاورزی هوشمند داشته باشند. همانطور که جمعیت سالخورده در جهان افزایش می‌یابد، اتوماسیون کشاورزی نیز بیشتر مورد توجه قرار می‌گیرد. به دلیل همین تغییر عمیق در صنعت کشاورزی، تولیدکنندگان سیستم‌های اتوماسیون و کنترل، شاهد افزایش چشمگیر فروش خود بوده‌اند. همچنین فروش ربات‌های کشاورزی و پهپاد/هواپیماهای بدون سرنشین بالاترین درآمد را خواهند داشت. به همین دلایل بر استفاده از فناوری‌ برای توسعه مزارع هوشمند تاکید می‌شود.

۳. مزایا و معایب مزرعه هوشمند چیست؟

یک مزرعه هوشمند مزایای بسیار زیادی دارد. به طور مثال کاهش هزینه‌ها، کارایی بهتر در کشاورزی و تولید محصولات باکیفیت، نظارت سریع بر نیاز مزارع، انتخاب بهتر کودها و سموم دفع آفات به عنوان بهترین مزایای کشاورزی مدرن شناخته می‌شود. علاوه بر این گیاهان بهتر پرورش پیدا می‌کنند، در طولانی مدت، بازده بسیار بالایی خواهند داشت، سنجش خاک فراهم است، کنترل مقدار مواد مغذی دریافت شده راحت‌تر است، منابع ضروری مانند کود و آب حفظ می‌شود و مهم‌تر از همه می‌توان کل دنیا را با این روش تغذیه کرد. همچنین می‌توانید اطلاعات مهمی در مورد میزان هوا، صدا، رطوبت و دمای محیط کسب کنید و در مصرف برق صرفه‌جویی کنید. اما در این روش مشکلاتی هم وجود دارد. مثلا یکی از سخت‌ترین فعالیت ها در جهان است، به صبر، استقامت، توجه زیاد و دانش فنی بالا نیاز دارد.

عیب بزرگ کشاورزی هوشمند این است که برای موفقیت به اتصال نامحدود و مداوم اینترنتی نیاز دارد. یعنی اجرای این روش کشاورزی در جوامع روستایی و کشورهای در حال توسعه کاملاً غیرممکن است. این روش نیاز به درک رباتیک و ICT دارد و بسیاری از کشاورزان این مهارت‌ها را ندارند. حتی یافتن شخصی با این توانایی فنی دشوار و گران است. این موضوع عاملی دلسردکننده است و مانع انجام آن توسط بسیاری از کشاورزان آینده‌دار شود.

۴. سیستم آبیاری هوشمند چگونه کار می‌کند؟

به‌روزرسانی سیستم‌های آبیاری هوشمند باعث کاهش مصرف آب می‌شود. یک سیستم آبیاری هوشمند و قابل برنامه‌ریزی دارای سیستم‌های تنظیم زمان است و به طور خودکار خاموش و روشن می‌شود. این سیستم‌ها دارای تجهیزاتی هستند که در زمان بارش باران، مانع از کار آب‌پاش ها می‌شوند. آبیاری هوشمند شامل توانایی نظارت بر شرایط آب و هوایی محلی و سطح رطوبت زمین است. در واقع سیستم‌های آبیاری هوشمند برنامه‌های آبیاری خودکاری را با توجه به نیاز واقعی چمن تنظیم می‌کنند. فناوری آبیاری هوشمند روی سیستم‌های آبیاری نصب می‌شود و مصرف آب را بین ۲۰ – ۴۰% کاهش می‌دهد. سیستم‌های آبیاری هوشمند به WiFi متصل هستند و می‌توانند با یک دستگاه هوشمند و از راه دور کنترل شوند.

در برخی موارد می‌توان از سنسورهای اضافی آب و هوا یا مبتنی بر رطوبت با کنترل‌کننده‌ها و سیستم‌های موجود استفاده کرد. در این صورت در هزینه‌های خرید یک کنترل‌کننده جدید صرفه‌جویی می‌شود. کنترل‌کننده‌های تبخیر و تعرق (حسگرهای مبتنی بر آب و هوا) از داده‌های محلی هوا برای تنظیم زمان اجرای آبیاری استفاده می‌کنند. این حسگرها با از طریق WiFi به داده‌های محلی که در دسترس عموم هستند، دسترسی پیدا می کنند یا هوای محل موردنظر را بررسی می‌کنند. سپس از دما، باد، تابش خورشید و رطوبت برای محاسبه مقدار آبیاری استفاده می‌شود. این سیستم‌ها می‌توانند چرخه آبیاری بعدی را در زمان وجود رطوبت کافی در خاک متوقف کنند.

۵. چه محصولاتی در مزرعه هوشمند تولید می‌شود؟

عمده محصولات کشاورزی تولیدی در مزارع هوشمند، الیاف (فیبرها مانند پنبه)، دسته‌های غذایی مختلف مانند غلات (به خصوص برنج و گندم)، سبزیجات و میوه‌ها است.

۶. آینده کشاورزی چگونه خواهد بود؟

کشاورزی در آینده شامل استفاده از ابزارآلات پیشرفته، ربات‌ها، سنسورها، تجهیزات و اینترنت است که بهره‌روی و بازده تولید را به طور فزاینده‌ای افزایش می‌دهد. فناوری مدرن کشاورزی برای بهبود انواع مختلف شیوه‌های تولیدی استفاده می‌شود. در این روش از بذرهای ترکیبی انواع مختلف محصولات، تجهیزات پیشرفته فنی و بسیاری از حمایتگرهای انرژی در قالب آبیاری، کودها و سموم دفع آفات استفاده می‌شود.

۷. برای کشاورزی مدرن چه باید کرد؟

سیستم های کشاورزی مدرن با در نظر داشتن دو هدف مرتبط توسعه یافته‌اند: دستیابی به بیشترین بازده ممکن و کسب بالاترین سود اقتصادی. برای دستیابی به این اهداف شش عمل اساسی برای تشکیل ستون اصلی لازم است: خاکورزی فشرده (Intensive Tillage)، کشت تکی (Monoculture)، استفاده از کودهای مصنوعی (Use of Synthetic Fertilizers)، آبیاری (Irrigation)، کنترل آفات شیمیایی (Chemical Pest Control) و دستکاری ژنتیکی گیاهان زراعی (Genetic Manipulation).

۸. برای هوشمندسازی مزارع کشاورزی چه باید کرد؟

۱. مدیریت هوشمند آب: می‌توانید با استفاده از سیستم‌های آبیاری قطره‌ای یا پاششی، بازده محصولات را تا ۵۰% افزایش دهید.

۲. خاک‌ورزی حفاظتی: با استفاده از روش‌های خاکورزی حفاظتی، در زمان، سوخت و استهلاک ماشین‌آلات صرفه‌جویی می‌شود. این موضوع منجر به افزایش سود (۱۰۰ دلار در هر هکتار) می‌شود.

۳. نرم‌افزار مدیریت مزرعه: مدیریت مزرعه هوشمند خود بدون پیگیری و بررسی کارها بی فایده است. نرم‌افزار مدیریت مزرعه به شما کمک می‌کند تا کنترل کامل فعالیت‌های کشاورزی خود را به دست آورید و کلیه ورودی‌ها و هزینه‌ها را تجزیه و تحلیل کنید. بنابراین نقاط ضعف خود را شناسایی کنید و پیشرفت‌های مناسبی انجام دهید.

۴. فناوری اینترنت اشیا نه تنها کشاورزی را هوشمندانه، بلکه سازگار با محیط زیست می‌کند. استفاده از سنسورهایی که تأمین آب را کنترل می‌کنند، هواپیماهای بدون سرنشین که تولید داده‌ محصولات را انجام می‌دهند و تراکتورهای خودران، مواردی هستند که برای یک مزرعه هوشمند موردنیاز هستند.

۵. یکی دیگر از تجهیزات موردنیاز، کاوشگر رطوبت خاک است که سطح آب موجود در خاک، شوری، اکسیژن و رشد ریشه گیاه را بررسی می‌کند.

۶. یکی دیگر از موارد مهم در چنین مزارعی، مصرف آب کمتر است. فناوری‌های جدید وجود دارند که باعث می‌شود مصرف آب ۳۰% کاهش یابد.

۷. کاوشگر خاک، یکی دیگر از تجهیزات لازم است. این کاوشگر حداقل یک بار در ساعت حجم زیادی از داده‌های پیچیده را جمع‌آوری می‌کند.

نکات کلیدی مطلب:

  • در مزارع هوشمند تمام مراحل کشاورزی از کاشت تا برداشت بدون دخالت دست انجام می‌شود
  • تکنولوژی‌های مورد استفاده در کشاورزی این صنعت را با محیط سازگارتر کرده است
  • هدف از کشاورزی هوشمند افزایش کیفیت و کمیت محصولات کشاورزی است
  • تولید بیشتر، ریسک کمتر و توزیع بهینه‌تر از مزایای استفاده از مزرعه هوشمند در کشاورزی است

پست‌های مرتبط

دیدگاه

۰ نظر

ارسال نظر

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *