کشاورزی هوشمند چیست؟

تاریخ طی سالیان متمادی کشاورزی را همواره به عنوان یکی از ستون‌های اساسی اقتصاد و زندگی انسانی تلقی کرده است. اما با پیشرفت فناوری و تغییرات جمعیتی، نیاز به تولید محصولات کشاورزی بیشتر از پیش احساس می‌شود. همچنین، مسائلی همچون تغییرات اقلیمی، مدیریت منابع آب و حفاظت از محیط زیست به چالش‌های جدیدی برای کشاورزی افزوده‌اند. رویکرد کشاورزی هوشمند، به عنوان یک رویکرد نوآورانه و قدرتمند در عرصه کشاورزی اهمیت پیدا کرده است. این رویکرد با استفاده از تکنولوژی‌های هوشمند پیشرفته، تحلیل داده، و هوش مصنوعی در فرآیندهای کشاورزی، به بهره‌وری بیشتر و افزایش تولید در کشاورزی کمک می‌کند. علاوه بر این، این رویکرد به حفظ محیط زیست، کاهش پسماند، و بهبود شرایط کشاورزان نیز کمک می‌کند.

کشاورزی هوشمند چیست؟

کشاورزی هوشمند یک مفهوم مدیریتی است که بر فراهم کردن زیرساخت‌های صنعت کشاورزی با استفاده از فناوری پیشرفته – از جمله داده‌های بزرگ ابری و اینترنت اشیا  برای ردیابی، نظارت، اتوماسیون و تجزیه و تحلیل عملیات کشاورزی متمرکز است. همچنین کشاورزی هوشمند که به عنوان کشاورزی دقیق شناخته می‌شود، توسط نرم افزار مدیریت و با سنسور نظارت می‌شود. هوشمندسازی کشاورزی به دلیل جمعیت در حال گسترش جهان، تقاضای روزافزون برای تولید و عملکرد بیشتر محصول، نیاز به استفاده بهینه از منابع طبیعی، افزایش استفاده و پیچیدگی فناوری اطلاعات و ارتباطات و … اهمیت رو به رشدی دارد.

تفاوت کشاورزی هوشمند و کشاورزی سنتی

هوشمندسازی کشاورزی مزایای زیادی نسبت به استراتژی های کشاورزی معمولی دارد. برخی از این موارد شامل اعمال کنترل بیشتر بر فرآیندهای تولید است که به نوبه خود مدیریت هزینه را افزایش می‌دهد و تولید زباله را کاهش می‌دهد. علاوه بر این، کشاورزی هوشمند با استفاده از فناوری جدید در کشاورزی، ردیابی ناهنجاری‌ها در رشد محصول و همچنین سلامت دام را آسان‌تر می‌کند.

در کشاورزی سنتی:

• وجود مجموعه‌ای از روش‌های اغلب غیر علمی برای کشت محصولات، در سراسر منطقه
• استفاده نادرست از کودها و سموم دفع آفات در سراسر مزرعه.
• خطا در ثبت داده و از دست دادن داده‌های مالی و داده‌های مربوطه به مزرعه به دلیل نگهداری دستی.
• عدم شناسایی موقعیت جغرافیایی دقیق منطقه
• عدم وجود روشی قابل اعتماد برای پیش بینی آب و هوا
• استفاده از ابزار ساده توسط کشاورزان، کار پرزحمت و زمان‌بر.

در کشاورزی هوشمند:

• تجزیه و تحلیل هر مزرعه برای شناسایی انواع محصول مناسب و الزامات ورودی برای بهینه سازی و سودآوری
• نگهداری داده‌های مزرعه بر روی یک پلتفرم دیجیتال به طور مرکزی
• تشخیص زودهنگام مشکل، استفاده از ورودی‌ها فقط در منطقه آسیب دیده، صرفه جویی در هزینه‌ها
• شناسایی مناطق مختلف در مزارع با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای و GPS
• پیش بینی دقیق آب و هوای برای به حداکثر رساندن بهره‌وری از منابع و به حداقل رساندن تلفات
• افزایش بهره وری و صرفه جویی در زمان و هزینه به دلیل اتوماسیون تجهیزات

اهداف کشاورزی هوشمند چیست؟

• بهبود عملکرد خاک و دام
• اجرای عملیات: جمع آوری داده‌ها تا حد امکان (رطوبت سنجی خاک، نظارت بر رشد و درمان گیاهان با کود یا حتی موقعیت جغرافیایی دام).
• بهینه سازی منابع انرژی و مواد خام؛
• تسهیل اشتراک گذاری اطلاعات در داخل شبکه؛
• کاهش اثرات زیست محیطی فعالیت های کشاورزی به منظور حفظ زمین برای نسل های آینده. محدود کردن تعداد کارهای وقت گیر و/یا کم ارزش

تکنولوژی‌های مورد استفاده

1. سنسور‌های هوشمند 
2. تجهیزات مخابراتی
3. ابزارهای تحلیل داده‌ها
4. تکنولوژی ماهواره‌ای
5. اینترنت اشیا
6. هوش مصنوعی
7. تکنولوژی نرخ متغیر
8. رباتیک کشاورزی
9. پهپادها

ترکیب این فناوری‌ها، باعث تسهیل فرایند جمع آوری داده، تجزیه تحلیل و نظارت از راه دور می‌شود. این داده‌ها به یک سیستم پشتیبانی تصمیم گیرنده ارسال می‍گردند و کشاورزان می‌توانند آنچه را که در حال رخ دادن است با جزئیات بیشتری نسبت به گذشته ببینند. به عنوان مثال، با اندازه گیری دقیق تغییرات در یک مزرعه و انطباق استراتژی بر این اساس، کشاورزان می توانند اثربخشی سموم و کودهای شیمیایی را تا حد زیادی افزایش دهند و از آنها منطقی‌تر استفاده کنند. به طور مشابه، تکنیک‌های کشاورزی هوشمند، به کشاورزان کمک می‌کند تا نیازهای تک تک حیوانات را بهتر نظارت کنند و تغذیه آنها را برای جلوگیری از بیماری و افزایش سلامت گله تنظیم کنند.

مزایا و معایب کشاورزی هوشمند

مزایا

کشاورزی هوشمند با ارتباطات بیشتر و هوشمندتر کردن کشاورزی به کاهش هزینه‌های کلی و بهبود کیفیت و کمیت محصولات، پایداری کشاورزی و تجربه برای مصرف کننده کمک می‌کند.

افزایش کنترل بر تولید:  منجر به مدیریت بهتر هزینه و کاهش ضایعات می‌شود. به عنوان مثال، توانایی ردیابی ناهنجاری‌ها در رشد محصول یا سلامت دام، به حذف خطر از دست دادن محصول کمک می کند.

افزایش کارایی و عملکرد:  یکی دیگر از مزایای هوشمندسازی کشاورزی است.  با دستگاه‌های هوشمند، چندین فرآیند را می‌توان همزمان فعال کرد و سیستم‌های هوشمندسازی، کیفیت و حجم محصول را با کنترل بهتر فرآیندهای تولید افزایش می‌دهد.

مدیریت دقیق:  پیش‌بینی تقاضا و تحویل کالاها به بازار را در زمان مناسب برای کاهش ضایعات ممکن می‌سازد. کشاورزی هوشمند بر مدیریت عرضه زمین، شرایط زمین زراعی، بر پارامترهای رشد مناسب (مثل طوبت، کود و …) و تولید محصول مناسب مورد تقاضا متمرکز است. انواع سیستم‌های کشاورزی هوشمند با استفاده از نرم افزار برای مدیریت کسب و کار انجام می‌شوند. سیستم‌های کنترل، ورودی حسگر را مدیریت می‌کنند، اطلاعات از راه دور را برای تأمین و پشتیبانی تصمیم‌گیری ارائه می‌کنند، همچنین اتوماسیون ماشین‌ها و تجهیزات برای پاسخ‌گویی به مسائل نوظهور و پشتیبانی تولید را فراهم می‌کنند.

افزایش کمیت و کیفیت محصولات : هوشمندسازی کشاورزی با جمع‌آوری داده‌های مختلف و کمک به فراهم ساختن شرایط مورد نیاز برای رشد گیاهان مانند رطوبت خاک، مواد مغذی و کنترل آفات به افزایش کیفیت و کمیت محصولات کشاورزی منجر می‌شود.

کمک به تصمیم‌گیری آگاهانه:  کشاورزی سنتی معمولاً به اخذ تصمیمات تجربی متکی است که این روش کارایی چندانی نیز ندارد. کشاورزی هوشمند با جمع‌آوری داده‌ها به اخذ تصمیمات آگاهانه و دقیق کمک می‌کند. برای مثال اندازه‌گیری مواد مورد نیاز برای گیاهان به انتخاب صحیح نوع کود و همچنین تعیین زمان کوددهی منجر می‌شود.

صرفه‌جویی در مصرف منابع:  درکشاورزی هوشمند، منابع مختلف مانند آب، کود و آفت‌کش به اندازه لازم و در زمان نیاز مورد استفاده قرار می‌گیرند؛ بنابراین اتلاف آب به حداقل می‌رسد و با مصرف بهینه کود و سموم کشاورزی، تاثیرات منفی کشاورزی روی محیط زیست نیز کاهش می‌یابد.

مدیریت هرچه بهتر محصولات:  کشاورزی هوشمند امکان بررسی وضعیت سلامت گیاهان، رشد آن‌ها و شرایط محیطی را در هر لحظه فراهم می‌کند؛ بنابراین کشاورزان می‌توانند ارزیابی دقیق‌تری از وضعیت محصولات داشته باشند و برای فروش آن برنامه‌ریزی کنند.

کاهش وابستگی به نیروی انسانی:  در کشاورزی هوشمند کارهای مختلفی مانند آبیاری، کوددهی، نظارت، سم‌پاشی و برداشت به طور مکانیزه انجام می‌شود. در نتیجه نیاز به نیروی انسانی برای انجام کارهای سخت کشاورزی کاهش می‌یابد.

معایب

هزینه بالا:  کشاورزی هوشمند به استفاده از ابزارهای پیشرفته‌ای متکی است و خرید این تجهیزات نیاز به منابع مالی قابل توجهی دارد. اگرچه بخشی از هزینه اولیه هوشمند سازی مزرعه به دلیل افزایش کیفیت و کمیت محصولات و صرفه جویی در هزینه‌ها به تدریج به جیب کشاورزان باز می‌گردد اما می‌تواند آن‌ها را از انجام این کار نیز منصرف کند.

پیچیدگی فنی : نصب و راه‌اندازی و همچنین استفاده از تجهیزات مورد استفاده در کشاورزی هوشمند یا حتی بررسی نتایج حاصل از آنالیز داده‌ها می‌تواند برای کشاورزان پیچیده و دشوار باشد. کشاورزان برای استفاده از این تجهیزات یا تحلیل داده‌ها به آموزش یا کمک گرفتن از کارشناسان کشاورزی نیاز دارند.

نیاز به زیر ساخت:  کشاورزی هوشمند به استفاده از شبکه اینترنت برای ارسال داده‌ها متکی است. عدم دسترسی به اینترنت یا اتصالات ناپایدار می‌تواند دسترسی به داده‌های مزرعه را با چالش مواجه سازد. استفاده از سرویس‌های ماهواره‌ای نیز می‌تواند هزینه بالایی داشته باشد.

تجهیزات مورد استفاده

تکنولوژی‌های کشاورزی هوشمند باعث تحولات عمده‌ای در صنعت کشاورزی شده‌اند و به کشاورزان ابزارهایی جدید برای مدیریت بهتر مزارع و منابع فراهم کرده‌اند. این تکنولوژی‌ها توسط تجهیزات کشاورزی هوشمند به طور مستقیم اجرا می‌شوند. در ادامه، به برخی از مهم‌ترین تجهیزات کشاورزی هوشمند اشاره خواهیم کرد:

سنسورهای خاک: این سنسورها به کشاورزان امکان می‌دهند تا اطلاعات دقیقی از وضعیت خاک در مزارع خود داشته باشند. اطلاعاتی مانند مرطوبیت، میزان نیتروژن، و میزان نمک در خاک ارائه می‌شود که به کشاورزان در تصمیم‌گیری در مورد کاشت و آبیاری کمک می‌کند.

سنسورهای جوی: این سنسورها اطلاعاتی از شرایط جوی مانند دما، رطوبت، و بارش ارائه می‌کنند. اطلاعات جوی دقیق می‌تواند به کشاورزان در برنامه‌ریزی مناسب برای کاشت و داشت محصولات کمک کند و از آسیب‌های ناشی از شرایط جوی نامساعد جلوگیری کند.

سنسورهای گیاهی: این سنسورها برای پایش سلامت گیاهان و رشد آنها استفاده می‌شوند. از طریق سنسورهای گیاهی می‌توان درختان، گیاهان و محصولات دیگر را پایش کرده و در صورت وجود مشکلات، به موقع واکنش نشان داد.

ربات‌های کشاورزی هوشمند: این ربات‌ها عملیات کاشت، داشت، و برداشت محصولات را انجام می‌دهند. آنها می‌توانند کارهای جسمی سنگین و زمان‌بر را به صورت خودکار و با دقت بالا انجام دهند.

دستگاه‌های اتوماتیک آبیاری: این دستگاه‌ها به کشاورزان امکان می‌دهند تا میزان آبیاری را به صورت دقیق کنترل کنند. سیستم آبیاری هوشمند می­‌تواند به صرفه‌ترین استفاده از منابع آب را فراهم کند و همچنین به جلوگیری از اغتشاش در مزارع کمک کند.

سیستم‌های کنترلی: این سیستم‌ها به کشاورزان امکان کنترل دقیقتری از فرآیندهای کشاورزی مانند آبیاری، تغذیه گیاهان، و دستگاه‌های کشاورزی را می‌دهند. سیستم‌های کنترلی می‌توانند به صورت اتوماتیک و بر اساس داده‌های جمع‌آوری شده، تصمیم‌گیری کنند.

دستگاه‌های جمع‌آوری داده: این دستگاه‌ها به کشاورزان امکان جمع‌آوری و ذخیره داده‌های مرتبط با کشاورزی از جمله داده‌های سنسور، داده‌های جوی، و داده‌های مربوط به عملیات مزرعه را می‌دهند. این داده‌ها به تحلیل دقیق‌تر و بهبود تصمیم‌گیری‌های کشاورزی کمک می‌کنند.

پهپاد: پهپادها به تصویربرداری از مزارع از ارتفاعات مختلف و دریافت تصاویر زیرسطحی از مزارع کمک می‌کنند. این تصاویر به تحلیل رشد گیاهان، شناسایی آفات، و ارزیابی بهره‌وری مزرعه کمک می‌کنند.

دستگاه‌های تنظیم کننده خودرو: این دستگاه‌ها به کشاورزان در مدیریت ماشین‌آلات کشاورزی خود کمک می‌کنند. آنها می‌توانند به صورت اتوماتیک مسیرهای مناسب را برای کاشت و داشت محصولات تعیین کنند و عملیات‌های مکانیکی را به صورت دقیق انجام دهند.

سیستم‌های مدیریت مخزن : این سیستم‌ها به مدیریت منابع آبی مخزن‌ها کمک می‌کنند. آنها می‌توانند میزان آب در مخزن را کنترل کنند و تنظیمات مناسب برای آبیاری را اعمال کنند.
پمپ آبرسانی، مخزن آب، مخزن کود، پمپ تزریق کود، شیر برقی و…

ماژول دما و رطوبت : اسمارت هاب هوشمند اویو که برای پروژه های بزرگ استفاده می شود. در صورتی که پروژه کوچک باشد و اینترنت هم در آن محیط باشد می توانند به پنل ابری و یا کلود متصل شوند و هزینه اسمارت هاب پرداخت نکنند.

آبیاری و کود دهی هوشمند: آبیاری و کود دهی هوشمند یک متد جدید برای آبیاری و کود دهی گیاهان است که به کشاورزان و صاحبان گلخانه این امکان را می دهد تا از میزان آبیاری و زمان آبیاری و کود دهی محصولات خود به خوبی آگاه شوند. از آنجایی که سیستم اویو این امکان را به کشاورزان و صاحبان گلخانه می دهد که برای هر گیاهی سناریوی مربوط به همان گیاه را پیاده کند، دیگر نگران تنوع گیاهان و تنوع شرایط نگهداری آنان نخواهیم بود.

کنترل رطوبت هوشمند و کنترل رطوبت محیط: ماژول کنترل رطوبت می تواند میزان رطوبت محیط گلخانه یا مزرعه را بسنجد و در صورت کم بودن رطوبت مورد نیاز، به مه پاش های گلخانه فرمان رطوبت سازی صادر کند. سنسور رطوبت سنج خاک هم در فواصل تعیین شده کار گذاشته می شود و در صورت کم بودن رطوبت خاک به پمپ های آبرسانی فرمان آبیاری می دهد.

کنترل دما: ماژول های کنترل دما نیز همانند ماژول های کنترل رطوبت، دمای گلخانه یا مزرعه را می سنجند و در صورت زیاد بودن دما به فن های داخل گلخانه فرمان روشن شدن را می دهند. هنگام سرما نیز سیستم های گرمایشی را فعال می کنند. کلیه ماژول ها برای هر نوع سناریو قابلیت تغییرات را دارند و به هر صورتی که کشاورز نیاز داشته باشد قابل تنظیم هستند و این امر باعث می شود کشاورز برای انتخاب گیاهان جهت پرورش نگران نگهداری آنها نباشد و دست کاملا باز هر نوع گیاهی را که بخواهد در شرایط بسیار ایده آل پروش دهد.

تجهیزات کشاورزی هوشمند از داده‌های دقیق و به موقع استفاده می‌کنند تا به کشاورزان در تصمیم‌گیری‌های کلان و روزمره کمک کنند و همچنین به بهبود بهره‌وری و مدیریت بهتر منابع کمک می‌کنند. این تجهیزات به کشاورزان امکان می‌دهند تا به چالش‌های مدیریت مزارع در دنیای پیچیده امروزی پاسخ دهند و به تولید مواد غذایی بیشتر و بهبود امنیت غذایی جهانی کمک کنند.

آینده کشاورزی هوشمند

کشاورزی هوشمند و کشاورزی مبتنی بر اینترنت اشیا زمینه را برای «انقلاب سبز سوم» فراهم می‌کنند که به کاربرد ترکیبی فناوری‌های اطلاعات و ارتباطات اشاره دارد. که شامل دستگاه‌هایی مانند تجهیزات دقیق، حسگرها و محرک‌های اینترنت اشیا، سیستم‌های موقعیت یاب جغرافیایی، وسایل نقلیه هوایی بدون سرنشین (UAV) و روبات‌ها می‌شود. فناوری اینترنت اشیا به کنترل بهتر فرآیندهای کشاورزی برای کاهش خطرات تولید کمک می‌کند و توانایی پیش‌بینی نتایج تولید را افزایش می‌دهد، که به کشاورزان در برنامه‌ریزی و توزیع بهتر محصول کمک می‌کند. برای مثال، داده‌های مربوط به محصولات و مقدار محصولات برای برداشت، می‌تواند به کشاورزان در کاهش نیروی کار و ضایعات کمک کند. کشاورزی هوشمند در پیشرفته‌ترین شکل خود، تبادل اطلاعات بین مزارع مختلف را تسهیل می‌کند و یک شبکه واقعی از مزارع متصل را ایجاد می‌کند که از طریق تلفن هوشمند یا رایانه قابل دسترسی است.

هزینه‌های هوشمندسازی

عوامل متعددی روی هزینه اجرای تکنیک‌های کشاورزی هوشمند تاثیرگذار هستند. برخی از مهم‌ترین عوامل تاثیرگذار بر هزینه ایجاد مزرعه هوشمند عبارتند از:

هزینه خرید تجهیزات کشاورزی هوشمند: خرید تجهیزات مورد نیاز برای ایجاد مزرعه هوشمند، می‌تواند هزینه زیادی را برای کشاورزان به همراه داشته باشد. قیمت تمامی تجهیزات مورد استفاده برای این کار نیز یکسان نیست. برای مثال سنسورها قیمت بسیار کمتری در مقایسه با پهبادها یا ماشین‌آلات پیشرفته دارند.

زیرساخت فناوری: دسترسی به زیرساخت‌های فناوری مانند دسترسی به شبکه اینترنت در مزرعه می‌تواند بر هزینه هوشمند‌ سازی تاثیر بگذارد. ایجاد زیر ساخت‌های مورد نیاز در مزارع دور افتاده می‌تواند هزینه زیادی داشته باشد.

سیستم مدیریت داده: کشاورزی هوشمند بر جمع‌آوری، تجزیه و تحلیل و آنالیز داده‌های مزرعه متکی است. هزینه تجهیزات ذخیره‌سازی داده‌ها یا استفاده از خدمات ابری، خرید نرم افزار مورد نیاز برای تجزیه و تحلیل داده‌ها و سخت افزار مدیریت و پردازش داده‌ها را نباید فراموش کنیم.

تعمیر و نگهداری: بروزرسانی، تعمیر یا تعویض تجهیزات معیوب یا استفاده از خدمات پشتیبانی بر هزینه نهایی ایجاد مزرعه هوشمند تاثیرگذار است.

یکپارچه سازی و سازگاری تجهیزات: در زمان خرید تجهیزات مورد نیاز برای هوشمند سازی مزرعه، باید به سازگاری این تجهیزات با یکدیگر که احتمالاً توسط شرکت‌های مختلفی تولید شده‌اند نیز توجه داشته باشیم. خرید تجهیزات مختلف که بر روی پروتکل‌های متفاوتی کار می‌کنند می‌تواند به افزایش هزینه ایجاد مزرعه هوشمند منجر شود.