کشاورزی هوشمند چیست؟ امکانات و مزایای مزرعه هوشمند

افزایش جمعیت جهان، افزایش تقاضا برای مواد غذایی را به ما گوشزد می‌کند و به همین دلیل بهینه‌سازی فرایندهای کشاورزی در دنیای امروزی یک ضرورت محسوب می‌شود. کشاورزی هوشمند از فناوری‌های پیشرفته برای تسهیل کارهای مزرعه، کاهش اتلاف آب، مصرف صحیح کود و سم، کاهش هزینه‌ها و افزایش کیفیت و کمیت محصولات کشاورزی استفاده می‌کند. شاید بپرسید که هوشمند سازی کشاورزی چیست و چگونه انجام می‌شود؟ برای یافتن پاسخ این سوال در این مقاله با شرکت هوشمند سازی فریتز همراه شوید.

کشاورزی هوشمند چیست؟

امروزه تعداد زیادی از کشاورزان به ویژه در مناطق روستایی برای کشت، کوددهی، مقابله با آفات و برداشت محصولات به تجربیاتی متکی هستند که از نسل‌های قبل تا به امروز منتقل شده است. از آنجایی که در گذشته تجهیزات دقیقی برای بررسی تکنیک‌های مختلف کشاورزی وجود نداشته، تکنیک‌های تجربی نمی‌توانند بیشترین بازدهی را داشته باشند.

کشاورزی هوشمند به استفاده از ابزارهای پیشرفته‌‌ای مانند سنسورها، سیستم هوشمند آبیاری، ربات‌ها و غیره برای افزایش کارایی فرایندهای کشاورزی شامل کاشت، داشت و برداشت اشاره دارد. هوشمندسازی کشاورزی با اهداف تسهیل کارهای کشاورزی و کاهش استفاده از نیروی انسانی و افزایش کیفیت و کمیت محصولات کشاورزی انجام می‌شود.

تفاوت مزرعه سنتی و مزرعه هوشمند

مزرعه هوشمند به تجهیزات مختلفی مجهز می‌شود تا به تسهیل کارهای کشاورزی، جلوگیری از نابودی خاک، تصمیم‌گیری صحیح با استفاده از داده‌های واقعی و افزایش کیفیت و کمیت محصولات کمک کند. در حالی که مزرعه سنتی بر پایه تجربه کشاورزان مدیریت می‌شود امکان اتخاذ تصمیمات اشتباه یا دیرهنگام وجود دارد.

همچنین بخوانید: خانه هوشمند چیست؛ بررسی امکانات، مزایا و معایب اسمارت هوم

تجهیزات کشاورزی هوشمند

کشاورزی مزارع هوشمند با استفاده از تجهیزات و فناوری‌های مختلفی انجام می‌شود که برای جمع‌آوری داده یا انجام کارهای دشوار مورد استفاده قرار می‌گیرند. برخی از تجهیزات مورد استفاده در کشاورزی مدرن و هوشمند عبارتند از:

• سنسورهای مختلف شامل سنسور رطوبت خاک (برای اندازه گیری رطوبت خاک و تعیین زمان مناسب آبیاری)، سنسور هوا (برای پیش‌بینی شرایط جوی)، سنسورهای الکتروشیمیایی (برای اندازه‌گیری سطح مواد مغذی خاک) سنسور نور، دما و غیره.
• تجهیزات آبیاری هوشمند
• ماشین آلات هوشمند کشاورزی مانند تراکتورهای مجهز به GPS یا دروگرهای خودکار
• پلتفرم‌ نرم‌افزاری که داده‌ها را از حسگرها و تجهیزات مختلف دریافت می‌کند و پس از آنالیز در اختیار کشاورزان قرار می‌دهد.
• پهپادهای مورد استفاده برای نقشه‌برداری، سم‌پاشی، نظارت بر مزرعه و غیره
• تجهیزات کنترل دما، رطوبت و تهویه در گلخانه‌ها یا سایر محیط‌های کشاورزی تحت کنترل

فناوری‌های هوشمند در کشاورزی

کشاورزی هوشمند یک رویکرد نوآورانه است که با بهره‌گیری از فناوری‌های پیشرفته، امکان بهینه‌سازی فرآیندهای کشاورزی و افزایش بهره‌وری منابع را فراهم می‌کند. در این بخش، به بررسی انواع فناوری‌های هوشمند استفاده شده در کشاورزی می‌پردازیم:

1. اینترنت اشیاء (IoT):
اینترنت اشیاء یا IoT یکی از اصلی‌ترین تکنولوژی‌ها در کشاورزی هوشمند است که به اتصال دستگاه‌ها و سنسورهای مختلف به اینترنت اجازه می‌دهد. با استفاده از IoT، داده‌های مرتبط با محیط کشاورزی از جمله رطوبت خاک، دما، تراکم گیاهان، و میزان آبیاری زمان‌بندی شده و به‌روزرسانی می‌شوند. این اطلاعات از راه دور قابل دسترسی هستند و به کشاورزان اجازه می‌دهد تا تصمیم‌گیری‌های بهتری در مورد مدیریت منابع و زمان‌بندی آبیاری انجام دهند.

2. هوش مصنوعی (AI):
هوش مصنوعی یکی دیگر از تکنولوژی‌های کلیدی در کشاورزی هوشمند است که با استفاده از الگوریتم‌ها و مدل‌های یادگیری ماشین، اطلاعات در زمینه کشاورزی را تحلیل کرده و تصمیم‌گیری‌های هوشمندانه در مورد آبیاری، کوددهی، مدیریت آفات و بیماری‌ها، و برنامه‌ریزی تولید محصولات انجام می‌دهد. با این کاربرد هوش مصنوعی، بهره‌وری و بهینه‌سازی منابع در کشاورزی به شدت افزایش می‌یابد.

3. سنسورها:
سنسورها نقش حیاتی در جمع‌آوری داده‌های مرتبط با محیط کشاورزی ایفا می‌کنند. این دستگاه‌ها به‌صورت مستقیم با محیط ارتباط برقرار می‌کنند و داده‌هایی مانند رطوبت خاک، نیاز آبی گیاهان، میزان نور و دما را اندازه‌گیری می‌کنند. این داده‌ها برای کشاورزان به عنوان راهنمایی قابل استفاده هستند تا زمان‌بندی و میزان آبیاری را بهینه‌سازی کنند.

4. ردیابی‌ها و GIS:
استفاده از سیستم‌های ردیابی و GIS (سامانه اطلاعات جغرافیایی) در کشاورزی هوشمند، کشاورزان را قادر می‌سازد تا محیط کشاورزی خود را به دقت بیشتری مدیریت کنند. این فناوری‌ها از طریق آموزش و نقشه‌برداری به دقت بیشتری در زمینه‌های مختلف مانند تنظیم زمان آبیاری، تعیین مناطق مستعد برای کاشت، و مدیریت تولید کمک می‌کنند.

5. داده‌کاوی و تحلیل داده‌ها:
داده‌کاوی و تحلیل داده‌ها به‌عنوان یک فناوری مهم در کشاورزی هوشمند، به کشاورزان امکان می‌دهد تا از حجم بزرگ داده‌های جمع‌آوری شده توسط سنسورها و دستگاه‌های مختلف بهینه‌سازی بهره‌برداری کنند. با تحلیل داده‌ها، الگوها و روندها شناسایی می‌شوند و تصمیم‌گیری‌ها به صورت هوشمندانه‌تر انجام می‌شود.

استفاده از این فناوری‌های هوشمندسازی کشاورزی باعث می‌شود که کشاورزان بتوانند به بهترین شکل ممکن منابع موردنیاز خود را مدیریت کنند، به بهره‌وری و سودآوری بیشتر دست پیدا کنند و به کشاورزی پایدار و محیط‌زیستی نیز کمک کنند.

‌انواع روش‌های کشاورزی هوشمند

برخلاف کشاورزی سنتی که به کشت گیاهان در زمین کشاورزی و مراقبت از آن‌ها با تکنیک‌های قدیمی محدود می‌شود، کشاورزی مدرن تکنیک‌های مختلفی را برای جایگزین کردن نیاز گیاهان به نور خورشید و حتی خاک ارائه کرده است؛ بنابراین ما را قادر می‌سازد تا گیاهان را در محیط‌های صنعتی و حتی فضای زیرزمین پرورش دهیم. تکنیک‌های مختلف کشاورزی هوشمند عبارتند از:

• کشاورزی هیدروپونیک هوشمند: هیدروپونیک یا آب کشت یکی از تکنیک‌های کشاورزی هوشمند محسوب می‌شود که در آن از جایگزین‌های مختلفی مانند پرلیت، کوکوپیت، پیت ماس، پوکه معدنی و غیره برای کشت گیاهان در بستر خاکی استفاده می‌شود. در تکنیک کشاورزی هوشمند به روش هیدوپونیک مواد مغذی و نور مورد نیاز گیاهان به طور خودکار اندازه‌گیری و کنترل می‌شوند تا بتوانیم در مزرعه هیدوپونیک به حداکثر بازدهی برسیم.

بیشتر بخوانید: انبار هوشمند؛ بررسی امکانات و مزایای انبارداری هوشمند

• کشت ایروپونیک: ایروپونیک یکی از روش‌های کشت گیاهان بدون خاک محسوب می‌شود. در این تکنیک، ریشه گیاهان در هوا معلق است و آب به همراه سایر مواد مغذی به ریشه آن‌ها اسپری می‌شوند. 
• کشاورزی دقیق هوشمند: در این تکنیک، مزرعه بزرگ به واحدهای کوچکتری تقسیم می‌شود تا داده‌های مختلف شامل مواد مغذی خاک، رطوبت، خسارت آفت‌ها و غیره در هر بخش از مزرعه جمع‌آوری و پردازش شوند. با استفاده از داده‌های جمع‌آوری شده می‌توانیم شرایط مورد نیاز رشد گیاهان در هر بخش از مزرعه را به طور جزئی و دقیق از نظر مصرف، کود، سم‌پاشی و آبیاری فراهم کنیم.

• کشاورزی عمودی هوشمند: کشت عمودی غالباً در محیط‌های کنترل شده مانند گلخانه‌ها انجام می‌شود که با هدف بهینه‌سازی رشد گیاهان در ردیف‌های متعدد پیاده‌سازی می‌شود.
• کشاورزی رباتیک: ربات‌ها نقش مهمی را در کشاورزی مدرن بر عهده دارند و برای برداشت محصول، کنترل علف‌های هرز، کنترل آفت‌ها، کود پاشی، بذرپاشی، محافظت از مزرعه و نظارت بر شرایط آن مورد استفاده قرار می‌گیرند.

امکانات کشاورزی هوشمند

شاید بپرسید که امکانات یک مزرعه هوشمند چیست؟ برخی از مهم‌ترین ویژگی‌های مزرعه هوشمند عبارتند از:

آبیاری خودکار: سیستم‌ آبیاری خودکار را می‌توانیم طوری برنامه‌ریزی کنیم تا در زمان نیاز حجم آب کافی را در اختیار گیاهان قرار دهد.

ماشین آلات دقیق: کشاورزی هوشمند با استفاده از پهبادها یا تراکتورهای مجهز به GPS انجام می‌شود که دقت و کارایی بالایی دارند. برای مثال پهبادهای مجهز به GPS می‌توانند تمامی قسمت‌های مزرعه را به طور یکنواخت سم‌پاشی کنند.

دسترسی به داده‌های مزرعه در هر لحظه: شبکه‌ای از سنسورهای مختلف داده‌های مزرعه را جمع‌آوری می‌کنند؛ بنابراین کشاورزان می‌توانند وضعیت مزرعه را در هر لحظه بررسی کنند.

نظارت و کنترل مزرعه از راه دور: کشاورزان می‌توانند از راه دور نیز به داده‌های مزرعه دسترسی داشته باشند و به سرعت اقدامات لازم را انجام دهند.

کاربرد پهپاد در کشاورزی هوشمند

پهبادها نقش مهمی در کشاورزی مدرن امروزی دارند و می‌توانند بسیاری از عملیات‌های دشوار کشاورزی را با راحتی و کارایی بیشتری انجام دهند. مهم‌ترین کاربردهای پهبادها در مزرعه هوشمند عبارتند از:

• بذر پاشی: پاشیدن غلاف‌های حاوی دانه و بذر برای کشت زمین کشاورزی، یکی از مهم‌ترین کاربردهای پهبادها در کشاورزی محسوب می‌شود. به کمک این تکنیک، بذرها به طور یکنواخت در سراسر مزرعه پخش می‌شوند تا بیشترین بازدهی از مزرعه حاصل شود.

• مه پاشی: سرمازدگی یکی از پدیده‌هایی است که هر ساله خسارت زیادی را برای باغداران به همراه دارد. پهباد مه‌پاش  با ایجاد مه بر فراز مزرعه از سرمازدگی درختان و گیاهان جلوگیری می‌کند.
• سم‌‌‌‌پاشی مزرعه کشاورزی: روش سنتی به دلیل عدم پراکنده شدن یکنواخت سم روی گیاهان، هدر رفتن سم، خطرات مسمومیت ناشی از تماس کشاورزان با سموم کارایی چندانی ندارد. پهبادها می‌توانند برای مبارزه موثر با آفات، سموم کشاورزی را به طور یکنواخت روی سطح مزرعه پخش کنند. در این تکنیک نیازی به حضور فیزیکی افراد در محل مزرعه وجود ندارد و در نتیجه ریسک آسیب جانی برای کشاورزان وجود ندارد. پهبادها می‌توانند از فناوری GPS برای هدف گرفتن محیط مزرعه و جلوگیری از سم پاشی محیط‌های پیرامون آن استفاده کنند. به کمک این فناوری تنها به میزان مورد نیاز از سموم کشاورزی در مکان‌های هدف مورد استفاده قرار می‌گیرد؛ بنابراین استفاده از پهباد برای سم پاشی مزرعه موجب می‌شود تا آسیب‌های محیط زیستی نیز به حداقل برسد.

مزایا و معایب مزرعه هوشمند

کشاورزی هوشمند مبتنی بر اینترنت اشیا و سایر فناوری‌های پیشرفته، مزایای متعددی را برای کشاورزان، محیط زیست و منافع ملی کشورها دارد. با این وجود، این فناوری نیز معایب محدودی را دارد که بهتر است پیش از تصمیم‌گیری برای استفاده از این فناوری در نظر گرفته شوند. مزایا و معایب کشاورزی هوشمند عبارتند از:

مزایای کشاورزی هوشمند

• 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.

مزیت	توضیح
افزایش بهره وری	تخصیص منابع بهینه، ورودی‌های هدفمند، کاهش ضایعات
کاهش مصرف آب	سیستم‌های آبیاری دقیق که منابع آب را حفظ می‌کنند
کیفیت محصول بهتر	تصمیم‌گیری مبتنی بر داده برای جلوگیری از خسارات محصول و بهبود کیفیت
پایداری زیست‌محیطی بهبود یافته	کاهش استفاده از مواد شیمیایی، کاهش تخریب خاک و ترویج تنوع زیستی
تصمیم‌گیری ساده‌تر	ابزارهای مبتنی بر هوش مصنوعی برای بینش بلادرنگ و تصمیم‌گیری آگاهانه

معایب هوشمندسازی کشاورزی

• 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.

قیمت هوشمند سازی کشاورزی

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.

کشاورزی هوشمند در ایران

کشورهای پیشرفته و صنعتی جهان به سرعت مزایای متعدد کشاورزی هوشمند را درک کرده و روش کشاورزی را متحول ساخته‌اند. استفاده از فناوری کشاورزی هوشمند در هلند، موجب شده تا میزان مصرف آب برای تولید محصولات مختلف به طور قابل توجهی کاهش یابد. با این وجود عدم آگاهی کشاورزان و حمایت‌های دولت موجب شده تا اغلب محصولات کشاورزی همچنان به طور سنتی تولید شوند.

هوشمند سازی کشاورزی می‌تواند با افزایش کیفیت و حجم تولید محصولات به خودکفایی در تولید محصولات غذایی منجر شود. همچنین کاهش اتلاف منابع آبی ارزشمند در زمان خشکسالی، مزیت بزرگی است که با توجه به میزان بارندگی ایران در طی چند سال اخیر نمی‌توانیم کشاورزی هوشمند در ایران را نادیده بگیریم.

کشاورزی هوشمند و اینترنت اشیا

کشاورزی هوشمند اینترنت اشیا به استفاده از تجهیزات پیشرفته متعددی متکی است که با یکدیگر در ارتباط هستند. اتصال این تجهیزات به یکدیگر موجب ایجاد سیستم پیچیده‌ای می‌شود که بر اساس داده‌های دریافت شده مزرعه را مدیریت می‌‌کند.

فناوری اینترنت اشیا در کشاورزی به ایجاد شبکه‌ای از چندین سنسور، ماشین کشاورزی هوشمند، سیستم آبیاری و غیره اشاره دارد که داده‌ها را روی شبکه با یکدیگر مبادله می‌کنند. سنسورهای مختلفی در سراسر مزرعه هوشمند نصب می‌شوند تا داده‌ها را از شرایط محیط، رطوبت خاک، الگوهای آب و هوایی و غیره جمع‌آوری کنند.

فناوری اینترنت اشیا به کنترل هرچه بهتر فرایندهای کشاورزی به منظور کاهش ریسک‌های مرتبط با تولید محصولات و همچنین پیش‌بینی دقیق‌تر نتایج کمک می‌کند؛ بنابراین کشاورزان می‌توانند برنامه‌ریزی دقیق‌تری برای عرضه محصولات خودشان در بازار داشته باشند.

پاسخ به سوالات متداول

نمایندگی اشنایدر (برند خانه هوشمند Schneider) در ایران

جمع‌بندی

برای ایجاد توازن بین عرضه و تقاضا در بازار مواد غذایی، صنعت تولید محصولات کشاورزی نیز باید به طور متناسب با رشد جمعیت جهان توسعه داده شود. در این بین، ضرورت حفاظت و مدیریت صحیح منابع آبی، افزایش بهره‌وری و کاهش هزینه‌ها موجب می‌شود تا با گذشت زمان هوشمند سازی کشاورزی نیز اهمیت بیشتری داشته باشد.

کشاورزی هوشمند منافع زیادی را برای کشاورزان، محیط زیست و همچنین منافع ملی کشورها به همراه دارد که افزایش کیفیت و کمیت تولید موارد غذایی، کاهش هزینه‌ها، کاهش تلفات، دسترسی لحظه‌ای به داده‌ها و غیره را شامل می‌گردد.