اینترنت اشیا (IoT) در کشاورزی: راهی به سوی کشاورزی هوشمند

اتکا به حدس و گمان و روش‌های قدیمی کشاورزی در حالی که تقاضای جهانی غذا فشار زیادی بر صنعت کشاورزی وارد می‌کند، دیگر عملی نیست. بخش مواد غذایی با یک چالش بزرگ روبه‌رو است: باید تولید را افزایش دهد و در عین حال به نگرانی‌های رو به رشد برای حفاظت از محیط زیست (Environmental Stewardship) پاسخ دهد. فناوری‌های کشاورزی هوشمند (Smart Farming) در این تعادل نقش مهمی ایفا می‌کنند.

شرکت‌های کشاورزی (Agribusinesses) روز به روز بیشتر به اینترنت اشیا (IoT) روی می‌آورند تا به طور پایدار بهره‌وری و کارایی (Productivity and Efficiency) را افزایش دهند. در اینجا، به مزایا و چالش‌های پذیرش IoT می‌پردازیم و راه‌های بهره‌برداری کامل از پتانسیل کشاورزی هوشمند را بررسی می‌کنیم.

کشاورزی هوشمند (Smart Farming) چیست؟

هر مزرعه یک دنیای کوچک با میکرواقلیم، خاک، زمین و ویژگی‌های خاص خود است که در نهایت بر تولیدات کشاورزی تأثیر می‌گذارد. کشاورزی هوشمند مبتنی بر IoT از فناوری‌های مختلفی مانند GPS، حسگرها (Sensors)، ماشین‌آلات و نرم‌افزارها استفاده می‌کند تا به کشاورزان کمک کند تمام این متغیرها را به صورت بلادرنگ (Real-Time) رصد کنند، استراتژی‌های مدیریتی را بهینه‌سازی کنند و از دفتر یا خانه خود با استفاده از سخت‌افزارهای خودکار آن‌ها را اجرا کنند.

نظارت با حسگرها (Sensor Monitoring) و مدیریت نرم‌افزاری (Software Management) تمام جنبه‌های کشاورزی را پوشش می‌دهد. اتصالات اینترنتی و بی‌سیم تمام منابع داده را به یک سیستم کنترلی واحد متصل می‌کند. این کار زمان و نیروی کار را آزاد می‌کند، کیفیت و حجم تولید را افزایش می‌دهد و بازگشت سرمایه (ROI) را بهبود می‌بخشد. علاوه بر این، کشاورزان می‌توانند مصرف انرژی، آب، سوخت، آفت‌کش‌ها و کودها را بهینه کنند، هزینه‌ها را کاهش دهند و اثرات زیست‌محیطی (Environmental Footprint) را به حداقل برسانند.

یکی از کاربردهای انقلابی و اکنون رایج کشاورزی هوشمند با کمک IoT، استفاده از تصاویر ماهواره‌ای (Satellite Images) برای مدیریت محصولات است. حسگرهای موجود در فضاپیماها تصاویری از زمین ثبت می‌کنند که تحلیلگران برای درک نیازهای خاص محصولات مانند آب، مواد مغذی و سایر نیازها بررسی می‌کنند. این اطلاعات (Crop Intelligence) تصمیم‌گیری کارآمدتری را در طول فصل رشد و چرخه کشاورزی – از کاشت تا برداشت – امکان‌پذیر می‌کند.

در بلندمدت، ادغام تصاویر ماهواره‌ای به‌روز در روال‌های کشاورزی زمان و هزینه قابل‌توجهی صرفه‌جویی می‌کند. با دسترسی به جدیدترین تصاویر ماهواره‌ای، کشاورزان می‌توانند 24/7 مزارع را برای یافتن مشکلات اسکن کنند و فقط در صورت نیاز به تأیید حضوری، تیم‌های بررسی را اعزام کنند.

مزایای کشاورزی هوشمند

پیاده‌سازی اینترنت اشیا (IoT) در کشت محصولات مزایای متعددی برای تولیدکنندگان کشاورزی به همراه دارد و به موفقیت آن‌ها در مزرعه کمک می‌کند.

افزایش بهره‌وری محصولات (Enhanced Crop Productivity)

بهره‌وری کشاورزی به نحوه مدیریت محصولات توسط کشاورزان بستگی دارد. دستگاه‌های IoT حدس و گمان را از تصمیم‌گیری‌های مدیریت محصولات حذف می‌کنند و داده‌های بلادرنگ درباره سلامت گیاهان، رطوبت خاک و پارامترهای آب‌وهوایی ارائه می‌دهند. با استفاده از این اطلاعات، کشاورزان می‌توانند مراقبت‌های سفارشی برای محصولات ارائه دهند و به شرایط متغیر رشد واکنش سریع نشان دهند تا سطح بهره‌وری بالایی را حفظ کنند، مثلاً محصولات تحت استرس آب‌وهوایی را شناسایی کرده و برای کاهش خسارت به محصول مداخله کنند.

کارایی منابع (Resource Efficiency)

روش‌های سنتی کشاورزی که تغییرات درون مزرعه را نادیده می‌گیرند (مانند استفاده یکسان از منابع) برای بودجه کشاورزان و محیط زیست هزینه‌بر هستند. به لطف کشاورزی دقیق (Precision Agriculture) مبتنی بر IoT، تولیدکنندگان محصولات می‌توانند تخصیص منابع را به طور چشمگیری بهینه کنند و پارامترهای کلیدی مرتبط با تولید (مانند دمای هوا، رطوبت، سطح رطوبت خاک، pH آب، غلظت مواد مغذی خاک و غیره) را جمع‌آوری کنند.

شبکه‌ای از حسگرها این پارامترها را جمع‌آوری می‌کند تا مقدار دقیق آب، کودها و عوامل کنترل آفات مورد نیاز را تعیین کند. این امر در نهایت به محصولات سالم‌تر، هزینه‌های تولید کمتر و کشاورزی دوستدار محیط زیست منجر می‌شود.

بهینه‌سازی زنجیره تأمین (Supply Chain Optimization)

حدود 14٪ از غذای تولیدشده در جهان بین برداشت و خرده‌فروشی از بین می‌رود یا هدر می‌رود. این آمار پتانسیل بهبود در زنجیره تأمین را نشان می‌دهد. با استفاده از راه‌حل‌های IoT برای اتصال بخش‌های مختلف زنجیره، کشاورزان، توزیع‌کنندگان، شرکت‌های لجستیک و شرکت‌های مواد غذایی می‌توانند مدیریت را تسهیل کرده و شفافیت و قابلیت ردیابی (Traceability) را افزایش دهند.

حسگرهای بلادرنگ امکان ردیابی مسیر غذا از مزرعه تا سفره را فراهم می‌کنند و شرایط بهینه ذخیره‌سازی و حمل‌ونقل را تضمین می‌کنند. اپراتورهای لجستیک می‌توانند داده‌های آب‌وهوا و ترافیک را به الگوریتم‌های هوش مصنوعی (AI Algorithms) وارد کنند تا مسیرهای بهینه را ترسیم کنند و زمان و هزینه حمل‌ونقل را به حداقل برسانند. ردیابی پویا موجودی (Dynamic Inventory Tracking) پر کردن شکاف عرضه و تقاضا و کاهش موارد کمبود موجودی در انبارها را آسان‌تر می‌کند.

نظارت زیست‌محیطی (Environmental Monitoring)

رویکرد کشاورزی هوشمند مبتنی بر IoT مزایای زیست‌محیطی دوگانه‌ای به همراه دارد. این فناوری راه را برای پایداری (Sustainability) هموار می‌کند، تخصیص کارآمد منابع را ممکن می‌سازد و رواناب مواد شیمیایی کشاورزی، آلودگی خاک و آب را کاهش می‌دهد. سیستم‌های آبیاری، کوددهی و کاشت خودکار مصرف انرژی و سوخت را به حداقل می‌رسانند و با کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای (GHG Emissions) به طبیعت سود می‌رسانند.

علاوه بر این، شبکه‌های غنی از حسگرهای محلی و از راه دور به نظارت بر اثرات زیست‌محیطی کشاورزی کمک می‌کنند. با ردیابی سلامت خاک و گیاهان همراه با معیارهای کیفیت هوا و آب، می‌توان آلاینده‌ها و گازهای گلخانه‌ای و کارایی تلاش‌های کاهشی مانند جذب کربن (Carbon Sequestration) را اندازه‌گیری کرد.

چالش‌های کشاورزی هوشمند

با وجود مزایای ملموس IoT، پذیرش این فناوری هنوز در پایین‌ترین سطح خود است. به دلیل پیچیدگی، هزینه بالا و درگیری چندین طرف، این فناوری نویدبخش عمدتاً به بازیگران بزرگ بازار محدود شده است.

سرمایه‌گذاری اولیه بالا (High Initial Investment)

فناوری IoT دارای معماری پیچیده‌ای شامل سخت‌افزار و نرم‌افزار است. خرید و پیاده‌سازی تمام اجزای اصلی آن ممکن است برای کشاورزان کوچک، به‌ویژه در محیط‌های کم‌درآمد، بیش از حد پیچیده و پرهزینه باشد.

پیچیدگی و مهارت‌های فنی (Complexity and Technical Skills)

مانند هر نوآوری دیگر – از ربات‌های برداشت میوه گرفته تا برنامه‌های موبایلی که تصاویر ماهواره‌ای اخیر مزارع را تحلیل می‌کنند – کمبود تخصص فنی مانع پذیرش IoT کشاورزی می‌شود. در حالی که ممکن است برخی تولیدکنندگان محصولات با پیش‌زمینه فنی قوی بتوانند راه‌حل IoT را در کل زنجیره ارزش نظارت کنند، اما اغلب پیاده‌سازی مؤثر آن نیازمند آموزش تخصصی است.

مدیریت داده و حریم خصوصی (Data Management and Privacy)

فناوری اینترنت اشیا حجم عظیمی از داده‌های کشاورزی را به طور مداوم جمع‌آوری، انتقال و پردازش می‌کند تا ارزشی برای کاربران نهایی ایجاد کند. حفظ این هم‌افزایی دستگاه‌ها و اتصالات بی‌سیم برای ذخیره، انتقال و تحلیل داده‌ها چالش‌برانگیز است.

داده‌ها طلای جدید هستند و باید به طور کامل محافظت شوند. با IoT، این کار دشوارتر است زیرا اتصال‌پذیری ریسک نشت داده‌های حساس را افزایش می‌دهد. با توجه به افزایش تعداد نقض داده‌ها در سال‌های اخیر، امنیت داده (Data Security) به یک نگرانی بزرگ تبدیل شده است. شرکت‌های کشاورزی با تهدیدهایی برای یکپارچگی و امنیت مالی خود مواجه هستند.

مشکلات اتصال (Connectivity Issues)

یکی از بزرگ‌ترین موانع پذیرش IoT، نبود زیرساخت اینترنتی قوی و اتصالات پایدار است. سرویس اینترنت قوی برای انتقال داده‌های بلادرنگ ضروری است. این امکان به کشاورزان اجازه می‌دهد تصمیمات سریع بگیرند و به طور فعال مشکلات پیش‌رو را مدیریت کنند. استفاده کامل از پتانسیل این فناوری در مناطق روستایی و دورافتاده اغلب غیرممکن است. زمین‌های پیچیده، زیرساخت اینترنتی ضعیف و قرار گرفتن دستگاه‌های IoT در معرض شرایط آب‌وهوایی شدید، جریان داده را مختل می‌کند.

آینده کشاورزی هوشمند

آینده کشاورزی هوشمند مبتنی بر IoT روشن به نظر می‌رسد، زیرا فناوری‌ها به پیشرفت خود ادامه می‌دهند. حسگرها کوچک‌تر و مقرون‌به‌صرفه‌تر می‌شوند و این فناوری را در دسترس‌تر می‌کنند. با پیشرفت تکنیک‌های تحلیل داده، IoT می‌تواند ارزش بیشتری از مجموعه داده‌های عظیم ایجاد کند و به کشاورزان در پیش‌بینی محصول، تشخیص بیماری و علف‌های هرز و استفاده بهینه از منابع کمک کند. الگوریتم‌های نوین هوش مصنوعی (AI Algorithms) و ربات‌های پیشرفته – متحدان قدرتمند فناوری IoT – تصمیم‌گیری هوشمند را تقویت کرده و بهره‌وری را در مزارع هوشمند افزایش می‌دهند.

فناوری IoT نویدبخش رهایی از بن‌بست ظاهری است که کشاورزان با آن مواجه‌اند – نیاز به افزایش چشمگیر تولید غذا در میان کمبود زمین قابل کشت، منابع آبی محدود و آب‌وهوای غیرقابل‌پیش‌بینی. با وجود دامنه چشمگیر مزایای ارائه‌شده توسط IoT، این فناوری با چالش‌هایی همراه است. با این حال، پیشرفت مداوم فناوری و تلاش‌های مشترک ذینفعان کلیدی و جوامع کشاورزی می‌تواند به غلبه بر این چالش‌ها کمک کند. هنگامی که موانع اصلی پذیرش IoT برطرف شود، این فناوری آماده خواهد شد تا نیروی محرکه کشاورزی نوین باشد که به طور پایدار جهان را تغذیه می‌کند.

 

منبع: iotforall