بیگ دیتا در گلخانه هوشمند

تحولات سریع در اینترنت اشیا و رایانش ابری باعث به وجود آمدن مفاهیم جدیدی همچون کشاورزی هوشمند و گلخانه هوشمند شده است. جمع آوری و تجزیه و تحلیل داده ها از عوامل اصلی در بهره برداری از یک گلخانه مدرن است. علاوه براین تولیدکنندگان باید بتوانند از این داده ها برای تولید حداکثر محصولات خود استفاده کنند. در این مقاله به اهمیت بیگ دیتا در گلخانه هوشمند می پردازیم. با ما همراه باشید.

از طریق سیستم اینترنت اشیا گلخانه ، کشاورزان می توانند مقدار زیادی داده جمع آوری کنند. حسگرها در گلخانه به تعدادی از متغیرهای اصلی آب و هوا ، از جمله دما، رطوبت ، نور و دی اکسید کربن متصل می شوند. کارشناسان دائماً در حال تجزیه و تحلیل این داده ها هستند و سپس بر اساس آن تنظیمات لازم را انجام می دهند. در اصل همه این متغیرهای اقلیمی به نوعی کنترل می شوند تا در نهایت رشد گیاه بهینه گردد.

به این ترتیب به کمک بیگ دیتا در گلخانه هوشمند کشاورزان در جستجوی راه هایی برای بهبود سودآوری و کارایی گلخانه ها هستند تا هم بتوانند راهی برای کاهش هزینه های خود به دست آورند و هم از سوی دیگر محصولات کشاورزی را با کیفیت و قیمت بهتری به بازار عرضه کنند. برای این منظور آنها باید تصمیمات بهینه تری بگیرند و کنترل مدیریت خود را بهبود ببخشند. انتظار می رود که فناوری های Big Data برای دستیابی به این اهداف موثر باشد.

 کاربرد بیگ دیتا در گلخانه های هوشمند

گلخانه هوشمند از یک محیط خودتنظیم و کنترل کننده ی آب و هوا تشکیل شده است و امروزه برای تسهیل رشد بهینه گیاهان مورد استفاده قرار می گیرد. اجزای مهم گلخانه های هوشمند عبارتند از:

• محرک ها و حسگرها

شرایط مختلفی وجود دارد که باید در گلخانه هوشمند تنظیم شود تا از رشد مطلوب گیاه اطمینان حاصل گردد. این شرایط شامل دما، سطح رطوبت ، شدت نور و غیره است. برای این منظور از انواع مختلف سنسورها و اجزای مورد نیاز مانند سنسورهای دما، سنسورهای رطوبت، سنسورهای لومینسانس و پنل های LED برای تسهیل تنظیمات و نظارت بهینه در این شرایط استفاده می شود.

علاوه بر این محرک ها و حسگرهای مختلفی در معماری گلخانه هوشمند  وجود دارند که به Intel Edison یا سایر میکروکنترلرهای نرم افزاری متصل هستند. از میکروکنترلرها برای ارسال داده های جمع آوری شده و احیای مجدد دستورات از یک مرکز داده که در یک سرویس ابری میزبانی می شود ، مانند AWS Cloud (سرویس وب آمازون) استفاده می شود.

• اپلیکیشن Smart Greenhouse

پرسنل گلخانه می توانند از طریق یک برنامه یا اپلیکیشن با Smart Greenhouse ارتباط برقرار کنند. از دستورات صوتی نیز می توان برای اعمال عملکردهای مختلف در گلخانه استفاده کرد. برخی از مولفه ها برای معماری گلخانه هوشمند ضروری هستند ، که شامل گلخانه متصل با حسگرها و محرک ها ، مرکز کنترل و دستگاه های تعامل با کاربران برای کنترل و مدیریت است.

به این ترتیب وقتی ماشین های هوشمند و حسگرها در مزارع و گلخانه ها توسعه می یابند و داده های مزرعه از نظر کمی و دامنه رشد می کنند، روند تولید به طور فزاینده ای مبتنی بر داده و قابلیت بیگ دیتا فراهم می شود. سیستم اینترنت اشیا گلخانه به طور مداوم از داده های جمع آوری شده توسط حسگرهای مختلف، گلخانه را کنترل می کند. اگر تغییرات غیرمعمولی در گیاهان یا دستگاه ها روی دهد، سیستم اینترنت اشیا گلخانه بلافاصله هشدارها را از طریق برنامه تلفن همراه به کاربران ارسال می کند. پس از اطلاع موارد اضطراری، کاربران می توانند به گزارش های دقیق دسترسی پیدا کنند.

نظارت در گلخانه های هوشمند

– سنجش و نظارت:

اندازه گیری عملکرد واقعی فرایندهای مزارع و گلخانه ها را می توان به صورت سنتی و دستی توسط ناظر انسانی انجام داد و یا اینکه این اندازه گیری ها با استفاده از فن آوری های جدید و هوشمند سنجش مانند سنسورها یا ماهواره ها به صورت خودکار انجام گیرد.

– تجزیه و تحلیل و تصمیم گیری:

از طریق تجزیه و تحلیل داده های به دست آمده می توان اندازه گیری ها را با معیارهایی که عملکرد مطلوب را تعیین می کنند مقایسه کرد، اهداف سیستم در مورد جنبه های کمیت، کیفیت و غیره را به دست آورد، سیگنال های انحراف را نشان داد و در مورد مداخله مناسب برای حذف این سیگنال ها تصمیم گرفت.

Big Data چه نقشی در کشاورزی هوشمند بازی می کند؟

فناوری Big Data در پیشرفت کشاورزی و گلخانه هوشمند نقشی اساسی و متقابل دارد: ماشین ها به انواع حسگرهایی مجهز هستند که داده ها را در محیط اندازه گیری می کنند و از این داده ها برای کنترل رفتار ماشین ها استفاده می شود. این ویژگی از مکانیسم های بازخورد نسبتاً ساده مثل تنظیم کننده دما تا الگوریتم های یادگیری عمیق ( برای اجرای استراتژی صحیح محافظت از محصول) مورد استفاده قرار می گیرد.  این امر همچنین از طریق ترکیب با سایر بیگ دیتا های خارجی مانند داده های آب و هوا یا بازار یا معیارهای سایر مزارع ، قابل استفاده است.

نتیجه

Big Data و Smart Farming مفاهیم نسبتاً جدیدی هستند، بنابراین انتظار می رود تا این لحظه دانش در مورد کاربردهای آنها و پیامدهای آنها در تحقیق و توسعه به طور گسترده ای گسترش نیافته باشد. اما با این وجود انتظار می رود با بیگ دیتا در حال حاضر نوع متفاوتی از راه حل های هوشمند گلخانه ای برای استفاده به عنوان راه حل رشد محصول، کشاورزی ارگانیک و تعیین قیمت محصول به دست آید.

همچنین با توجه به روند فعلی بازار ، پیش بینی می شود که ادغام هوش مصنوعی و استفاده از شبکه های ۵G و ویژگی های بهتر ذخیره سازی ابر و محاسبات ابری باعث شود که گلخانه های هوشمند در سال های آینده به دلیل توسعه بیشتر شکوفاتر شوند. کشاورزی با شرایط کنترل شده تولید روزافزون میوه ها و سبزیجات خوب و با کیفیت را فراهم می سازد. این یکی از عوامل اصلی است که همچنان در توسعه هر چه بیشتر گلخانه های هوشمند نقش دارد. بنابراین ، بازار در سال های آینده همچنان رقابتی باقی خواهد ماند و پیش بینی می شود در سال های آینده رشد متوسطی داشته باشد.

منبع: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0308521X16303754