استفاده از تکنولوژي‌های جدید همواره روند کاشت گیاهان مختلف را تسهیل کرده است. گلخانه هوشمند (Smart Greenhouse) یکی از تازه‌ترین فناوری‌های موجود در این زمینه به شمار می‌آيد که با بهره‌گیری از آن می‌توان به مزیت‌های بسیار زیادی دست پیدا کرد.
امروزه کشورهای مختلفی به سمت استفاده از چنین گلخانه‌هایی رفته‌اند. برای آشنایی با گلخانه‌های هوشمند، مزیت‌ها و همچنین نحوه کارشان با ما در ادامه متن همراه باشید، زیرا قصد داریم اطلاعات بسیار مناسبی را در این زمینه به شما عزیزان ارائه کنیم.
تاریخچه کوتاه گلخانه‌ها
فکر کشت گیاهان در مناطق کنترل‌شده محیطی از زمان روم باستان وجود داشته است. اولین گلخانه‌های مدرن در اروپا در قرن هفدهم ظاهر شدند. این گلخانه‌های خصوصی به طور عمده توسط افراد ثروتمند و متعلم بنا شده‌اند تا گیاهانی که از مناطق گرمسیری جهان وارد می‌شدند را پرورش داده و مورد مطالعه قرار دهند.
با این حال، این گلخانه‌ها کاملاً عملی ساخته نشده نبودند؛ ساختن‌شان هزینه‌بر بود، نیاز به نیروی انسانی زیادی برای بهبود عملکرد داشتند و در حفظ گرمای ثابت و تهویه مناسب، با چالش‌های زیادی روبه‌رو بودند. با پیشرفت مواد و تکنیک‌های ساخت اماکن مختلف در طول زمان، گلخانه‌ها نیز به مرور زمان مناسب‌تر و کاربردی‌تر شدند.
قرن گذشته شاهد پیشرفت‌های فناورانه زیادی بوده است، مانند اختراع ورق‌های بزرگ پلی‌اتیلن که به گلخانه‌ها اجازه داده‌اند تا به انرژی کمتری برای تداوم عملکرد خود نیاز داشته باشند. با استفاده از این محصولات حتی می‌توان در بالکن خانه نیز یک گلخانه ایجاد کرد! امروزه، درصد زیادی از گلخانه‌ها هنوز با استفاده از ورق‌های پلی‌اتیلن، ورق‌های آلومینیوم، لوله‌های فولاد گالوانیزه و لوله‌های پی‌وی‌سی ساخته می‌شوند. این موضوع حتی در مورد گلخانه هوشمند نیز صحت دارد.
6 مزیت گلخانه‌های هوشمند در حوزه کشاورزی
با بهره‌گیری از فناوری‌های نظارت و ارتباط مدرن، گلخانه‌های هوشمند به طور خودکار اطلاعاتی را درباره محیط و محصولات کشاورزی در طول شبانه‌روز جمع‌آوری و ارسال می‌کنند. داده‌های جمع‌آوری شده به یک پلتفرم اینترنت اشیاء (IoT) منتقل شده و الگوریتم‌های تحلیلی، آن داده‌ها را به اطلاعات قابل اجرا تبدیل خواهند کرد تا موانع و ناهنجاری‌ها را شناسایی کنند.
بدین ترتیب، عملیات تهویه، نورپردازی، آبیاری و فعالیت‌های پاششی را می‌توان به‌طور دلخواه تنظیم کرد. نظارت مداوم بر داده‌ها، امکان توسعه مدل‌های خاص جهت ارزیابی بیماری‌ها و خطرات عفونی بر روی محصولات کشاورزی را فراهم می‌کند.
با افزایش میزان اطلاعت مربوط به محصولات کشاورزی، گلخانه هوشمند به کشاورزان اجازه می‌دهد تا کارهای انسانی را کاهش داده، کارایی در استفاده از منابع و مواد شیمیایی را افزایش دهند و در عین حال نرخ تولید را بهینه‌سازی کنند.
حفظ شرایط میکرو-اقلیمی ایده‌آل
حسگرهای اینترنت اشیاء به کشاورزان امکان می‌دهند که اطلاعات متنوعی را با دقتی بی‌مانند جمع‌آوری کنند. آنها اطلاعات آنی و مهمی درباره عوامل اقلیمی حیاتی از جمله دما، رطوبت، تابش نور و دی‌اکسیدکربن در سراسر گلخانه را ارائه می‌دهند.
این داده‌ها تنظیمات مرتبطی را به سمت سیستم‌های تهویه و نوردهی ارسال می‌کنند تا بهترین شرایط رشد برای گیاهان را حفظ کرده و در عین حال به بهره‌وری انرژی کمک نمایند. به همراه این امر، حسگرهای حرکت یا شتاب‌سنج به تشخیص چالش‌هایی که به‌طور ناقص حل شده‌اند یاری می‌رسانند تا محیطی با کنترل دقیق فراهم شود.
افزایش کارآیی در روش‌های آبیاری و کوددهی
علاوه بر پارامترهای محیطی، گلخانه‌های هوشمند به کشاورزان اجازه می‌دهند که از وضعیت محصولات خود در جریان باشند. این امر تضمین می‌کند که فعالیت‌های آبیاری و کوددهی با نیازهای واقعی گیاهان گلخانه هماهنگ باشد تا عملکرد حداکثری را شاهد باشیم.
به عنوان مثال، مطالعه و بررسی محتوای حجمی آب – خاک نشان می‌دهد که آیا محصولات تحت تنش آبی هستند یا خیر. به همین ترتیب، داده‌هایی از میزان نمک موجود در خاک، بینش‌های مفیدی درباره نیازهای کوددهی ارائه می‌دهند. با توجه به این داده‌ها، سیستم‌های پاشش و اسپری می‌توانند به‌طور خودکار برای پاسخگویی به تقاضاهای محصولات در زمان واقعی فعال شده و در عین حال دخالت انسانی را به حداقل برسانند.
کنترل عفونت و جلوگیری از شیوع بیماری‌ها
عفونت محصولات یک چالش پایدار در کشاورزی است، زیرا به‌طور قابل توجهی بر میزان سود حاصل از محصولات تأثیر می‌گذارد. راهکارهای شیمیایی مناسبی در این زمینه در دسترس هستند، اما اغلب کشاورزان بهترین زمان برای استفاده از آنها را نمی‌دانند.
انجام درمان‌ها به طرز متداول ممکن است مشکلات اکولوژیکی، ایمنی و هزینه‌ای ایجاد کند، در حالی که عدم استفاده از درمان‌ها نیز منجر به شیوع بیماری‌های مضر خواهد شد. با کمک یک پلتفرم یادگیری ماشین، داده‌های محیط‌های گلخانه، شرایط آب‌وهوایی خارجی و ویژگی‌های خاک، بینش‌های ارزشمندی درباره خطرات مربوط به آفت‌ها و قارچ‌ها را ارائه می‌دهند. با بهره‌گیری از این اطلاعات، کشاورزان می‌توانند درمان‌ها را دقیقاً در زمانی که نیاز است، اعمال کرده تا از سلامت محصولات خود با کمترین هزینه ممکن اطمینان حاصل کنند.
جلوگیری از دزدی و بهبود امنیت
گلخانه‌هایی که محصولات ارزشمندی دارند، هدف آسانی برای دزدان هستند. شبکه‌های نظارت سنتی با دوربین‌های مداربسته هزینه‌بر هستند و بسیاری از کشاورزان سیستم امنیتی موثری ندارند. در این حالت، حسگرهای اینترنت اشیاء در گلخانه‌های هوشمند زیرساختی قابل استفاده را برای نظارت بر وضعیت درب‌ها و تشخیص فعالیت‌های مشکوک فراهم می‌کنند. با اتصال به یک سیستم هشدار خودکار، آنها هنگامی که مشکلی در امنیت پیش آید فوراً به کشاورزان اطلاع می‌دهند.
کاهش ضایعات
گلخانه های هوشمند می توانند با استفاده از سیستم های ردیابی و نظارت، ضایعات را به میزان قابل توجهی کاهش دهند. این سیستم ها می توانند داده های مختلفی از جمله دما، رطوبت، نور، کربن دی اکسید، نیتروژن، آب، PH، رطوبت خاک و سلامت گیاه را جمع آوری کنند.
با استفاده از این داده ها، گلخانه‌داران و کشاورزان می توانند شرایط محیطی را به طور مداوم کنترل کنند و در صورت لزوم تنظیم کنند تا گیاهان در شرایط بهینه رشد کنند. این امر می تواند منجر به افزایش تولید، کاهش ضایعات و صرفه جویی در هزینه ها شود.
علاوه بر این، سیستم های ردیابی و نظارتی قادرند به کشاورزان کمک کنند تا از محصولاتی که به درستی رشد نکرده اند یا در معرض بیماری یا آفت قرار گرفته اند، جلوگیری کنند. این امر می تواند از ضایعات محصول جلوگیری کند و کیفیت محصول را بهبود بخشد.
بهبود کیفیت محصول
گلخانه های هوشمند با استفاده از سنسورها و سیستم های کنترل خودکار، قادرند شرایط محیطی را به طور دقیق کنترل کنند. این فرایند باعث می شود تا گیاهان در شرایط بهینه رشد کنند و محصولاتی با کیفیت بالاتر، سالم تر، طعم دارتر و زیباتر تولید کنند که امکان عرضه با قیمت بیشتر را در بازار خواهند داشت.
اجزای سازنده یک گلخانه هوشمند
شاید این پرسش را مطرح کنید که برای پیاده‌سازی یک گلخانه هوشمند چه نیازهایی وجود دارد؟ چندین عامل کلیدی در این زمینه اهمیت دارند که باید به آنها توجه کنید:
- الف) حسگرهای با مصرف انرژی پایین که با باتری کار می‌کنند تا اطلاعات مختلفی مانند شرایط اقلیمی، زراعی و امنیتی را جمع‌آوری کنند.
- ب) اتصالات بی‌سیم قابل اعتماد که امکان انتقال داده‌ها از حسگرهای مختلف در گلخانه به یک گیت خاص را فراهم کند.
- ج) یک پلتفرم تشخیصی و یادگیری ماشینی که از حسگرها داده‌های گوناگونی را استخراج کند و آنها را در رابط‌های کاربری مورد نظر نمایش دهد تا تصمیمات آگاهانه‌ای در مورد روند رشد محصولات اتخاذ شود. این پلتفرم همچنین می‌تواند به صورت مستقیم با سیستم‌های کنترل موجود در گلخانه‌ها ادغام شود تا اقدامات خودکار در شبکه‌های تهویه، نورپردازی، پاشش و اسپری انجام گیرد.
در مجموعه‌های گلخانه‌ای با مساحت جغرافیایی زیاد، نیاز به اتصالات بی‌سیم با توان پراکندگی قوی و پایداری بالا حس می‌شود. این راهکار امکان نصب گیت نزدیکتر به منبع تغذیه را فراهم می‌کند تا از اختلال در ارسال داده‌ها کاسته شود. انطباق‌پذیری یک عامل دیگر است که باید در نظر گرفته شود، زیرا تعداد گیت‌های مورد نیاز را کاهش داده و در نتیجه هزینه‌های سخت‌افزاری، نصب و مدیریت کمتر می‌شوند. در این میان، اتصالات باید کارآیی حداکثری داشته باشند تا حسگرها بتوانند بدون نیاز به تعمیرات مکرر به مدت چندین سال در محیط قرار گیرند.
ارزش بازار
با ارزش بازار پیش‌بینی‌شده بیش از 1 میلیارد دلار تا سال 2024، گلخانه‌های هوشمند بدون شک یکی از جدیدترین ترندهای مهم در کشاورزی هستند. یک گلخانه هوشمند سیستم‌های کشاورزی سنتی و فناوری‌های جدید اینترنت اشیاء را با یکدیگر ترکیب می‌کند تا رشد بیشتر محصولات را به ارمغان آورد. این موضوع به کشف نقاط ضعف کمک خواهد کرد و با مشکلاتی که به مدت طولانی عملیات کشاورزی را متاثر کرده‌اند، مبارزه می‌کند تا محصولات را حفظ کرده و عملکرد تولید را به حداکثر برساند.
حسگرهای استفاده‌شده برای نظارت بر رشد گیاهان
در گلخانه‌های هوشمند انواع مختلفی از حسگرها (Sensors) وجود دارند که برای نظارت بر محیط و کنترل اتوماسیون از داده‌ها استفاده می‌شوند. برخی از آنها عبارت‌اند از:
- حسگرهای رطوبت
- حسگرهای دما
- حسگرهای رطوبت خاک
- حسگرهای نور
- حسگرهای pH خاک
- حسگرهای کیفیت هوا
- حسگرهای دی‌اکسیدکربن
تجهیزات مدنظر باید توانایی مقابله با محیط گلخانه را داشته باشد. این تجهیزات باید به صورت مداوم انرژي موردنیاز خود را دریافت کنند و حسگرهایی دارند که ممکن است به آب، نور خورشید و رطوبت حساس باشند. به همین دلیل در زمان تهیه هر نوع حسگر خاصی باید کیفیت را مدنظر خود قرار دهید.
ترمومتر یا حسگر هوشمند؟
ساده‌ترین موارد طیف‌سنجی و اندازه‌گیری را می‌توان با استفاده از ترمومتر دیجیتال انجام داد. اما انتخاب یک حسگر پیشرفته قطعاً عملکردی مؤثرتر خواهد داشت. داشتن داده‌های محیطی به صورت آنی در گوشی همراه شما می‌تواند کمک بزرگی برای رسیدگی به شرایط کلی گلخانه باشد. علاوه بر این، برخی گیاهان به تغییرات ناگهانی دما بسیار حساس هستند. بنابراین دسترسی به داده‌های آنی می‌تواند به شما در حفظ محصول کمک کند.
پیشنهاد می‌شود که نظارت پیشرفته بر دما شامل اندازه‌گیری دمای هوا، دمای رشد خاک و دمای گیاه به‌طور جداگانه باشد. در این مورد، استفاده از سیستم‌های پیشرفته مانند حسگرهای فروسرخ کامپیوتری یا حسگرهای هوشمند ضرورت پیدا می‌کند.
در نهایت
اگر می‌خواهید محصولات تازه‌ای را پرورش دهید یا علاقه‌مند به افزایش بهره‌وری خود هستید ، بهتر است در نظر داشته باشید که گلخانه خود را به یک گلخانه هوشمند ارتقاء دهید. این تصمیم به شما در به‌دست آوردن بهترین نتایج کمک می‌کند. با توجه به پیشرفت‌های فناورانه، حسگرهای هوشمند دارای یک انتخاب عالی هستند.
