9:39 ص Thameur

 

ما هي أنواع المستشعرات المستخدمة في الزراعة الدقيقة ؟

نتيجة للنمو السريع لسكان العالم بأسره ، وتغير المناخ ، وانخفاض كمية الأمطار التي تحدث سنويًا ، وزيادة الضغط من أجل التغذية لدعم الأعداد الهائلة من الأفراد على مستوى العالم ، كل هذه العوامل تتطلب الكثير من التأثير على كيفية إجراء الزراعة. بسبب هذه التحديات ، يتأثر تنفيذ الزراعة المنتظمة سلبًا.

بالنظر إلى الوضع الأخير والتأثير السلبي على الممارسات الزراعية العادية ، يجب تنفيذ الزراعة بشكل أكثر ذكاءً ، باستخدام أحدث التقنيات. إنها الطريقة الوحيدة لتقديم حل وتلبية الاحتياجات اللانهائية والمتنامية لسكان العالم.

تعتبر مستشعرات الزراعة الدقيقة فعالة للغاية في الزراعة لأنها تنقل البيانات التي تساعد المزارعين ليس فقط على المراقبة ولكن أيضًا على تحسين منتجاتهم ومواكبة التغييرات في المجال والنظام البيئي. تساعد المستشعرات الزراعية الذكية في التعرف على الحيوانات بسهولة واكتشاف الحرارة ومراقبة صحتها ، مما يسهل عزل الأبقار المريضة وشفائها من خلال تحديد القطعان وكشفها ومتابعتها. باستخدام أجهزة الاستشعار الذكية في الزراعة ، يمكن للمزارعين الآن تسجيل محاصيلهم ومراقبة فعاليتها عن بُعد ، ومعالجة آفات المحاصيل واتخاذ إجراءات سريعة لحماية محاصيلهم من أي خطر على البيئة.

ما هي أنواع الحساسات المستخدمة في الزراعة؟

المستشعر هو أداة تستشعر مدخلات معينة وتستجيب لها والتي يمكن أن تكون الإضاءة أو الحركة أو الضغط أو الحرارة أو الرطوبة ، وتحولها إلى تمثيل أو إشارات يمكن للبشر قراءتها لمزيد من القراءة والمعالجة. هناك أنواع مختلفة من أجهزة الاستشعار المستخدمة في الزراعة والتي تتيح الحاجة إلى دمج الزراعة الذكية.

مجسات بصرية في الزراعة

هذا هو استخدام الضوء لتقييم مواد التربة وتتبع انتشار الضوء الذي لا حصر له. يمكن وضع هذه المستشعرات على السيارات أو الأقمار الصناعية أو الطائرات بدون طيار أو الروبوتات وبالتالي تمكين التربة من الانعكاس وجمع بيانات لون النبات ومعالجتها. تتمتع المستشعرات الضوئية أيضًا بالقدرة والقدرة على تكييف الطين والمواد الطبيعية وخصائص الرطوبة في التربة.

مجسات كهروكيميائية للكشف عن مغذيات التربة

تساعد المستشعرات الكهروكيميائية في جمع ومعالجة ورسم خرائط البيانات الكيميائية للتربة. عادة ما يتم تركيبها على زلاجات مصممة خصيصًا. أنها توفر التفاصيل الدقيقة المطلوبة للزراعة. وهذا يشمل العناصر الغذائية لمستويات التربة ودرجة الحموضة. ثم يتم إرسال عينات التربة إلى معمل اختبار التربة ويتم تنفيذ الإجراءات القياسية. يتم إجراء قياسات خالية من الأخطاء خاصة في مجال تحديد الأس الهيدروجيني باستخدام قطب كهربائي انتقائي للأيونات. تلاحظ هذه الأقطاب الكهربائية السعي وراء أيونات محددة ، مثل الهيدروجين والنترات والبوتاسيوم.

مجسات التربة الميكانيكية للزراعة

تستخدم هذه المستشعرات لقياس ضغط التربة أو المقاومة الميكانيكية. يستخدم هذا المستشعر تطبيقًا يمر عبر التربة. ثم يسجل هذا المستشعر القوة المحسوبة بواسطة مقاييس الضغط أو خلايا الحمل. عندما يمر جهاز استشعار عبر التربة ، فإنه يوثق قوى الإمساك الناتجة عن قطع التربة وتحطيمها وتشريدها. يتم تسجيل المقاومة الميكانيكية للتربة في وحدة ضغط وتشير إلى نسبة القوة اللازمة للدخول إلى قناة التربة إلى المنطقة الأمامية للأداة المتفاعلة مع التربة.

مستشعرات رطوبة التربة العازلة للكهرباء

يقوم هذا المستشعر بحساب مستويات الرطوبة في التربة بمساعدة ثابت عازل. هذه خاصية كهربائية يتم استبدالها اعتمادًا على محتوى الرطوبة في التربة. تستخدم مستشعرات الرطوبة مع مواقع فحص هطول الأمطار في جميع أنحاء المزرعة. هذا يسمح بفحص رطوبة التربة عندما يكون مستوى الغطاء النباتي منخفضًا.

مجسات الموقع في الزراعة

تُعرف أيضًا باسم محطات الطقس الزراعية. يتم وضعهم في أماكن مختلفة في جميع أنحاء الحقول. تُستخدم مستشعرات الزراعة الدقيقة هذه لتحديد التنوع والمسافة والارتفاع لأي موضع داخل المنطقة المطلوبة. يأخذون المساعدة من أقمار GPS الصناعية لهذا الغرض.

مجسات إلكترونية

يتم تثبيتها على الجرارات وغيرها من المعدات الميدانية لفحص عمليات المعدات. يتم نقل البيانات عبر أنظمة الاتصالات الخلوية والأقمار الصناعية إلى أجهزة الكمبيوتر أو إرسالها بالبريد إلى الأفراد مباشرة. يمكن للمشرف المسؤول الآن الوصول إلى المعلومات إما على أجهزة الكمبيوتر المكتبية أو هواتفهم المحمولة الشخصية.

مجسات تدفق الهواء

يمكن إجراء قياساته في مواقع معينة أثناء التنقل. يقيسون تغلغل الهواء في التربة. النتيجة المتوقعة هي الضغط اللازم لدفع كمية محددة من الهواء إلى الأرض بعمق محدد. هناك العديد من خصائص التربة ، بما في ذلك مستويات الرطوبة وضغط نوع التربة والبنية ، والتي تنتج بصمة تعريف مختلفة.

مستشعرات الزراعة IoT

مع زيادة اعتماد إنترنت الأشياء (IoT) ، تم تنفيذ القدرة على توصيل الأجهزة المختلفة في كل جانب من جوانب حياتنا تقريبًا. من المنطقي أن تجد الأتمتة أيضًا تطبيقها الخاص في الزراعة حيث سيكون لها تأثير كبير عليها.

يوفر هذا المستشعر معلومات في الوقت الفعلي حول ما يحدث في المجال مثل هذه المعلومات بما في ذلك درجة حرارة الهواء ودرجة حرارة التربة على أعماق مختلفة وهطول الأمطار ورطوبة الأوراق والكلوروفيل وسرعة الرياح ودرجة حرارة نقطة الندى واتجاه الرياح والرطوبة النسبية والإشعاع الشمسي و الضغط الجوي.

يشير هذا إلى أن المزارعين على دراية بموعد حصاد محاصيلهم ، وكمية المياه المستخدمة ، وصحة التربة ، وما إذا كانت هناك حاجة إلى أي مدخلات إضافية. يتم قياس هذا وتسجيله على فترات زمنية محددة. توجد قائمة كبيرة من المستشعرات المستخدمة في أجهزة استشعار IOT الزراعية والتي تعني (حلول الزراعة الذكية). سيؤدي استخدام مجسات الزراعة الدقيقة إلى تحويل الصناعة الزراعية بالتأكيد من خلال زيادة إنتاج المحاصيل ، واعتماد مجموعة متنوعة عالية الغلة خالية من الآفات ، ومواكبة الطلب المتزايد على الغذاء.

أكثر مجسات الزراعة الدقيقة شيوعًا

نتيجة للارتفاع السريع في عدد سكان العالم ، أصبحت الأنشطة الزراعية معقدة بشكل متزايد وتنافسية وواسعة ومُحسَّنة. أدى استخدام التكنولوجيا إلى جعل عمليات الزراعة أكثر إنتاجية من ذي قبل ، مما أدى إلى زيادة ما يحصده المزارعون وجودة المنتجات. لعبت المستشعرات أدوارًا مهمة في هذا التقدم التكنولوجي. أدناه نستكشف المستشعرات الرئيسية في تكنولوجيا الزراعة الذكية.

مجسات GPS

يرتبط هذا المستشعر عمومًا بصناعات السيارات والاتصالات الخلوية. إنها مفيدة للغاية للزراعة الذكية. يتمثل أحد التحديات الرئيسية التي واجهها المستوطنون القدامى في رعي الأغنام ، حيث اضطروا إلى استخدام عصي خشبية لقيادة ماشيتهم. وذلك لأن تتبع قطعانهم له أهمية قصوى للمزارعين. مع استخدام نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) الحديث ، لم يعد تتبع المواشي يمثل تحديًا حيث تم تعزيز نظام تحديد المواقع العالمي هذا مع القدرة على مراقبة الحيوانات بضغطة زر بسيطة.

فيما يتعلق بالجانب الميكانيكي للزراعة ، والذي يتضمن حصاد النباتات وتقنيات الزراعة ذات الصلة ، فقد تم اعتماد استخدام مستشعرات GPS معنا لأنظمة توجيه المركبات عالية الدقة. في العديد من التطبيقات الزراعية ، مثل حراثة حقل ، يمكن أن يؤدي استخدام الأنظمة الموجهة تلقائيًا إلى تحسين توجيه المجال ، وتقليل العمليات المتداخلة ، وفي النهاية تقليل مقدار الوقت المطلوب لإكمال المهمة.

مجسات درجة الحرارة الزراعية

فيما يتعلق بالزراعة الذكية ، تعتبر أجهزة استشعار درجة الحرارة حاسمة في فئتين رئيسيتين. هذه الفئات هي مراقبة الظروف المحيطة ومراقبة الأصول الميكانيكية. على سبيل المثال ، يحدث حصاد النبيذ الجليدي عادة ضمن نافذة ضيقة لدرجة الحرارة عندما تصل درجات الحرارة لأول مرة بين -10 درجة مئوية و -12 درجة مئوية خلال موسم الحصاد. تتطلب صناعة النبيذ المثلج مستشعر درجة حرارة ورطوبة عالي الدقة لإعطاء تنبؤ دقيق لتوقعات درجة الحرارة. لا تلعب مستشعرات درجة الحرارة دورًا مهمًا فقط في مراقبة الظروف المحيطة للمساحة المادية ، ولكنها تلعب دورًا مهمًا في جميع تطبيقات مراقبة الأصول الزراعية الذكية تقريبًا.

مراقبة الأصول

هذا تطبيق آخر في الزراعة الذكية يستخدم استشعار درجة الحرارة كدور تقييمي. بالإضافة إلى مراقبة النباتات التي يتم حصادها ، تأخذ مستشعرات درجة الحرارة علما بالمعدات التي تجمع هذه النباتات. عندما يحتاج نظام المعدات إلى صيانة طفيفة ، أو يكون أداءه ضعيفًا ، أو يعاني من عطل خطير ، يصدر مستشعر درجة الحرارة تنبيهًا. إنها فعالة للغاية في كل ما يتعلق تقريبًا بنظام الصيانة التنبؤية والتفاعلية. وهذا بدوره يحمي من السخونة الزائدة والفشل الضار للمعدات.

استشعار التسارع

هذا مشابه تمامًا لاستخدام مستشعرات درجة الحرارة في التنبؤ بالصيانة. يتم استخدام مقاييس التسارع على نطاق واسع في جميع أنحاء صناعة الزراعة الذكية للتنبؤ بالصيانة المطلوبة والمساعدة فيها. يتم استخدامها في الغالب في تحريك المكونات والمحركات. هدفهم الرئيسي هو اكتشاف الاختلافات الطفيفة في عدم اتساق الحركة والاهتزاز والتنبؤ عندما تكون الصيانة القياسية مطلوبة أو يحتاج أحد المكونات المخترقة إلى الاستبدال. ومع ذلك ، يرتبط هذا المستشعر عادة بالزراعة وغيرها من الزراعة ، تلعب مقاييس التسارع دورًا لا غنى عنه في صيانة معدات الزراعة الذكية الحيوية. يمكن أيضًا استخدام مقاييس التسارع في العديد من الأنظمة الآلية وطرق التتبع. على سبيل المثال ، يجعل مقياس التسارع منخفض الطاقة من الأسهل والأسرع مراقبة حالة فوهة الرش القابلة للتعديل في نهاية حزمة الإخصاب. مع التكنولوجيا المعاكسة ، يعتمد استخدام الطائرات بدون طيار في الزراعة الذكية بشكل حاسم على مقاييس التسارع ووحدات القياس بالقصور الذاتي (IMU) لتتبع الحركة والسرعة وأحداث الاصطدام وحتى الموقع في الفضاء.

استخدام الكاميرات الذكية في الزراعة

عندما يتعلق الأمر بتقنية الكاميرا الذكية ، فهي بعيدة كل البعد عن المستشعر التناظري القديم. تم اعتماد الكاميرات الذكية بشكل متزايد لمجموعة متنوعة من تطبيقات الزراعة الذكية. تبنت العديد من الشركات مثل Blue River Technology ، أحد أقسام John Deere ، استخدام تقنية الكاميرا الذكية للكشف عن الأعشاب الضارة ومواقع النباتات الأخرى. نتيجة لذلك ، يتم إجراء توزيع تلقائي ودقيق لمبيدات الأعشاب والأسمدة. هذا يستفيد من استخدام المواد الكيميائية ويزيد من الإنتاجية الإجمالية مع تقليل استخدام المواد الكيميائية.

تعتبر مكافحة الآفات من أهم التحديات التي تواجه الزراعة. باستخدام الكاميرات الذكية ، يمكن للمزارعين الآن اكتشاف الآفات في الوقت الفعلي ومراقبة الإجراءات بفعالية ضد الآفات دون الإضرار بالضرورة بالحشرات الزراعية المفيدة. يمكن للكاميرات الذكية أيضًا أن تحل محل أجهزة الاستشعار شبه القديمة مثل مراقبة الإضاءة المحيطة ، وبالتالي تمكين نظام مبسط وتقليل عدد المكونات.

الزراعة الدقيقة هي تطبيق مدخلات محددة بمعدلات مختلفة لتحسين الكفاءة الاقتصادية وتقليل الفاقد. يساعد استخدام مستشعرات الزراعة الدقيقة المزارعين على الانتقال السلس من الطرق القديمة للقيام بالأنشطة الزراعية.

مشاركة