گلخانه هوشمند چیست؟

تعریف گلخانه

هدف از ایجاد گلخانه فراهم کردن محیطی است که برای رشد گیاهان مناسب باشد. بنابراین گلخانه محیطی است بسته که باید شرایط اقلیمی تحت کنترلی در آن ایجاد شود تا گیاهان و محصولات دیگر بتوانند در آن رشد کنند.

تعریف هوشمند سازی گلخانه

هوشمند سازی گلخانه عبارت است از مجموعه ای از نرم افزار ها و سخت افزار ها که با تجهیز گلخانه به آنها:

• عملیات داخل گلخانه بصورت خودکار انجام میگیرد
• مدیران گلخانه می توانند بدون نیاز به حضور در محل گلخانه، گلخانه را مدیریت کنند
• با تجزیه و تحلیل شرایط گلخانه، بصورت خودکار اطلاعاتی برای تصمیم گیری بهتر در جهت افزایش بهره وری در اختیار مدیران قرار می گیرد

هوشمند سازی گلخانه شامل سه بخش اصلی است:

• بخش اول که در محیط گلخانه نصب می شود و وظیفه اتوماسیون گلخانه و ارسال داده ها به سرور های اینترنتی را بر عهده دارد.
• بخش دوم سرور های اینترنتی است که وظیفه دریافت داده های گلخانه و پردازش و تحلیل آنها را بر عهده دارد.
• بخش سوم نرم افزار کاربردی است که وظیفه نمایش اطلاعات و تحلیل ها بصورت نمودار و سایر المان های بصری را بر عهده دارد.

مولفه های گلخانه هوشمند

با توجه به تعریف ارائه شده در بخش های قبل، بصورت کلی یک گلخانه هوشمند دارای سه مولفه اصلی “اتوماسیون گلخانه”، “مدیریت از راه دور” و “تحلیل و تصمیم سازی” است که در ادامه به توضیح هر یک از این مولفه ها می پردازیم:

شکل 1 – مولفه های گلخانه هوشمند

اتوماسیون گلخانه:

به خودکار سازی عملیات داخل گلخانه گفته می شود که به منظور کنترل شرایط آب و هوایی داخل گلخانه، عملیات آبیاری، کوددهی و … انجام می گیرد. این اتوماسیون می تواند شامل موارد زیر باشد:

• آبیاری گیاهان بصورت زمانبندی شده یا با توجه به میزان رطوبت خاک بصورت خودکار.
• تنظیم تجهیزات گرمایشی با توجه به دمای گلخانه بصورت خودکار.
• تنظیم تجهیزات رطوبت ساز با توجه به رطوبت گلخانه بصورت خودکار.
• تنظیم تجهیزات روشنایی با توجه به میزان نور داخل سالن بصورت خودکار.
• و ….

شکل 2 – اتوماسیون گلخانه

برای این کنترل خودکار ابتدا گلخانه باید به حسگر هایی مجهز شود که بتوانند وضعیت محیط را پایش کنند. برای این منظور از حسگر های زیر استفاده می شود:

شکل 3- انواع حسگر هایی که میتوان در گلخانه هوشمند بکارگیری نمود

علاوه حسگر های تعبیه شده در گلخانه، برای پایش شرایط جوی بیرون گلخانه نیز به یک ایستگاه هواشناسی نیاز است تا داده های هواشناسی نیز در تصمیم گیری ها لحاظ شوند. در بسیاری از مواقع ممکن است اطلاعات جوی بر تصمیم گیری ها در مورد شرایط گلخانه تاثیر داشته باشد. بطور مثال در فصل هایی از سال ممکن است در برخی روزها دمای هوا بطور ناگهانی بسیار سرد شود. اطلاع داشتن از این تغییرات ناگهانی می تواند از تلفات احتمالی جلوگیری نماید. همچنین ممکن است دمای بیرون بطور ناگهانی بسیار بالا رود اطلاع داشتن از این موضوع می تواند از هدر رفت انرژی جلوگیری نماید.

در صورتی که بتوان از داده های سرویس های آنلاین هواشناسی و یا ایستگاه های محلی هواشناسی مزارع دیگر استفاده نمود، می توان ایجاد ایستگاه هواشناسی را لغو نمود. بطور کلی ایستگاه هواشناسی بیرونی می تواند شامل حسگر های زیر باشد:

شکل 4 – انواع حسگر های ایستگاه هواشناسی

مدیریت از راه دور:

گلخانه هوشمند اطلاعات مختلفی را که حسگر ها جمع آوری کرده اند به همراه سایر اطلاعات به سرور های اینترنتی ارسال می کند. بنابر این کاربران و مدیران گلخانه با اتصال به سرور های مذکور، می توانند این اطلاعات را رصد کنند، هشدار های لازم را دریافت نمایند و در صورت لزوم، فرامینی را به گلخانه ارسال نمایند.

شکل 5 – مدیریت گلخانه از راه دور در بستر اینترنت

تجزیه و تحلیل اطلاعات و تصمیم سازی:

پس از دریافت داده ها از گلخانه و ذخیره سازی آنها در سرور اینترنتی، با تحلیل این داده ها می توان به اطلاعات ارزشمندی دست یافت که می تواند به تصمیم گیری مدیران گلخانه کمک کند و در نهایت به بهره وری بیشتر بیانجامد.

مزایای هوشمند سازی گلخانه

مزایای هوشمند سازی گلخانه، عبارت است از:

شکل 6 – مزایای هوشمند سازی گلخانه

• کاهش مصرف انرژی

با هوشمند سازی گلخانه، تمام مراحل به صورت خودکار و هوشمند انجام می گیرد و این باعث می شود قبل از اینکه انرژی زیادی هدر برود، سامانه خود بتواند تغییرات ناگهانی شرایط محیطی را متوجه بشود و حتی پیش بینی کند و در نتیجه آن را کنترل نماید.

• افزایش بهره وری

با هوشمند سازی گلخانه، بهره وری بیشتر می شود. بطور مثال وقتی عملیاتی چون آبیاری با توجه به میزان تشنگی گیاه انجام می شود، علاوه بر کاهش مصرف آب، مطمئن می شویم که به گیاه به مقداری که نیاز دارد آب می رسد نه کمتر و نه بیشتر و این باعث پرورش مطلوب گیاه خواهد شد.

• کاهش تلفات

با هوشمند سازی گلخانه می توان تاثیر عواملی که باعث تلفات در گلخانه می شوند را بطور چشمگیری کاهش داد. بطور مثال یکی از عوامل تلفات در گلخانه، تغییرات ناگهانی دمای گلخانه است که می تواند خسارات زیادی به بار بیاورد. یک گلخانه هوشمند از بروز تغییرات ناگهانی دما جلوگیری می کند و اگر نتواند این کار را انجام دهد، پیش از وارد شدن خسارت، می تواند هشدار لازم را به مدیران گلخانه اعلام کند.

• کاهش هزینه ها

هوشمند سازی گلخانه می تواند موجب کاهش هزینه های چون هزینه نیروی انسانی، هزینه خرید سم و کود، هزینه انرژی، هزینه تلفات و … شود.