آبیاری هوشمند، دوستدارِ منابع آب!
کشاورزی یکی از بخش‌های اصلی و عمده مصرف کننده آب در کشور است. با توجه به حجم بالای مصرف و هدر رفت آب در بخش کشاورزی، در این مقاله به بررسی آبیاری هوشمند به منظور کاهش هدر رفت آب و حفظ منابع آبی خواهیم پرداخت.
مصرف آب کشور به سه بخش خانگی، کشاورزی و صنعت تقسیم می‌شود که طبق آمارها سهم آب مصرفی در بخش کشاورزی در کشور حدود ۸۰ درصد است.
اگرچه مصرف بهینه در بخش خانگی و صنعت می‌تواند به صرفه‌جویی در مصرف آب و حفظ منابع آبی کمک قابل توجهی کند، اما توجه ویژه به بخش آبیاری کشاورزی می‌تواند کمک شایانی به حفظ منابع آبی نماید.
در گذشته از روش‌های سنتی برای آبیاری در بخش کشاورزی استفاده می‌شد. با توجه به میزان بارندگی و منابع آبی از روش‌های غرقابی برای آبیاری استفاده می‌شد. امروزه با توجه به کاهش بارندگی، خشک شدن زمین‌ها و کاهش منابع آبی از روش‌های نوین برای آبیاری استفاده می‌شود.
با نزدیک شدن جمعیت جهان به ۸ میلیارد، آب کمیاب‌تر می‌شود. ۷۰ درصد از مصرف آب جهان برای آبیاری استفاده می‌شود. جای تعجب نیست که بیشتر استفاده‌های آب در این بخش نیز هدر می‌رود. به دلیل استفاده از روش‌های ناکارآمد آبیاری، نیمی از آبی که برای آبیاری مصرف می‌کنیم، تلف می‌شود.
آبیاری هوشمند نه تنها مناسب، مقرون به صرفه و سبب کاهش چشمگیر مصرف آب است، بلکه سبب سهولت آبیاری، کنترل بهتر و ارتقا کیفیت آبیاری می‌شود.
آبیاری هوشمند
آبپاش‌های معمولی آبیاری را می‌توان ارتقا داده و آن‌ها را هوشمند کرد. تنها چیزی که نیاز است یک سیستم هوشمند ساده است که به سیستم آبپاش وصل می‌شود.
بیشتر شیلنگ‌های باغ و تجهیزات دارای شیرآلات حرکتی هستند که کنترل کننده‌های آبیاری را به منبع تغذیه متصل می‌کنند. هوشمند کردن آبپاش معمولی آبیاری چندان دشوار نیست. با این حال، راه اندازی یک سیستم آبیاری کامل، به احتمال زیاد نیاز به برنامه‌ریزی مناطق باغ دارد.
به طور خلاصه، مهم‌ترین مزیت آبیاری هوشمند این است که خدمات بیشتری را ارائه می‌دهد و همچنین اطلاعاتی در مورد آب و هوا و شرایط خاک فراهم می‌کند.
آبیاری هوشمند چگونه کار می‌کند؟
سیستم آبیاری هوشمند اطلاعات حسگرها را جمع آوری می‌کند و دستورات از پیش تعریف شده کاربر را به محرک‌ها ارسال می‌کند. داده‌ها توسط سنسورهای رطوبت و دما جمع آوری می‌شوند.
کاربر دامنه رطوبت و دما را مشخص می‌کند. هنگام رسیدن به آستانه، سیستم عکس العمل نشان می‌دهد(یعنی وقتی که رطوبت در سطح معینی است، آبیاری شروع و متوقف می‌شود). کنترل‌کننده آبیاری همچنین جریان آب، مسدود بودن یا نشت لوله‌ها را بررسی می‌کند. کاربر می تواند سیستم را به راحتی از طریق برنامه تلفن‌های هوشمند کنترل کند. زمان مناسب برای آبیاری در طول شبانه روز، مدت زمان آبیاری و مقدار آب مورد نیاز برای آبیاری بر اساس اطلاعات آب و هوا و داده‌های سنسورها تعیین می‌شود.
ویژگی و مزایای اصلی آبیاری هوشمند
آبیاری هوشمند به دلیل ویژگی‌ها و قابلیت‌هایش دارای مزایای مختلفی است:
کنترل از راه دور
آبیاری را می‌توان از راه دور به وسیله تلفن‌های هوشمند کنترل کرد، یا آن را مستقیماً بر روی دستگاه‌ها با دکمه‌ها کنترل کرد. در حالت اول فقط یک چراغ LED وجود دارد که اگر سیستم کار کند، سیگنال می‌دهد. در این حالت کنترل برنامه از راه دور انجام می‌شود که راحت‌تر و شهودی‌تر است و می‌توان سیستم را از هر کجا کنترل کرد، برای آبیاری گیاهانی که نیازهای مختلفی دارند مناطق آبیاری جداگانه‌ای تنظیم می‌شود.
هر منطقه آبیاری، توسط دریچه‌ای آبیاری می‌شود. می‌توان مناطق آبیاری را مشخص کرد و آن را به اندازه مقدار آبی که گیاهانش به آن احتیاج دارند آب داد. با این روش می‌توان اطمینان حاصل کرد که کنترل‌کننده، آبیاری مناطق را به اندازه پشتیبانی می‌کند و هر نوع گیاه به اندازه مورد نیازش آبیاری می‌شود و از هدر رفت آب و از بین رفتن محصول که نهایتا هدر رفت آب را به دنبال دارد، جلوگیری می‌شود.
برنامه ریزی و زمان‌بندی آبیاری
کنترل‌کننده‌های آبیاری، برنامه‌های زمان‌بندی متفاوتی دارند. هنگامی که سیستم به یک سنسور رطوبت متصل است، می تواند به طور خودکار زمان آبیاری را کوتاه یا طولانی‌تر کند تا گیاهان غرق در آب یا تشنه نشوند.
اطلاع از نشتی‌ها و هدر رفت‌ها
کنترل‌کننده‌های هوشمند در هنگام شروع آبیاری و اتمام آن اگر خطایی رخ دهد یا اگر نشتی در سیستم وجود داشته باشد، اطلاع‌رسانی می‌کنند.
آبیاری هوشمندانه‌تر و پیش‌بینی آبیاری
برخی از سیستم‌های آبیاری می‌توانند یک قدم جلوتر بروند و آب و هوای محیط محلی را پیش‌بینی کنند و حتی به هنگام باران سیستم آبیاری را خاموش کنند و شرایط آبیاری را بهینه کنند. استفاده از روش‌های نوین مانند آبیاری قطره‌ای و بارانی نسبت به روش‌های سنتی سبب کاهش مصرف آب شده است، ولی استفاده از روش‌های هوشمندانه آبیاری ۳۰ درصد بیشتر در مصرف آب صرفه‌جویی می‌کنند.
کنترل گر های آبیاری هوشمند
اساس فناوری کنترل‌گر های آبیاری هوشمند برای مدیریت مصرف آب، بر دو نوع است:
- کنترل مبتنی بر حسگر و سنسورها
- کنترل مبتنی بر سیگنال
کنترل گر های مبتنی بر سنسور
یک کنترل گر مبتنی بر سنسور برای تنظیم زمان آبیاری، از یک یا چند عامل اندازه‌گیری شده محلی استفاده می‌کند. عواملی که معمولاً مورد توجه قرار می گیرند عبارتند از: دما، بارندگی، رطوبت، تابش خورشیدی و رطوبت خاک.
یک سیستم مبتنی بر سنسور اغلب اطلاعاتی از پیشینه آب و هوایی (یعنی منحنی ET) منطقه برای برنامه‌ریزی در حافظه دارد و سپس از اطلاعات سنسور برای اصلاح مقدار مورد نیاز آبیاری مورد انتظار برای برنامه مصرف روزانه استفاده می‌کند.
کنترل‌گر های مبتنی بر سیگنال
یک کنترل گر مبتنی بر سیگنال با استفاده از فناوری رادیو، تلفن، کابل، تلفن همراه و وب یک سیگنال منظم از شرایط آب و هوایی حاکم دریافت می‌کند. این سیگنال به طور معمول از یک ایستگاه هواشناسی محلی (یا سری ایستگاه‌های هواشناسی) تهیه می‌شود که معمولاً میزان تبخیر و تعرق جریان فعلی را به کنترل گر اطلاع‌رسانی می‌کند.