انواع سیستم آبیاری هوشمند

سیستم آبیاری هوشمند چیست؟

سیستم آبیاری هوشمند یکی از روش هایی است که می تواند به جلوگیری از هدر رفت آب چه در مقیاس های کوچک مانند باغچه ی خانه و چه مقیاس های بزرگ مثل زمین فوتبال و کشاورزی کمک کند. ایران کشوری گرم و خشک است که با کمبود منابع آب شیرین مواجه شده. با اینحال ۸۰ الی ۹۰ درصد حجم آب کشور در بخش کشاورزی به هدر می رود. این یعنی هر چه سریع تر باید به فکر اصلاح روش های آبیاری باشیم تا این فاجعه متوقف شود.

کمی درباره سیستم آبیاری سنتی

سیستم آبیاری سنتی، یک روش سنتی برای آبیاری مزارع و باغات است که در آن آب به صورت مستقیم به روی زمین ریخته می‌شود. این روش به صورت دستی یا با استفاده از دستگاه‌هایی مانند لوله‌های پلی اتیلن و سیستم‌های پاشش آب انجام می‌شود. در این روش، آب بدون هیچگونه کنترلی به روی زمین ریخته می‌شود و ممکن است به خاطر تبخیر، باد و سایر عوامل باعث هدررفت آب ایجاد شود. علاوه بر این، در این روش آبیاری، به دلیل عدم کنترل دقیق، مصرف آب زیاد است و احتمال بروز مشکلاتی نظیر خشک شدن یا آب گرفتگی زمین نیز وجود دارد.

انواع سیستم آبیاری هوشمند

سیستم آبیاری هوشمند را به دو شیوه می‌ توان اجرا و کنترل نمود.

• کنترل کننده بر پایه آب و هوا

در این نوع سیستم آبیاری، کنترلر با استفاده از داده های محلی هواشناسی اقدام به تنظیم برنامه، جهت آبیاری می‌کند. نوع کنترل کننده که به عنوان تبخیر و تعرق نیز نام برده می شود، ترکیبی از تعرق گیاهان و تبخیر از سطح خاک خواهد بود. در این روش کنترلر با جمع آوری اطلاعات در مورد وضعیت آب و هوا و تنظیم زمان آبیاری گیاهان به گونه‌ای عمل می‌ کند تا سطح زمین قابل آبیاری، به اندازه کافی آب دریافت نمایند.

همچنین در این روش داده های هواشناسی با پارامترهایی مانند رطوبت، تابش خورشید، دما و باد توسط سیستم هوشمند جمع آوری می شوند. درواقع بهترین و دقیق ترین شیوه جهت اندازه گیری آب مورد نیاز زمین های کشاورزی، استفاده از این ۴ پارامتر خواهد بود.

برای سیستم آبیاری مبتنی بر آب و هوا ما 3 نوع کنترلر در اختیار خواهیم داشت. کنترل کننده های مبتنی بر سیگنال که با استفاده از یک منبع عمومی جهت تعریق و تبخیر، داده های هواشناسی را دریافت می کنند. سپس این داده ها با استفاده از اتصال بیسیم به کنترل کننده ارسال خواهند شد.

کنترل کننده بعدی که بر اساس اطلاعات تاریخی عمل می ‌کند به گونه ای است که با توجه به اطلاعات تاریخی آب و هوا در مناطقی که قصد آبیاری داریم، برنامه ریزی و پیش بینی می شود. معمولاً بر اساس شدت تابش خورشید و دما این کنترل کننده تنظیم می شود.

کنترل کننده دیگر که به اندازه گیری آب و هوا در سایت می پردازد با استفاده از وب سایت، تمام داده ها را جمع کرده و زمان بندی آبیاری را مشخص می کند.

• سیستم آبیاری هوشمند مبتنی بر رطوبت خاک

این نوع سیستم آبیاری که مبتنی بر رطوبت خاک شناخته می ‌شود با استفاده از فناوری های نوین و سنسورها،  با دقیق ترین اندازه گیری اقدام به دریافت اطلاعات رطوبت خاک می کند. سپس با ارسال این اطلاعات به کنترل کننده، فرمان آبیاری را صادر می کند.

این سیستم آبیاری نیز خود به دو روش تقسیم بندی می شود. سیستم آبیاری چرخه معلق که به شکل سنتی،  کنترل کننده ها در آن تنظیم می ‌شوند و برای آبیاری زمان آغاز و پایان تعیین خواهد شد.

نوع دیگری که در این سیستم آبیاری وجود دارد متناسب با نیاز برای کنترلرها، آستانه پایین و بالا تعریف می شود. هنگامی که رطوبت کافی در خاک وجود نداشته باشد نیاز به آبیاری اعلام می ‌شود.

دو نوع مختلف از سیستم های حسگر رطوبت خاک وجود دارد:

آبیاری برحسب نیاز

این سیستم به هیچ برنامه ریزی برای مدت آبیاری احتیاج ندارد و فقط زمان شروع و روزهای هفته برای آبیاری در آن تنظیم می شوند. در این سیستم یک آستانه ی بالا و پایین توسط کاربر مشخص می گردد که بر اساس آن، هر زمان که خاک نیاز به آب داشته باشد، سیستم هوشمند شروع به آبیاری می کند.

سیستم آبیاری چرخه ی توقفی

در این سیستم مانند کنترلرهای قدیمی، برنامه های آبیاری، زمان شروع و مدت آبیاری تنظیم می شود.

تفاوت این سیستم با کنترلرهای قدیمی در این است که اگر رطوبت کافی در خاک وجود داشته باشد، برنامه ی آبیاری بعدی را متوقف می سازد.

مزایای سیستم آبیاری هوشمند

چند مورد از مزایای سیستم آبیاری هوشمند عبارتست از:

هم آبیاری می کند هم کوددهی

آبیاری از طریق سیستم آبیاری هوشمند بسیار موثرتر و کارآمدتر از سیستم های آبیاری قدیمی است؛ زیرا این سیستم ها بطور خودکار هر منطقه را که نیاز به آب و رطوبت داشته باشند شناسایی، آبیاری و کوددهی می نمایند. در حالی که سیستم های قدیمی فقط طبق برنامه ای که به آنها داده شده عمل می کند و برخی مناطق بیش از حد آب دریافت می کنند و بعضی دیگر خشک می مانند.

سیستم در زیر زمین کار گذاشته می شود

این سیستم ها در زیر زمین کار گذاشته می شوند و بنابراین، هیچ شلنگ مزاحمی در سراسر زمین وجود نخواهد داشت. آبپاش ها در مواقع لزوم از داخل زمین بیرون می آیند و پس از اسپری کردن آب، به داخل برمی گردند. سیستم آبیاری قطره ای هوشمند زیرزمینی هم کارش را خارج از دید انجام می دهد.

به صورت قطره ای عمل می کند

سیستم آبیاری هوشمند به صورت قطره ای عمل می کند و از آنجاییکه حسگر تشخیص رطوبت خاک دارد، جایگزین بسیار مناسبی برای روش های آبیاری قدیمی است و می توان آن را بهترین راهکار صرفه جویی در مصرف آب دانست.

اگر باران ببارد آبیاری را متوقف می کند

سیستم آبیاری هوشمند می داند که چه زمانی آبیاری را شروع کند، چقدر طول بکشد و چه زمانی تمام شود. حتی می داند که چه روزهایی از هفته باید زمین را آبیاری کند. سیستم متوجه رطوبت خاک می شود و اگر در طول هفته باران ببارد، برنامه آبیاری بعدی را متوقف می کند. پس دیگر نیاز نیست نگران گیاهان خود باشید و بخاطر آبیاری آنها مسافرت خود را نصفه و نیمه رها کنید و بازگردید. زیرا از طریق گوشی هوشمند یا کامپیوتر خود و از راه دور می توانید شرایط محل را کنترل نمایید.

اجزای سیستم آبیاری هوشمند

سه بخش اصلی عناصر سیستم آبیاری هوشمند را تشکیل می‌ دهند:

• کنترلر مرکزی هوشمند

سنسورها و سایر اجزای سیستم آبیاری هوشمند، اطلاعات مختلفی را به دست می ‌آورند. این اطلاعات به بخش کنترل مرکزی سیستم ارسال می شوند. اطلاعات دریافت شده با ذخیره شدن و پس از تجزیه و تحلیل توسط سیستم آبیاری هوشمند، زمان دقیق جهت انجام آبیاری بدون دخالت نیروی انسانی را اعلام می کنند.

• سنسورها

همانگونه که عنوان کردیم اطلاعات مختلفی به کنترلر مرکزی هوشمند ارسال می شود. این اطلاعات که توسط سنسورها جمع آوری می شوند می توانند از رطوبت هوا، باد، باران، خاک، دما و تعریق گیاه استفاده کنند. سنسورها باید با عملکردی دقیق بتوانند اطلاعات مورد نیاز را جمع آوری و جهت انجام فرآیند آبیاری به کنترلر مرکزی ارسال کنند.

• بخش هواشناسی

برای کنترلر مرکزی هوشمند باید اطلاعات دقیقی از وضعیت آب و هوا نیز جمع آوری شود. این بخش که وظیفه دارد اطلاعات مربوط به آب و هوا را جمع آوری کند، در صورتی که تشخیص دهد زمین مورد نظر نیاز به آبیاری دارد، این اطلاعات را به کنترلر مرکزی ارسال می کند. علاوه بر این چنانچه با تغییراتی در شرایط آب و هوا مواجه شویم، این بخش با ارسال اطلاعات موجب قطع موقت آبیاری خواهد شد.

تجهیزات و دستگاه آبیاری هوشمند

سیستم آبیاری هوشمند مجموعه‌‌ای از سنسورها و کنترلرها را شامل می‌شود که در سراسر مزرعه، باغ، باغچه یا گلدان نصب می‌شوند و در کنار یکدیگر به عنوان یک مجموعه واحد عمل می‌کنند. تعدادی از اجزاء کلیدی مورد استفاده در سیستم هوشمند آبیاری عبارتند از:

سنسورهای مختلف شامل سنسور اندازه‌گیری رطوبت خاک و سنسور باران.

کنترل کننده‌های هوشمند آبیاری، در واقع مغز سیستم آبیاری هستند و با دریافت داده‌ از سنسورهای مختلف، زمان آبیاری و حجم آب مصرفی را از طریق الگوریتم‌های مختلف محاسبه می‌کنند.

دبی سنج یا فلومتر که حجم آب جاری در سیستم آبیاری را اندازه‌گیری می‌کند.

شیر، آب پاش و قطره چکان که تعداد و نوع این تجهیزات با توجه به نوع گیاهان یا درختان و مساحت زمین تعیین می‌شود.

ایستگاه‌ سنجش آب و هوا که وظیفه اندازه‌گیری دما، شدت باد، نور خورشید و غیره را بر عهده دارد.

مزایای سیستم آبیاری هوشمند باغ و مزارع

استفاده از سیستم آبیاری هوشمند در کشاورزی، باغداری و حتی منازل مزایای زیادی را به همراه دارد. برخی از مهم‌ترین مزایای این فناوری عبارتند از:

• افزایش میزان دقت در آبیاری و صرفه‌جویی در مصرف آب.
• آبیاری گیاهان در زمان مناسب و جلوگیری از آبیاری بیش از حد یا خشک شدن خاک.
• امکان انجام آبیاری و کوددهی به طور همزمان.
• افزایش سلامت گیاهان و کاهش ریسک بیماری‌های مرتبط با آبیاری بیش از حد یا کم آبی.
• صرفه جویی در هزینه مصرف آب و کاهش هزینه تعمیر و نگه‌داری سیستم آبیاری.
• تسهیل فرآیند آبیاری، با انجام آبیاری خودکار و بر اساس داده‌های جمع‌آوری شده توسط سنسورهای مختلف.
• حفاظت از محیط زیست با مدیریت هر چه بهتر منابع آبی.
• آبیاری در کشاورزی هوشمند تنها در زمان نیاز انجام می‌شود؛ بنابراین در زمان بارش باران از انجام آبیاری جلوگیری می‌شود.
• سیستم آبیاری هوشمند گلدان در زمان مسافرت از گیاهان ما مراقبت می‌کند و امکان کنترل فرایند آبیاری از راه دور وجود دارد. به علاوه با نصب سیستم آبیاری قطره ای هوشمند خانگی می‌توانیم گیاهان باغچه یا گلدان را با دقت بیشتری آبیاری کنیم.
• صرفه جویی در مصرف آب تا ۵۰٪
• کاهش هزینه های انرژی برای پمپاژ آب تا ۳۰٪
• بهبود کیفیت محصولات و افزایش عملکرد گیاهان
• کاهش زمان و هزینه های نگهداری
• کاهش هزینه های نیروی انسانی
• کاهش احتمال خطا در زمان آبیاری
• افزایش کارایی سیستم آبیاری

آیا هزینه سیستم آبیاری هوشمند بیشتر از سیستم سنتی است؟

هزینه نصب سیستم آبیاری هوشمند ممکن است در ابتدا بیشتر از سیستم سنتی باشد، اما باید توجه داشت که در طولانی مدت به دلیل صرفه‌جویی در آب و کاهش هزینه‌های برق، هزینه‌های سیستم آبیاری هوشمند کمتر از سیستم سنتی خواهد بود.

نتیجه گیری

مکانیزه شدن تمام فعالیت‌ های کشاورزی و آبیاری مناطق مختلف، ما را به فکر استفاده از سیستم آبیاری هوشمند می ‌اندازد. ضرورت صرفه جویی در مصرف آب و کاهش هزینه نیز امروزه شرایطی را به وجود آورده اند که ما برای فعالیت های خود اقداماتی جهت بهینه سازی مصرف انجام دهیم. برای نظارت دقیق بر مصرف آب و همچنین کنترل و نظارت هوشمند بر فرآیند آبیاری، توصیه ما به شما این است که از این سیستم هوشمند استفاده نمایید. ما در مجموعه خانه هوشمند کاسپین با بهره مندی از سیستم های هوشمند به شما در راه اندازی این سیستم جهت آبیاری مزارع، باغ، باغچه و ویلاهای شما کمک خواهیم کرد.