shutterstock_142601641

پلتفرم هوشمند مدیریت آب

در ۴ دقیقه این متن را بخوانید

آب برای تامین امنیت غذایی مردم جهان حیاتی است و کشاورزی بیشترین مصرف کننده‌ی آب شیرین، حدودا ۷۰ درصد است. هدر رفتن آب عمدتا به دلیل نشت در سیستم‌های توزیع و آبیاری و در روش‌های کاربردی مزرعه ایجاد می‌شود. رایج ترین روش، آبیاری سطحی با خیس کردن مناطقی که هیچ گیاهی از آن بهره‌مند نمی‌شود، درصد زیادی از آب را هدر می‌دهد. آبیاری موضعی می‌تواند با میزان کمتر و موثرتر از آب استفاده کند، و هم از آبیاری زیاد جلوگیری کند. با این حال، کشاورزان آب بیشتری از مقدار مورد نیاز خود تغذیه می‌کنند که باعث می‌شود نه تنها باعث کاهش بهره‌وری شود بلکه آب نیز هدر برود. بنابراین، باید فناوری را برای سنجش سطح آب مورد نیاز مزارع و برای انتقال آب به مکان‌هایی که در آنجا و در هر زمان مورد نیاز است، توسعه داد. پروژه SWAMP با استفاده از اینترنت اشیا، تجزیه و تحلیل داده‌ها، دستگاه‌های هوشمند و سایر فناوری‌های مرتبط، به این موارد می‌پردازد.

 

چالش‌های مطرح شده توسط پروژه SWAMP به شرح زیر است:

– تلاش در توسعه نرم‌افزار برای برنامه‌های هوشمند مبتنی بر اینترنت اشیا

– اتوماسیون سیستم عامل‌های پیشرفته و تلفیق فناوری‌ها و اجزای مختلف

– ادغام سنسورهای ناهمگن و پیشرفته، به ویژه پهپاد‌ها که در تأمین آب برای آبیاری با دقت عمل می‌کنند.

– استفاده از یک بستر نرم‌افزاری همراه با فناوری‌هایی مانند IoT، Big Data، Cloud/Fog و هواپیماهای بدون سرنشین برای استقرار برنامه‌های آزمایشی برای مدیریت هوشمند آب

– پیشنهاد، آزمایش و اعتبارسنجی مدل‌های جدید تجاری برای استفاده از اینترنت اشیا در تنظیمات اولیه‌ی مدیریت هوشمند آب

– مولفه‌های فنی باید به اندازه کافی انعطاف پذیر و سازگار باشند تا بتوانند با زمینه‌های مختلف سازگار شوند و در مکان‌ها و زمینه‌های مختلف قابل تکرار باشند.

 

پروژه SWAMP یک مفهوم سیستم آبیاری هوشمند با دقت بالا را برای کشاورزی توسعه داده است که در شکل زیر نشان داده شده است. ایده‌ی اصلی این است که بهینه‌سازی‌های آبیاری، توزیع آب و مصرف بر اساس یک تجزیه و تحلیل جامع باشد، که اطلاعات را از تمام جنبه‌های سیستم حتی از چرخه‌ی آب طبیعی و دانش مربوط به رشد گیاهان خاص بدست می‌آورد. این باعث صرفه جویی برای تمام امور می‌شود زیرا همه نشت‌ها و تلفات را تشخیص می‌دهد و در دسترس بودن آب را در شرایطی که تامین آب محدود است، تضمین می‌کند.

blank

آبیاری دقیق بر اساس مدیریت هوشمند آب

 

همانطور که در شکل بالا نشان داده شده‌ است، ما سه مرحله‌ی گسترده را در یک سیستم مدیریت آب برای کشاورزی شناسایی می‌کنیم:

ذخیره‌ی آب: ذخایر آب از منابع مختلف مانند رودخانه‌ها، دریاچه‌ها، سدها و سفره‌های زیرزمینی که چرخه‌ی آب طبیعی را دنبال می‌کنند، حاصل می‌شود.

توزیع آب: آب از طریق شبکه‌ای از عناصر مانند کانال‌ها، لوله‌ها، پمپ‌ها، دریچه‌ها، دروازه‌ها و دستگاه‌های نظارتی از ذخیره‌ی آب به محل مصرف نهایی منتقل می‌شود. SWAMP راه‌حل‌هایی برای توزیع آب ارائه می‌دهد. توزیع آب بسته به منطقه یا کشور ممکن است روش‌های مختلفی داشته باشد اما همیشه نیاز به انتقال آب از منبع ذخیره به مزارع است. از یک طرف، گاهی اوقات منابع آب با دقت توسط یک مرجع مرکزی استفاده و کنترل می شود، مانند بسیاری از مکان‌های ایتالیا، جایی که کنسرسیوم‌ها شبکه‌ای از کانال‌های توزیع آب را مدیریت می‌کنند. از طرف دیگر، گاهی اوقات ذخیره‌ی آب، توزیع آب و مصرف آب به یک قسمت تعلق دارند و بنابراین کاملاً ادغام شده‌اند، به عنوان مثال به طور چشمگیری در بسیاری از مناطق کشاورزی برزیل به این شکل است. در حالت دوم، توزیع آب بسیار ساده‌تر است اما هنوز هم به مدیریت دقیق نیاز دارد.

مصرف آب: در کشاورزی، یکی از کلیدی‌ترین موارد استفاده از آب، آبیاری است که می‌تواند با روش‌های مختلف انجام شود.

 

پلتفرم SWAMP مکانیزمی را برای به دست آوردن داده‌ها از حسگرهای ناهمگن، تصمیم گیری با استفاده از انواع تکنیک‌های مختلف و تغییر رفتار سیستم با ارسال دستورات به محرک‌ها فراهم می‌کند. برای مصرف آب پلتفرم SWAMP پاسخ‌های در لحظه را برای سازگاری با تغییر شرایط محیط فراهم می‌کند. از طرف دیگر، همانطور که تغییرات در توزیع آب در یک بازه زمانی متفاوت انجام می‌شود، حلقه مدیریت برای توزیع آب طولانی‌تر خواهد بود. همچنین، یکپارچه سازی سیستم های مدیریت توزیع آب و مصرف آب از اهمیت بالایی برخوردار است، زیرا مصرف آب باعث توزیع آب می‌شود.

 

چرا باید هوشمندانه به سراغ برنامه ریزی آبیاری برویم؟

کمبود آب در حال حاضر بخشی از جهان را تحت تاثیر قرار داده و با گذشت زمان به دلیل افزایش جمعیت جهان و تقاضای آب شیرین، اوضاع بدتر می‌شود. جمعیت کنونی جهان حدود ۷.۲ میلیارد نفر است و پیش بینی می شود تا سال ۲۰۵۰ بیش از ۹ میلیارد نفر باشد. بخش کشاورزی، به ویژه آبیاری، بخش عمده‌ای از آب شیرین را مصرف می‌کند.

به دلیل کمبود سیستم‌های آبیاری هوشمند مقرون به صرفه، کشورهای در حال توسعه در مقایسه با کشورهای پیشرفته برای دستیابی به بازده مشابه، آب بیشتری مصرف می‌کنند. به عنوان مثال، هند تقریباً ۴٪ از منابع آب شیرین جهان را برای تأمین ۱۷٪ از جمعیت جهان در اختیار دارد. با این وجود، در مقایسه با سایر کشورها مانند چین، ایالات متحده آمریکا، ۲ تا ۴ برابر بیشتر آب برای تولید محصولات کشاورزی خود نیاز دارد.

بنابراین، نیاز مبرم به ارائه فن‌آوری‌های پیشرفته مبتنی بر استراتژی‌ها و سیستم‌های هوشمند برای استفاده موثر از آب شیرین وجود دارد. شکل زیر کارایی مقایسه‌ای تکنیک‌های مختلف آبیاری را که در زمین‌های کشاورزی انجام می‌شود، نشان می‌دهد.

blank

تکنیک‌های مختلف آبیاری و کارایی آنها

منبع

این مطلب را به اشتراک بگذارید

اشتراک گذاری در print
اشتراک گذاری در email
اشتراک گذاری در twitter
اشتراک گذاری در linkedin
اشتراک گذاری در whatsapp
اشتراک گذاری در telegram