نظام ذكي لري النباتات باستخدام إنترنت الأشياء

في ظل الحاجة إلى وجود نظام يقوم بعملية الري للمحاصيل بشكل دقيق وآمن، صمم الأستاذ المساعد بكلية الحاسبات وتقنية المعلومات، وكيل عمادة الدراسات المساندة بجامعة الطائف الدكتور هشام الحمياني مشروعا ذكيا لري المحاصيل الزراعية، حيث تم تصميم نظام دعم اتخاذ القرار للري الأتوماتيكي باستخدام إنترنت الأشياء، وذلك عن طريق استخدام عدد من الحساسات التي تقيس رطوبة التربة، ودرجة الحرارة، ورطوبة الجو، والمطر، حيث تعمل حساسات الاستشعار هذه على قراءة البيانات الخاصة بكل نوع من أنواع النباتات المختلفة، وبناء على الأرقام المرجعية من دراسات عالمية.

أكثر القطاعات استنزافا
يقول الحمياني ل»الوطن» استهلاك القطاع الزراعي لمخزونات المياه في المملكة العربية السعودية يشكل أزمة، فهو من أكثر القطاعات استنزافا للموارد المائية، حيث تشير التقديرات إلى أن القطاع الزراعي يستهلك أكثر من 85% من إجمالي استهلاك المياه في المملكة، وهو ما دعا عددا من الجهات الحكومية المختلفة إلى اتخاذ إجراءات احترازية لترشيد استهلاك المياه في القطاع الزراعي من خلال سلسلة من الخطوات للحفاظ على المياه في ضوء ندرتها الشديدة في البلاد.
وأضاف في عام 2016 خفضت المملكة زراعة القمح، وحدت من شراء القمح المنتج محليا تدريجيا، وكانت الغاية الرئيسة هي توفير المياه والجدوى الاقتصادية الأكثر كفاءة مقارنة بالإنتاج المحلي، حيث أرادت الحكومة السماح لمزارعي القمح بأن يعدوا أنفسهم للتحويل إلى المحاصيل الزراعية التي تستهلك كميات قليلة من المياه، وذلك سيؤدي إلى الاستفادة من المزايا في الإنتاج الزراعي لكل منطقة من مناطق المملكة، وتحقيق أقصى استفادة من المياه.

حلول ذكية
وأوضح الحمياني أن ترشيد استهلاك المياه والمحافظة على الثروة المائية يعدان من أهم أهداف رؤية المملكة العربية السعودية 2030 للطبيعة المناخية والجغرافية للمملكة، ومن هذا المنطلق بدأت فكرة إيجاد حلول تقنية ذكية تسعى إلى تحقيق تلك الأهداف، والمساهمة في تنمية الثروات المائية، ويأتي ذلك مع التطور السريع لأنظمة الري الذكية في العقود الأخيرة بهدف تحسين الزراعة، حيث تطورت كثير من حساسات الاستشعار الإلكترونية وأدوات القياس المتنوعة للبيئات المختلفة، وكان لابد من وجود نظام إلكتروني يقوم بالري بالقدر الكافي للمحاصيل المختلفة دون إهدار المياه.
من ناحية أخرى، يمكن أن يؤدي الري غير المبرر إلى تدمير المكونات الغذائية للتربة حيث تنخفض المياه إلى الأرض وتؤدي إلى تشبع الجذور، وأيضا في حال الري غير الكافي لا يمكن أن تصل المياه بشكل مثالي إلى الجذور وتغذيها التغذية السليمة.

مراقبة الاستهلاك
أكد الحمياني أن مشروع الري الذكي باستخدام إنترنت الأشياء يهدف إلى مراقبة كمية استهلاك النباتات للمياه عن طريق حساس حساب تدفق المياه، مع الأخذ بعين الاعتبار العوامل المناخية المختلفة، وقال «تم بدء التجربة بزراعة الخضروات الاستهلاكية وتشمل الطماطم، الخيار، الباذنجان، الكوسة. وأيضا شجرة المانجو والتوت».
من خلال المتابعة الفورية واللحظية لمعلومات النباتات سترسل البيانات بشكل إلكتروني إلى الخادم الخاص بتخزينها، يتم أخذ قراءة كل 16 ثانية، وممكن أن يتم تعديلها حسب البرمجة، مما ينشأ في نهاية الدراسة بيانات ضخمة جدا وممكن أن تندرج تحت مفهوم «البيانات الضخمة» Big Data. بعد ذلك سيتم تطبيق الخوارزميات الخاصة بتحليل هذه الأنواع من البيانات، وإظهار نتائج الدراسة، ولعل من أبرزها حساب كمية استهلاك المياه لنباتات مختلفة، وبهذه الطريقة تم إيجاد نظام دقيق وذكي لري النباتات الري الكافي الذي يضمن نضوجها من غير إسراف أو تقصير.

نظام دعم اتخاذ القرار للري الأتوماتيكي
يستخدم عددا من الحساسات التي تقيس التالي:
رطوبة التربة
درجة الحرارة
رطوبة الجو
المطر
حساسات الاستشعار تقرأ بيانات كل نوع من أنواع النباتات المختلفة
ترسل الحساسات قراءة كل 16 ثانية للخادم الخاص بتخزينها