آشنایی و معرفی سیستمهای کنترل خودکار و هوشمند گلخانه

امروزه استفاده از سیستم‌های کنترل خودکار و هوشمند به عنوان یک ضرورت در صنایع مختلف مطرح می‌شود. این سیستم‌ها با دقت بالا و پایش لحظه‌به‌لحظه شرایط مطلوبی را برای سیستم فراهم می‌آورند. کاهش هزینه‌های سیستم، هزینه‌های انرژی و پرسنلی و همچنین افزایش کیفیت و کاهش آفات از جمله مزایای این سیستم‌ها می‌باشد. سیستم‌های هوشمند، بهینه‌سازی منابع و افزایش راندمان را به همراه دارند و به عنوان راه‌حلی کارآمد برای مدیریت و کنترل در صنایع مختلف شناخته می‌شوند. این سیستم‌ها به ویژه در کشاورزی و گلخانه‌داری کاربرد وسیعی پیدا کرده‌اند.

گرچه ممکن است به نظر برسد که یک گلخانه هوشمند یک راه حل برای کشاورزی صنعتی است، اما می‌تواند برای همه، حتی در باغ کوچک یا بالکن شما، مفید باشد. در این مقاله، با مفهوم گلخانه هوشمند آشنا می‌شویم و نحوه راه‌اندازی آن را بررسی می‌کنیم. تعریف، ریشه‌ها و تفاوت‌های بین یک گلخانه هوشمند و یک گلخانه معمولی این است که گلخانه هوشمند از سیستم‌های نظارت و کنترل برای بهینه‌سازی شرایط رشد گیاهان استفاده می‌کند. اتوماسیون گلخانه در حال دسترسی بیشتر و ارزان‌تر شدن است. فناوری‌های هوشمند و اتوماسیون گلخانه‌ای راه خود را از کاربردهای صنعتی به بازار مصرف شخصی پیدا می‌کنند. به عنوان مثال، فن‌ها و بخاری‌های خودکار، دریچه‌هایی که در پاسخ به دما باز و بسته می‌شوند و سیستم‌های آبیاری کنترل‌شده توسط کامپیوتر که آب و کود را تأمین می‌کنند، به راحتی برای باغ‌های تجاری و همچنین گلخانه‌های خانگی در دسترس هستند.

در سال‌های اخیر، اتوماسیون مبتنی بر حسگر از کارخانه‌ها و آزمایشگاه‌ها به خانه‌ها و زندگی روزمره ما راه یافته است. بنابراین جای تعجب نیست که فناوری به آرامی راه خود را به باغ‌های ما پیدا می‌کند و گلخانه‌ها را نیز هوشمندتر می‌کند. سنسورهای هوشمند نقش کلیدی ایفا می‌کنند؛ محرک‌ها، حسگرها و سیستم‌های نظارتی هوشمند در قلب جنبش سبز جدید در شهرها قرار دارند. در نتیجه، مردم در حال یافتن راه‌های جدیدی برای پرورش غذاهای پاک در جوامع و فضاهای محدود خود هستند. و این فقط برای تعمیرکاران نیست! تنها چیزی که برای شروع نیاز دارید یک تلفن هوشمند و یک حسگر تخصصی مانند RuuviTag است. RuuviTag یک حسگر متن‌باز پیشرفته است که کاملاً در کاربردهای گلخانه‌ای جای می‌گیرد. تاریخچه کوتاه گلخانه‌ها: ایده پرورش گیاهان در مناطق کنترل‌شده از نظر زیست‌محیطی از زمان روم باستان وجود داشته است. اولین گلخانه‌های مدرن در قرن هفدهم در اروپا ظاهر شدند. این گلخانه‌های خصوصی عمدتاً توسط ثروتمندان و تحصیل‌کرده‌ها ساخته می‌شدند تا گیاهانی را که از مناطق گرمسیری جهان وارد می‌شدند، پرورش داده و مطالعه کنند. با این حال، این گلخانه‌ها خیلی کاربردی نبودند؛ ساخت آنها پرهزینه بود، به کار زیادی برای کار نیاز داشت و چالش‌های زیادی در حفظ گرما و تهویه مداوم ایجاد می‌کرد. با پیشرفت مواد و تکنیک‌های ساختمانی در طول زمان، گلخانه‌ها کارآمدتر و کاربردی‌تر شدند. قرن گذشته شاهد پیشرفت‌های تکنولوژیکی بسیاری، مانند اختراع ورق‌های بزرگ پلی‌اتیلن، بوده است که به گلخانه‌ها اجازه داده است تا از نظر هزینه و انرژی کارآمدتر شوند و در عین حال به تدریج راه خود را به باغ‌ها، حیاط خلوت‌ها و حتی بالکن‌های صاحبان خانه باز کنند. امروزه، درصد زیادی از گلخانه‌ها هنوز با استفاده از ورق‌های پلی، اکستروژن‌های آلومینیومی، لوله‌های فولادی گالوانیزه و لوله‌های آب PVC ساخته می‌شوند.

مزایای سیستم‌های گلخانه‌ای خودکار چیست؟ یک گلخانه ساده در حیاط خلوت لزوماً نیازی به اتوماسیون مانند سایه‌بان‌های کنترل‌شده توسط کامپیوتر، آبیاری، تهویه یا کنترل دما ندارد. با این حال، درک این نکته مهم است که حفظ دما و رطوبت کنترل‌شده در گلخانه، دو عنصر مهم هر گلخانه کاربردی هستند. نوسانات شدید دما ممکن است تأثیر قابل توجهی بر سلامت گیاهان داشته باشد و یک گلخانه بیش از حد گرم همچنین می‌تواند باعث خشک شدن سریع‌تر خاک و افزایش مصرف آب شود. رطوبت بر توانایی گیاه در انجام عملکردهای بیولوژیکی اصلی خود تأثیر می‌گذارد. گیاهان از فرآیندی به نام تعرق استفاده می‌کنند که به جابجایی آب مورد استفاده برای فتوسنتز و رشد کمک می‌کند. همچنین نقش مهمی در خنک کردن گیاه دارد. با این حال، رطوبت بیش از حد می‌تواند منجر به عفونت‌های باکتریایی و قارچی شود، بنابراین یافتن تعادل مناسب برای سلامت گیاه ضروری است. نظارت و کنترل دما و رطوبت نسبی به صورت محلی یا از راه دور بسیار مهم می‌شود. چه حسگرهایی برای نظارت بر رشد گیاه استفاده می‌شوند؟ انواع مختلفی از حسگرها برای گلخانه‌های هوشمند موجود است که داده‌ها را برای نظارت بر محیط و کنترل اتوماسیون اندازه‌گیری و گزارش می‌کنند. این تجهیزات معمولاً نیاز به توجه ویژه به منبع تغذیه الکتریکی و حسگرهایی دارند که ممکن است به پاشش آب، نور خورشید و رطوبت حساس باشند. یک راه‌حل موفق باید چیزی فراتر از مجموع اجزای آن باشد. چگونه به راحتی سطح رطوبت گلخانه را کنترل کنیم؟ نظارت بر دما و رطوبت گلخانه با استفاده از فناوری حسگر هوشمند آسان است. یک راه ساده برای نظارت بر دما و رطوبت گلخانه، قرار دادن حداقل سه حسگر در داخل گلخانه است؛ یکی در هر انتهای سازه و یکی در وسط. دماسنج یا حسگر هوشمند؟ ساده‌ترین اندازه‌گیری‌ها را می‌توان با استفاده از یک دماسنج دیجیتال انجام داد. اما انتخاب یک حسگر پیشرفته‌تر ممکن است عملی‌تر باشد. داشتن داده‌های محیطی در لحظه روی تلفن همراه شما می‌تواند در صورت خرابی تجهیزات که نیاز به توجه فوری دارند، نجات‌بخش واقعی باشد. همچنین، برخی از گیاهان به تغییرات ناگهانی دما بسیار حساس هستند. بنابراین دسترسی به داده‌های در لحظه می‌تواند به شما در صرفه‌جویی در عملکردتان کمک کند. پیشنهاد شده است که نظارت پیشرفته دما باید شامل اندازه‌گیری دمای هوا، دمای محیط کشت و دمای گیاه به طور جداگانه باشد. در این حالت، استفاده از سیستم‌های پیشرفته مانند حسگرهای مادون قرمز کامپیوتری یا سایر حسگرهای هوشمند ضروری می‌شود. ساخت پروژه DIY اتوماسیون گلخانه با آردوینو: بدیهی است که سیستم‌های اتوماسیون و نظارت پیشرفته‌تر همیشه به سمت استفاده تجاری هدایت می‌شوند. با این حال، باغ‌های اجتماعی و پروژه‌های گلخانه‌ای مبتنی بر جامعه می‌توانند از راه‌حل‌های مبتنی بر منبع باز، مانند پلتفرم‌های Raspberry Pi یا Arduino بهره‌مند شوند. یافتن دستورالعمل‌های کامل برای ساخت هر چیزی از عناصر خودکار گرفته تا گلخانه‌های کاملاً خودکار آسان است. این گلخانه‌ها شامل نظارت خودکار، آبیاری و تهویه هستند. برای یک مبتدی، یادگیری هر آنچه که باید در مورد ساخت یک گلخانه هوشمند از ابتدا بدانید، بیش از چند روز طول نمی‌کشد. استفاده از حسگر بلوتوث هوشمند RuuviTag برای نظارت بر گلخانه شما: هر چقدر هم که ساخت سیستم شخصی شما جذاب به نظر برسد، سطح درک فنی مورد نیاز در این رویکرد می‌تواند برای بسیاری یک نقطه ضعف بزرگ باشد. RuuviTag یکی از معدود حسگرهای بی‌سیمی است که هم کاربران مبتدی و هم کاربران پیشرفته می‌توانند از آن استفاده کنند. این حسگر می‌تواند به عنوان یک ایستگاه هواشناسی مستقل آماده برای موبایل، بلافاصله پس از نصب، عمل کند، یا می‌توانید از هر تعداد حسگر RuuviTag که نیاز دارید برای پشتیبانی از یک شبکه حسگر صنعتی کامل استفاده کنید. RuviTag یک حسگر بی‌سیم است که دما، رطوبت نسبی هوا، فشار هوا و اطلاعات حرکت را مستقیماً به تلفن همراه شما ارسال می‌کند. این سنسور حتی در یک محفظه ضد آب قرار می‌گیرد که آن را برای کاربردهای گلخانه‌ای جذاب‌تر می‌کند. Ruvi Gateway راهکار ما برای نظارت مداوم بر گلخانه شماست. Ruuvi Gateway به داده‌های اندازه‌گیری RuuviTag گوش می‌دهد و آنها را به Ruuvi Cloud ارسال می‌کند. در آنجا می‌توانید داده‌های RuuviTags خود را در هر زمان و تا زمانی که اتصال اینترنت فعال دارید، بخوانید. با Ruuvi Gateway، می‌توانید در صورت وقوع هر اتفاق ناخواسته‌ای در گلخانه خود در هر زمانی، هشدار دریافت کنید. کدام هشدارها را باید برای گلخانه تنظیم کنید؟ هشدار کمترین دما را روی 16 درجه سانتیگراد و بیشترین دما را روی 26 درجه سانتیگراد تنظیم کنید. کمترین رطوبت نسبی را روی 30٪ و بیشترین رطوبت نسبی را روی 60٪ تنظیم کنید. اینها سطوح بهینه برای گیاهان هستند. با تنظیم این هشدارها، فوراً متوجه خواهید شد که آیا شرایط اختیاری نیست. با Gateway، ایمیلی دریافت خواهید کرد که می‌گوید شرایط بهینه نیست. هشدارهای اختیاری برای سیستم‌های نظارت هوشمند گلخانه: RuuviTag دارای یک فشارسنج داخلی است. فشارسنج می‌تواند به شناسایی تغییرات آب و هوا کمک کند. با نظارت بر تغییرات فشار هوای محلی، اگر طوفانی در راه باشد، می‌توانید به شما هشدار داده شود. به این ترتیب می‌توانید گلخانه خود را بهتر بپوشانید. همچنین، می‌توانید هشداری برای حرکت تنظیم کنید. می‌توانید RuuviTag را روی درب گلخانه قرار دهید. به محض باز شدن درب، هشداری دریافت خواهید کرد. اگر می‌خواهید گیاهان خود را از کودکان یا حیواناتی که به گیاهان شکننده آسیب می‌رسانند، محافظت کنید، بسیار مفید است. رساندن گلخانه هوشمند به سطحی جدید: از آنجایی که RuuviTag دارای شتاب‌سنج سه‌بعدی است، می‌توانید از آن در یک گلخانه هوشمند بهره ببرید. زمین دائماً Tag را به سمت مرکز جرم خود می‌کشد. این نیرو تقریباً برابر با 1G است. اگر RuuviTag را در یک در یا دریچه دارید، می‌توانید موقعیت Tagهای اندازه‌گیری شتاب را به سمت زمین بخوانید. این برای زمانی مفید است که می‌خواهید ببینید سیستم‌های تهویه یا آبیاری خودکار چه زمانی کار می‌کنند. در نتیجه اگر می‌خواهید محصولات تازه خود را پرورش دهید یا می‌خواهید علاقه رو به رشد گیاه خود را به سطح جدیدی برسانید، باید به فکر ارتقاء گلخانه خود به یک گلخانه هوشمندتر باشید تا به شما در دستیابی به بهترین نتایج کمک کند. به لطف پیشرفت‌های تکنولوژیکی، حسگرهای بلوتوث هوشمند مانند RuuviTag بسیار مقرون به صرفه هستند و مستقیماً از جعبه کار می‌کنند. علاوه بر این، برای کسانی که به دنبال چالش اضافی هستند، هم حسگر و هم برنامه تلفن همراه 100٪ متن‌باز هستند و فرصت ایده‌آلی را برای ساخت راه‌حل‌های گلخانه هوشمند خود به شما ارائه می‌دهند.