مجلة عالم التكنولوجيا
مجلة تكنولوجية شاملة

باحثون يطورون تقنية “المزرعة الذكية”

0 87

يعمل بعض الباحثون على تطوير نظام أجهزة الاستشعار عن بُعد والذكاء الاصطناعي والطائرات بدون طيار، وتعمل بالطاقة المستدامة: لتتبع صحة المحاصيل في الوقت الفعلي.

 ويسعى مشروع FieldDock، الذي يقوده “مركز دونالد دانفورث ” لعلوم النبات بمقاطعة سانت لويس في ولاية ميسوريا الأمريكية، إلى مساعدة العلماء والمزارعين -على حدٍ سواء- في زراعة المحاصيلبشكل أكثر كفاءة وبأعمال بشرية أقل.  

وفي منتصف يوليو الماضى، تم تلقي أول دفعة كبيرة من التمويل الحكومي بقيمة 1.4 مليون دولار، من المعهد الوطني للأغذية والزراعة والمؤسسةالوطنية للعلوم.

 قالت “نادية شكور”؛ باحثة مركز دانفورث ومؤسسة FieldDock في مواجهة تغير المناخ: “أصبحت البيئات النامية أقل قابلية للتنبؤ. ولايمكننا الاعتماد على المزارعين المبشرين على مدار الثلاثين عامًا القادمة مع البيانات التاريخية؛ لأن الأمور تتغير كثيرًا”. 

بدأت “شكور” المشروع في يونيو الماضى، وطورت شركتها “AgrelaEcosystems” محطة مراقبة المحاصيل الذكية الموفرة للطاقةوالتي تسمى”PheNode”.

و”PheNode” هو نظام يعمل بالطاقة الشمسية متصل بأجهزة استشعار يمكنها، بالإضافة إلى قياس رطوبة التربة، قياس العشرات منالمعلمات الأخرى، بما في ذلك درجة حرارة الهواء والرطوبة وسرعة الرياح والضوء وغير ذلك.

هذه المرة، جمعت فريقًا من المهندسين والخبراء في علم الوراثة النباتية والاستشعار عن بُعد، كما دخلوا في شراكة مع مزارع في جميعأنحاء البلاد لاختبار التكنولوجيا في الحقل.

 يتوجه الباحثون إلى الحقول بألواح الكتابة وعصي القياس، يقطفون النباتات من جذورها، ويعيدونها إلى المختبر، ثم يبدأون تحليلهم.  

باحثون يطورون تقنية "المزرعة الذكية"

وتحاول “شكور” حل مشكلة قديمة وهي أن الزراعة تستغرق الكثير من الوقت والعمل اليدوي. وقالت: “هناك الكثير من الخطوات، ولكنها تأخذ وقتًا”. ويتخذ فريقها موقع “FieldDock” منصة لجمع المعلومات من أجهزةالاستشعار على الأرض والكاميرات المؤمنة على طائرة بدون طيار، ودمجها مع علم الوراثة النباتية، وتحليلها على حافة حقل مزرعة. وبهذهالطريقة كما يأملون، لن يحتاج المزارعون بعد الآن إلى قضاء أسابيع في المختبر لفهم ما إذا كانت محاصيلهم تعمل بشكل جيد.

ويقول ” دواين روث”؛ مزارع من الجيل الثالث في مزرعة “روث فاميلي ” في كانساس وأحد شركاء “شكور” الميدانيين: “هذه التكنولوجيا أثارت اهتمامي حقًا”.

 ومنذ عدة سنوات، بدأ “روث ” في استخدام أجهزة استشعار أرضية لرصد رطوبة التربة.  وقال “قبل ذلك لم أكن من أشد المؤمنين بالتكنولوجيا. ولم أكن أعتقد أن المسابير يمكن أن توفر كمية كافية من الماء، لكننا اكتشفنا في الواقع أننا وفرنا القليل”.

 واكتشف “روث” أنه في بعض الحالات لا تحتاج المحاصيل إلى كمية المياه التي كانوا يعتقدون أنها ستحتاجها، لذلك كان المزارعون قادرينعلى الحفاظ على المياه في حالة حدوث حالات جفاف في المستقبل.

 وأضاف:”إنك لا توفر المياه فقط من خلال عدم الإفراط في الري، بل توفر العناصر الغذائية. أنت لا تدفع هذه العناصر الغذائية إلى أسفل. أنت تسمح للنباتات باستخدام جميع العناصر الغذائية المتاحة وستظل بصحة جيدة”. 

وتُعد مزرعة روث أيضًا واحدة من عدة مختبرين لمشروع شكور المبكر، محطة المزرعة الذكية PheNode.

باحثون يطورون تقنية "المزرعة الذكية"

الآن، بمشروع “FieldDock”، يتعامل العلماء مع التحدي المتمثل في الجمع بين تقنيات متعددة معًا، وإضافة مكون للطائرة بدون طياروجهاز كمبيوتر لمعالجة أكبر قدر ممكن من المعلومات على الفور.  الهدف النهائي هو جعل المحطة مستقلة تمامًا. كما توجد بالفعل خوارزمياتيمكنها تقدير صحة النبات والتنبؤ بإنتاجية المحاصيل.

وذكر “فاسيت ساجان “؛ الأستاذ في قسم علوم الأرض والغلاف الجوي في SLU، الذي يطور خوارزميات الذكاء الاصطناعي و تكنولوجيا الطائرات بدون طيار للمشروع: “إنها جزء التكامل المفقود”.

 ويقوم فريق ساجان في SLU بتدريب أجهزة الكمبيوتر لتمييز المحاصيل الصحية عن تلك التي لا تعمل بشكل جيد، وتعليم الطائرات بدونطيار الطيران بدون عامل بشري، والعودة إلى محطات الشحن الخاصة بهم.

 والهدف هو تحويل كل هذه البيانات إلى خرائط مرمزة بالألوان، مع اقتراحات حول مكان وضع السماد. على سبيل المثال، يتم تسليمهامباشرة إلى الجهاز اللوحي للمزارعين.  بهذه الطريقة، سيتمكن المزارعون من اتخاذ قرارات بشأن محاصيلهم في الوقت الفعلي.

 إن الجمع بين التقنيات المختلفة معًا وجعلها تعمل كنظام واحد هو أكثر ما يثير اهتمام قائد الفريق الهندسي، كبير مهندسي الأنظمة المتكاملة، وهو “بول بوشماير”.

يقول “بوشماير”:”أحب مشاهدة الأضواء وهي تضيء. كل تلك الأشياء التي رسمناها على السبورة؟  انظر إلى ذلك، إنها تعمل حقًا”.

 لا يزال الفريق يواجه العديد من التحديات، بالإضافة إلى بناء نموذج أولي غير مكلف للتصنيع التجاري، يتعين على العلماء التعامل معاللوائح المتعلقة بالطائرات التجارية بدون طيار، على سبيل المثال.

 ومع ذلك، فإنهم يعتقدون أن الزراعة الآلية هي المستقبل.

ويقول “ساجان”: إن الزراعة الرقمية والزراعة الفعالة والمستدامة هي ما يقود مستقبل الزراعة حقًا”، مضيفًا أن هذه العلاقة بين التكنولوجيا الزراعية وعلوم الجغرافيا المكانية مثيرة.

المصدر: Stltoday: Drones, sensors and artificial intelligence: St. Louis researchers are pioneering Smart Farm technology
الرابط المختصر :

اترك رد

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.