سامانه سیار مدیریت برنامه ریزی آبیاری

این سامانه از یک طرف به سنسورهای پایش رطوبت خاک، دبی و دما و رطوبت هوا متصل بوده از طرف دیگر با استفاده از امکانات بلوتوثی به آپ مربوطه در گوشی کاربر متصل می باشد. بنابراین کاربر قادر خواهد بود اندازه گیری های لازم را در هر زمان و هر مکان انجام داده و همزمان محاسبات مربوط به تبخیر تعرق و برنامه ریزی آبیاری را انجام داده و در نهایت ضریب میرآب را بدست آورد. یکی از چهار متغیر ورودی مدل، مقدار تبخیرتعرق روزانه می باشد که در آپ این سامانه کاربر با انتخاب گزینه تبخیرتعرق می تواند فرایند محاسباتی آن را فعال نماید. در محاسبه تبخیرتعرق از روش پنمن – مانتیث استفاده شده که نیمی از محاسبات آن مربوط به محاسبات مرتبط با اثر تشعشع بر تبخیرتعرق می باشد. این سامانه به گونه ای طراحی شده است که فلید های مربوطه به نمایش داده های اندازه گیری که با اتصال بلوتوثی یا جی پی اسی به سنسوها پر می شوند، می توانند بصورت دستی هم پر شده و مقادیر آنان در مراحل بعدی مورد استفاده قرار گیرند.

شرح محصول

در صورتی که شرایط نصب برخی از سنسورها وجود نداشته باشد ( مثلا نصب سنسور دبی در آبیاری سطحی) و یا کاربر تمایل به استفاده از اندازه گیری از سنسورهای دیگری داشته باشد (مثلا عدم وجود  سنسور جی پی اس در گوشی کاربر)، این توانای این امکان را برای کاربر فراهم می کند تا بصورت دستی مقادیر لازم را وارد فلید های مربوطه کرده و مراحل محاسباتی بعدی را انجام دهد. کاربر پس از انجام مراحل اندازه گیری در یک بازه زمانی حداکثر 24 ساعت پس از اولین آبیاری، می تواند با انتخاب گزینه برنامه ریزی به ضرایب میرآب که کادر پائین آپ قرار دارد دست یابد. از این رو این سامانه به سادگی سیار بوده و بهره بردار می تواند در هر زمان و در هر نقطه از مزرعه و یا باغ از ان استفاده نماید. این سامانه با بهره گیری از برد آردینو نانو و قطعات مربوطه به اتصال از طریق بلوتوث و کاهنده و افزاینده های ولتاژ قادر خواهد بود در شرایط مختلف اقلیمی مورد استفاده قرار گیرد. سادگی و کم حجم بودن سامانه و قطعات به همراه سنسور رطوبت خاک باعث شده که هزینه های تولید آن به طور چشم گیری گاهش یابد و در مجموع سامانه نسبت به تجهیزات مشابه ارزان قیمت تر ولی با کارایی بیشتر مورد استفاده قرار گیرد. سنسور های دما و رطوبت هوا دارای استاندارهای اتحادیه اروپا، سنسور رطوبت خاک که مشابه سنسور ECH2 تولیدی شرکت ELLE انگلستان می باشدو سنسور دبی که از تبدیل پالس چرخش پروانه به حجم آب عبوری در زمان طراحی شده، علاوه بر دارا بودن دقت قابل قبولی در اندازه گیری های میدانی از قیمت کمی برخوردار می باشند. تست های میدانی از مقادیر اندازه گیری شده رطوبت خاک با مقادیر قرائت شده از این سامانه خطاء کمتر از ده درصد را نمایش دادند. همچنین تست های میدانی از مقادیر اندازه گیری شده دبی با مقادیر قرائت شده از این سامانه خطاء کمتر از پنج درصد را نمایش دادند که برای این گونه تجهیزات پذیرفته شده می باشد.

دسته فناوری کالا: 

فناوری زیستی، کشاورزی و صنایع غذایی

حوزه (های) کاربرد

  1. محیط زیست، آب، هواشناسی
  2. ابزاردقیق، اتوماسیون و کنترل
  3. نرم افزارهای کاربردی و اپلیکیشن ها
  4. هوش مصنوعی

مشخصات فنی

واسنجی میدانی همزمان با استفاده از سامانه در قرائت و ارزیابی آبیاری از ویژگی منحصر بفرد این دو سنسور می باشد. بهینه سازی مصرف ولتاژ در سامانه باعت شده نیاز به باطری های ولتاژ بالا را حذف نماید. حل الگوریتم بر روی اپلیکیشن مربوطه قرار گرفته که به کمک آن می توان شرایط شاخصی از رطوبت خاک را جهت برنامه ریزی آبیاری معرفی کرد. بعبارت دیگر در این روش برنامه ریزی شرایط قطعی اعمال آبیاری و یا قطع آن از اولویت بیشتری نسبت به اندازه گیری دقیق و مطمئن منحنی مشخصه آب در خاک دارد. در اینجا در مرحله اول با بهرگیری از روش های منطق فازی تلاش می شود یک انطباقی بین تغییرات رطوبت خاک با تغییرات مصرف آب گیاه و ظرفیت توزیع آب بر قرار گردد. با این هدف، سامانه در یک قطعه معرف و مشخص از کل یک مزرعه استقرار یافته و با بهره گیری از سنسور های مربوطه مقادیر رطوبت آب خاک، دبی ورودی به قطعه و تبخیرتعرق گیاه را اندازه گیری و یا محاسبه می نماید. این سامانه با اندازه گیری در این قطعه حدود 100 تا 150 متری، پس از دو یا سه آبیاری یک ارتباط مناسب و معین از عوامل ایجاد بیلان بین مصرف آب گیاه، ذخیره آب خاک و حجم آب ورودی به منطقه ریشه بدست می آورد. بنابراین پس از چند دوره آبیاری مقادیر رطوبت خاک متناظر با شروع و یا قطع آبیاری معرفی می شوند . این مقادیر رطوبت خاک اندازه گیری شده شاید تطابق صد در صدی با منحنی مشخصه آب خاک اندازه گیری شده در شرایط آزمایشگاهی را نداشته باشد، اما می توانند بعنواع معیاری جهت انجام آبیاری های بعدی در کل مزرعه قرار گیرند. بنابراین در این سامانه بجای تلاش در واسنجی سنسورهای رطوبتی خاک، شرایط بیلان رطوبت خاک با حجم آب ورودی و مصرفی در چند آبیاری محدود واسنجی می گردد.

برتری محصول

شرایط اندازه گیری لحظه ای، ذخیره سازی ساعتی حداکثر و حداقل آنان و انتقال بصورت اتصال بلوتوثی به آپلیکیشن مربوطه از یک تابع خاصی پیروی می کند که همگی به الگوریتم بکار رفته در آپلیکیشن سامانه جهت محاسبات نیازآبی کمک می نمایند. این الگوریتم که از ترکیب فرآیند تصمیم گیری فازی و خودآموز تقویتی (Reinforcement Learning) حاصل شده می تواند بصورت هوشمندانه تمامی فرآیندهای قرائت، ذخیره سازی و برنامه ریزی آبیاری ها را مدیریت کند. در مدل ها و نرم افزار های مشابه ای که در ایستگاه های هواشناسی مورد استفاده قرار می گیرند، نیاز به برخی اندازه گیری های شاخص های چون سرعت باد و جزئیات تشعیشع می باشد. از آنجا که این سامانه برای استفاده در شرایط خشک و نمیه خشک طراحی شده، این شاخص ها در نتیجه نهایی این مدل ها (مثلا پنمن منتیث) تاثیر معنی داری ندارند. با این حال در آپلیکیشن این سامانه امکان ورود مقادیری غیر از مقادیر پیش فرض این شاخص ها در نظر گرفته شده که کار بر در صورت دستیابی به مقادیر اندازه گیری آنان می تواند نتایج محاسبات مرتبط به آنان را مشاهد نماید. علاوه بر اضافه نمودن این گزینه در بروز رسانی این پارامترها که ممکن است در برخی مناطق بر محاسبات موثر باشند، در الگوریتم این سامانه فرآیندی در نظر گفته شده که نتایج این مدل اولیه همواره با روش دیگری (مثلا هارگریوز سامانی) که فقط به ورودی دما و رطوبت هوا متکی است مقایسه می شوند. در این فرآیند مقایسه ای، هموار مدلی کنترلی برگرفته از خودآموز تقویتی (Reinforcement Learning) در گزارش دهی نتیجه نهایی دو روش فوق نظارت می نماید. از این رو مقادیر ساعتی تبخیر تعرق پتانسیل خروجی دو مدل کلاسیک فوق نبوده بلکه خروجی این مدل کنترلی است