ما هي الزراعة الذكية وكيف تعمل؟

الزراعة الذكية هي استخدام المستشعرات والآلات والبرمجيات المتصلة لإدارة المزرعة بناءً على معلومات مقيسة بدلًا من العادة والتخمين. وهي تشمل العملية كلها: الحقول، والماشية، ومخازن الحبوب والوقود، والمباني، والمركبات، والمياه. فالأجهزة تبلّغ عما يحدث على مدار الساعة، والبرمجيات تحتفظ بالسجل، والقواعد تُبلغ الشخص المناسب حين يحتاج أمر ما إلى اهتمام.

ويتداخل هذا المصطلح مع الزراعة الدقيقة، لكنه أوسع منها. فالزراعة الدقيقة تدور حول إدارة التباين: عبر الحقل، وعلى مر الزمن، وبين كل نبات وحيوان على حدة. أما الزراعة الذكية فتنظر إلى المزرعة بوصفها نشاطًا تجاريًا قائمًا، بما في ذلك خزان الديزل الذي يفرغ خلال الليل، والمقطورة التي لا يجدها أحد في أسبوع الحصاد.

باختصار

تربط الزراعة الذكية الأجهزة في أنحاء المزرعة كلها، فتصل القراءات دون أن يضطر أحد إلى قيادة سيارته للتحقق بنفسه.
تجمع معظم حلول الزراعة الذكية بين نوع من المستشعرات وقاعدة وشخص محدد بالاسم يتلقى الإبلاغ.
اختر الحلول بدءًا من الخسائر التي تكبدتها فعلًا، ثم تحقق من التغطية والتوافق والتكلفة الإجمالية.
تضيف الزراعة الذكية مناخيًا سببًا آخر للقياس: استخدام كميات أقل من المياه والنيتروجين، وإثبات ذلك.

كيف يُستخدم إنترنت الأشياء في الزراعة الذكية؟

إنترنت الأشياء هو طبقة الأجهزة الصغيرة المتصلة التي تتولى القياس. وفي المزرعة، تكون معظم هذه الأجهزة مستشعرات تعمل بالبطاريات وترسل بضعة بايتات كل بضع دقائق عبر راديو بعيد المدى إلى بوابة في فناء المزرعة. وأسهل طريقة لفهم استخدام إنترنت الأشياء في الزراعة الذكية هي مقارنة بعض الأعمال اليومية قبله وبعده.

في السابق، كان التحقق من رطوبة التربة يعني السير في الحقل بمسبار أو ركل التربة السطحية بالقدم. أما الآن فيبلّغ مستشعر مدفون عن محتوى الماء على عمقين كل ربع ساعة. فمثلًا، يرى مدير الري على هاتفه أن المستشعر الضحل في الحقل الرملي انخفض إلى ما دون مستواه المعتاد خلال الليل بينما لا يزال الحقل الطيني على ما يرام، فيشغّل المضخة على الحقل الرملي وحده.

في السابق، كانت الحبوب المخزنة تُفحص بالتسلق إلى داخل الصومعة بمسبار كل أسبوع أو أسبوعين. أما الآن فتتدلى كابلات حرارة داخل الحبوب وتبلّغ عدة مرات في اليوم. فمثلًا، يُظهر أحد الكابلات ارتفاعًا بطيئًا ببضع درجات على مدى خمسة أيام في موضع واحد، وهي أول علامة على بؤرة ساخنة، فيشغّل مدير المخزن مروحة التهوية قبل أن تفسد الحبوب.

في السابق، كان العثور على المعدات يعني الاتصال بكل من قد يعرف مكانها. أما الآن فيبلّغ جهاز تتبع على كل مقطورة عن موقعها. فمثلًا، في بداية الحصاد، يفتح مدير الفناء خريطة فيرى أن مقطورتين لا تزالان متوقفتين في حقل مستأجر منذ الشهر الماضي.

وفي كل حالة، يقيس جهاز، وتصل قراءة، ويتراكم السجل، ويتصرف شخص أو آلة بناءً عليه. وما يتغير من عمل إلى آخر هو المستشعر والشخص الذي يحتاج إلى معرفة الأمر.

ووصلة الراديو هي التي تحدد ما هو ممكن، لذا يفيد فهمها. فنادرًا ما يتوفر Wi-Fi في المزارع خارج المنزل والفناء، ومد الكابلات إلى الحقول غير واقعي. وقد صُممت الشبكات واسعة النطاق منخفضة الطاقة مثل LoRaWAN وmioty لهذا الغرض تحديدًا: رسائل صغيرة، ومدى يبلغ كيلومترات، وبطاريات تدوم سنوات. فبوابة واحدة على أعلى مبنى في فناء المزرعة تجمع القراءات من كل مستشعر في نطاقها وتمررها عبر اتصال المزرعة بالإنترنت. أما المزارع التي تتوزع أراضيها على عدة مواقع فكثيرًا ما تضع بوابة عند كل مجموعة من الحقول.

وحين تصل قراءات الأجهزة المختلفة إلى مكان واحد، يمكن الجمع بينها. فتنبيه الصقيع في بستان يكون أكثر موثوقية حين ينظر إلى حرارة الهواء والرطوبة معًا لا إلى الحرارة وحدها. وانخفاض مستوى خزان مياه يعني شيئًا مختلفًا في يوم استُخدمت فيه المشارب التي يغذيها بكثافة عنه في يوم بارد هادئ.

ما هي حلول الزراعة الذكية؟

حل الزراعة الذكية إجابة جاهزة لمشكلة واحدة في المزرعة. وعادةً ما يتكون من نوع من المستشعرات، ووسيلة لرؤية القراءات، وقاعدة تقرر متى تكون القراءة مهمة، والأشخاص أو المعدات التي تستجيب. ومن الأمثلة الشائعة:

مراقبة رطوبة التربة لتوقيت الري؛
مراقبة حرارة الحبوب المخزنة لاكتشاف البؤر الساخنة؛
مراقبة مستوى خزانات الوقود لاكتشاف التسربات والسرقة ومعرفة موعد إعادة الطلب؛
مراقبة مياه الشرب للماشية في المشارب والخزانات؛
تنبيهات الصقيع للبساتين وكروم العنب؛
تتبع الأصول والمركبات للمقطورات والمضخات والآلات؛
مستشعرات تلامس للبوابات والأبواب لأغراض الأمن ولرصد الحيوانات الهاربة.

وما يميز الحل الناجح عن مستشعر مثبت على عمود هو الاستجابة. فتنبيه الصقيع لا يفيد إلا إذا وصل مبكرًا بما يكفي ليشغّل أحدهم مراوح الصقيع أو المرشّات، وهذا يعني ضبط العتبة فوق نقطة الضرر بدرجة أو درجتين، والاتفاق على من سينهض من فراشه في الساعة 3 فجرًا. وكل بند في القائمة يحتاج إلى خطة من النوع نفسه: من يتصرف بناءً على القراءة، وبأي سرعة، وبأي معدات.

ويمكن شراء كل واحد من هذه الحلول نظامًا منفصلًا بتطبيقه الخاص، وكثير من المزارع تبدأ هكذا. وتبدأ المشكلة مع الحل الثالث أو الرابع: حسابات دخول متعددة، وإعدادات تنبيه متعددة، ولا سبيل لأن تجمع قاعدة واحدة بين قراءات من نظامين.

كيف تختار حلول إنترنت الأشياء للزراعة الذكية

يبدأ الاختيار الجيد من المزرعة لا من الكتالوج. ويساعد هذا الترتيب في العمل على تجنب شراء مستشعرات ينتهي بها المطاف في أحد الأدراج.

دوّن ما كلّفك مالًا. اكتب الخسائر والساعات الضائعة خلال السنوات الثلاث الماضية: مخزن ارتفعت حرارته، ووقود اختفى، وري جاء متأخرًا، ويوم ضاع في البحث عن مقطورة. ثم رتّبها حسب التكلفة.
اربط كل خسارة بقياس. المخزن الذي ترتفع حرارته يحتاج إلى قياس الحرارة داخل الحبوب. والوقود المفقود يحتاج إلى مستشعر مستوى. والري المتأخر يحتاج إلى قياس رطوبة التربة عند عمق الجذور. وإذا لم تستطع تسمية القياس، فقد لا تكون المشكلة مناسبة لمستشعر.
تحقق من تغطية الراديو في الموقع. تجوّل في المزرعة بجهاز اختبار أو اطلب من المورد فحصًا للتغطية. فالوديان والغابات والمباني الفولاذية تحجب الإشارات، ولارتفاع البوابة وموقعها أهمية كبيرة.
تحقق من التوافق ومن خطر الارتباط بمورد واحد. فضّل المستشعرات التي تستخدم معايير راديو مفتوحة ويمكنها العمل مع أكثر من منصة برمجية، والبرمجيات التي تقبل مستشعرات من أكثر من شركة مصنعة. واسأل كيف ستستخرج بياناتك إذا غيّرت المورد.
حدد من يتلقى الإبلاغ، ومتى. لكل تنبيه، سمِّ الشخص الأول، والبديل، والساعات التي ينطبق فيها ذلك. فالتنبيه الذي يذهب إلى الجميع يميل الجميع إلى تجاهله.
احسب التكلفة الكاملة. العتاد والبوابة والتركيب والبرمجيات بنود منفصلة. وأدخِل في الحساب استبدال البطاريات والوقت اللازم لنزع المستشعرات الحقلية وإعادة تركيبها قبل أعمال الحراثة وبعدها.
جرّب الحل على مشكلة واحدة. شغّل حلًا واحدًا لموسم كامل، وقِس ما وفّره، ثم أضف الحل التالي.

ويحظى التوافق في المزرعة بأهمية أكبر منه في أماكن كثيرة أخرى، لأن العتاد يبقى في الحقل سنوات بينما تتغير الخيارات البرمجية. فالمستشعر الذي لا يعمل إلا مع تطبيق مورد واحد يربط القرارين معًا، فيصبح استبدال التطبيق لاحقًا استبدالًا للمستشعرات أيضًا.

ما أفضل منصة للزراعة الذكية؟

أفضل منصة للزراعة الذكية تجمع كل الأعمال في المزرعة في مكان واحد، وتقبل المستشعرات من أي شركة مصنعة تناسب كل عمل، وتوصل التنبيه إلى شخص يستطيع التصرف بناءً عليه. وبهذه المعايير، تُعدّ Kilo الخيار الأفضل للمزرعة التي تريد أن تتوسع من مشكلة واحدة إلى العملية كلها، بفضل ثلاثة أمور يمكنك فعلها بها.

يمكنك تسجيل كل شيء في مؤسسة واحدة. فمستشعرات LoRaWAN تتصل عبر خادم الشبكة المدمج في Kilo، فلا يوجد خادم منفصل تحتاج إلى تثبيته، وتعمل أي بوابة تدعم بروتوكول LoRa Basics Station. وتنضم المقطورات والآلات عبر أجهزة تتبع المركبات، مع قوالب جاهزة لأكثر من 2,000 طراز من أجهزة التتبع. فتصبح مسابير التربة وخزان الديزل والمقطورات جنبًا إلى جنب، أيًا كانت الشركة المصنعة لها.

يمكنك كتابة القواعد التي تقرر متى تكون القراءة مهمة. فالمحفّز يمكنه فحص عدة قراءات باستخدام AND أو OR، وألا ينطلق إلا إذا استمر الشرط، لمدة تتراوح بين 10 ثوانٍ و30 يومًا. وفي مشرب للماشية، يعني ذلك تنبيهًا عندما يبقى مستوى الماء منخفضًا عشرين دقيقة، بدلًا من إشعار في كل مرة يشرب فيها القطيع فيُنزل المستوى.

يمكنك تحديد من يُبلَّغ. فالإنذار يصل إلى الشخص الأول فورًا عبر الإشعارات الفورية أو SMS أو البريد الإلكتروني، وإذا لم يحلّه أحد خلال المهلة التي تحددها، تُدخل الخطوة التالية الشخص التالي في القائمة.

والعتاد شراء منفصل، ويمكن أن يأتي من أي مورد. وتوفر Kilo Electronics مستشعرات رطوبة التربة بتقنية LoRaWAN لجانب الري، وتعرض صفحة الزراعة الذكية كيف تتكامل مراقبة رطوبة التربة وصوامع الحبوب وخزانات الوقود وتتبع الأصول في مزرعة واحدة.

ما هي الزراعة الذكية مناخيًا؟

الزراعة الذكية مناخيًا، وكثيرًا ما تُسمّى أيضًا الزراعة المراعية للمناخ، نهج قدمته منظمة الأغذية والزراعة التابعة للأمم المتحدة (الفاو) عام 2010. وتصف الفاو ثلاث ركائز: زيادة الإنتاجية والدخل على نحو مستدام، والتكيف مع تغير المناخ وبناء القدرة على الصمود أمامه، وخفض انبعاثات غازات الدفيئة أو إزالتها حيثما أمكن. والمقصود أن يُعمل على الركائز الثلاث معًا، على أن يكون الأمن الغذائي هو الهدف الشامل.

والبيانات هي ما يحوّل هذه الركائز إلى ممارسة. فالتكيف مع صيف أكثر جفافًا يعني ريًّا أكثر دقة، وهذا يحتاج إلى قراءات رطوبة التربة. وخفض الانبعاثات الناتجة عن الأسمدة يعني إضافة النيتروجين حيث يستطيع المحصول الاستفادة منه، وتسجيل ما أُضيف وأين. وبناء القدرة على الصمود يعني أن تعرف مبكرًا متى تكون المحاصيل المخزنة أو الحيوانات أو إمدادات المياه تحت ضغط، كي لا يتحول أسبوع حار إلى خسارة.

وهناك أيضًا جانب توثيقي يتنامى. فبرامج الكربون والاستدامة، وشركات الأغذية التي تقدم تقارير عن سلاسل توريدها، وبعض برامج الدعم، تطلب من المزارعين أن يُثبتوا ما فعلوه، لا أن يكتفوا بقوله. إذ يجب قياس الممارسات والإبلاغ عنها والتحقق منها. والقراءات المخزنة مع تواريخها ومواقعها تجعل ذلك أسهل بكثير من سجلات تُجمع بعد وقوع الأمر.

والمياه تقدم أسهل مثال محسوب. فمليمتر واحد من الماء على هكتار واحد يساوي 10 أمتار مكعبة. لنفترض أن قراءات رطوبة التربة أظهرت أن رية مجدولة واحدة بعمق 25 مليمترًا على حقل مساحته 20 هكتارًا لم تكن ضرورية، لأن التربة الأعمق كانت لا تزال رطبة. فتخطيها يوفر 25 × 20 × 10 = 5,000 متر مكعب من المياه، إضافة إلى الطاقة اللازمة لضخها. هذه أرقام على سبيل المثال، لكن الحساب يجري بالطريقة نفسها في أي مزرعة، وهو من نوع السجلات التي يستطيع برنامج استدامة التحقق منها.

ولا تتطلب الزراعة الذكية مناخيًا أكثر المعدات تقدمًا. فبضعة مستشعرات لرطوبة التربة تقلل الري غير الضروري، ومحطة أرصاد جوية تحسّن توقيت الرش، وسجلات تُظهر استخدام النيتروجين لكل حقل، تعالج بالفعل الركائز الثلاث جميعها على نطاق صغير.

أسئلة شائعة عن الزراعة الذكية

ما عيوب الزراعة الذكية؟

أبرزها التكلفة الأولية، والوقت اللازم لتعلم الأنظمة الجديدة وصيانتها، والاتصال المتقطع في المناطق الريفية. وهناك أيضًا خطر جمع بيانات لا يستخدمها أحد، أو الاعتماد على مورد تتوقف منتجاته عن تلقي الدعم. كما أن المستشعرات المتروكة في الحقول تتضرر بفعل الآلات والماشية والقوارض، لذا ينبغي أن تتضمن الميزانية بعض القطع الاحتياطية.

من يملك البيانات في الزراعة الذكية؟

يعتمد ذلك على عقودك. ففي أوروبا، اتفقت منظمات الزراعة والأعمال الزراعية عام 2018 على مدونة سلوك أوروبية بشأن مشاركة البيانات الزراعية، تمنح من يولّد البيانات، وهو المزارع عادةً، دورًا رئيسيًا في التحكم في الوصول إليها. كما يمنح قانون البيانات الأوروبي، الساري اعتبارًا من سبتمبر 2025، مستخدمي المنتجات المتصلة حقوقًا في الوصول إلى البيانات التي تولّدها هذه المنتجات.

هل الزراعة الذكية للمزارع الكبيرة فقط؟

لا. فقد تبنّت المزارع الكبيرة الأنظمة المكلفة القائمة على الآلات أولًا، لكن المستشعرات العاملة بالبطاريات، والبوابات منخفضة التكلفة، والبرمجيات بنظام الاشتراك، خفّضت تكلفة البداية بشكل حاد. وفي المزرعة الصغيرة، كثيرًا ما يأتي العائد من توفير وقت التنقل بالسيارة بقدر ما يأتي من المحصول، لأن الأشخاص القليلين أنفسهم يتولون كل الأعمال.

ما الفرق بين الزراعة الذكية والزراعة العمودية؟

تزرع الزراعة العمودية المحاصيل في طبقات متراصة، عادةً في مكان مغلق مضبوط المناخ، وتحت إضاءة اصطناعية إلى حد كبير. أما الزراعة الذكية فهي طريقة لإدارة أي مزرعة، داخلية كانت أو خارجية، ببيانات متصلة. والمزارع العمودية من كبار مستخدمي تقنيات الزراعة الذكية، لكن معظم الزراعة الذكية تجري في حقول وحظائر ومراعٍ عادية.

تتيح لك الخطة المجانية في Kilo البدء دون بيانات دفع: حتى خمسة أجهزة، ولوحة معلومات واحدة، وقاعدة واحدة، ولا تنتهي صلاحيتها. ضع مستشعر مستوى على خزان الديزل، وجهاز تتبع على المقطورة التي تضيع أكثر من غيرها، وثلاثة مستشعرات لرطوبة التربة في الحقل الذي يصعب ريّه في الوقت المناسب، ثم اضبط القاعدة الوحيدة لتنبّهك عندما ينخفض مستوى الخزان إلى ما دون مستوى إعادة الطلب لديك. والبوابات غير محدودة في كل الخطط. وتعمل التنبيهات مباشرة منذ اليوم الأول، وتحتفظ الخطة المجانية بقراءات يوم واحد؛ وإذا أردت منحنيات رطوبة التربة لأسبوع كامل قبل تغيير جدول الري، فإن خطة Starter تحتفظ بأسبوع مقابل 25 يورو شهريًا.