Tarımsal Nesnelerin İnterneti (Ag-IoT) teknolojisi, çiftçilerin arazilerindeki koşulları gerçek zamanlı olarak takip etmelerine ve suyu daha stratejik bir şekilde uygulamalarına yardımcı olabilir.
Su, hem insanlar açısından hem de tükettiğimiz tarımsal ürünler açısından yaşamsal boyutta en temel kaynaktır. Dünya genelindeki tarımsal faaliyetler, tüm tatlı su kullanımının %70'ini oluşturmaktadır.
Nesnelerin İnterneti, internet üzerinden veri alıp iletebilmeleri için sensörlerle donatılmış bir nesneler ağıdır. Örnekler arasında giyilebilir fitness cihazları, akıllı ev termostatları ve kendi kendine gidebilen otonom otomobiller sayılabilir.
Tarımsal faaliyetlerde ise nesnelerin interneti teknolojisi, kablosuz yeraltı haberleşmesi, yeraltı algılama ve toprak üzerine antenler gibi teknolojileri içeriyor. Bu sistemler, çiftçilerin arazilerindeki koşulları gerçek zamanlı olarak takip etmelerine ve su ile gübre gibi diğer girdileri tam olarak ihtiyaç duydukları yerde ve zamanda uygulamalarına yardımcı oluyor.
Özellikle topraktaki koşulların izlenmesi, çiftçilerin suyu daha verimli kullanmalarına yardımcı olmak için büyük umut vaat ediyor. Sensörler artık toprak nem seviyeleri hakkında gerçek zamanlı farkındalık sağlamak için kablosuz olarak sulama sistemlerine entegre edilebiliyor. Araştırmalar, bu stratejinin, ekin tarlalarındaki günlük işlerini engellemeden su talebini %20'den %72'ye kadar azaltabileceğini gösteriyor.
Tarımsal Nesnelerin İnterneti Nedir?
Orta Doğu ve Kuzey Afrika gibi kurak yerlerde bile verimli su yönetimi ile çiftçilik yapmak mümkün; ancak iklim değişikliğinin neden olduğu aşırı hava olayları bunu daha da zorlaştırıyor açıkçası. Örneğin, ABD'nin batısında son 20 yılda tekrarlayan kuraklıklar ve orman yangınları gibi diğer felaketler milyarlarca dolarlık mahsul kaybına neden oldu.
Su uzmanları, onlarca yıldır su yönetimi ve sulama kararlarını verebilmek için toprak nemini ölçmektedir. Otomatik teknolojiler, el tipi toprak nemi araçlarının yerini büyük ölçüde aldı ve almaya devam ediyor, zira uzak konumlardaki üretim alanlarında manuel toprak nemi okumaları yapmak zor.
Son on yılda, kablosuz veri toplama teknolojileri, daha iyi su yönetimi kararları verebilmek için toprak nemi verilerine gerçek zamanlı erişim sağlamaya başladı. Bu teknolojiler ayrıca kamu güvenliği, kentsel altyapı izleme ve gıda güvenliği konularında birçok gelişmiş Nesnelerin İnterneti (IoT) uygulama potansiyeline sahip.
Tarımsal Nesnelerin İnterneti, tarlada gerçek zamanlı mahsul ve toprak bilgilerini toplayan bir radyo, anten ve sensör ağıdır. Veri toplamayı kolaylaştırmak için bu sensörler ve antenler, çiftlik ekipmanlarıyla kablosuz olarak birbirine bağlanır. Ag-IoT, tarım arazilerindeki koşulları tespit edebilen, yanıt olarak eylemler önerebilen ve tarım makinelerine komutlar gönderebilen eksiksiz bir teknolojidir.
Tarladaki toprak nemi ve sıcaklık sensörleri gibi birbirine bağlanan cihazlar, sulama sistemlerini kontrol etmeyi ve suyu bağımsız olarak korumayı mümkün kılar. Sistem, sulamayı programlayabilir, çevre koşullarını izleyebilir ve tohum ekiciler ve gübre uygulayıcıları gibi tarım makinelerini kontrol edebilir.
Kablosuz Ağları Yeraltına Yerleştirmenin Zorlukları Nelerdir?
Kablosuz veri toplama, çiftçilerin suyu çok daha verimli kullanmalarına yardımcı olma potansiyeline sahip, ancak bu bileşenleri toprak altına yerleştirme çeşitli zorluklar içeriyor. Örneğin, sensör verilerini ileten antenler toprağa gömüldüğünde, çalışma özelliklerinin toprağın ne kadar nemli olduğuna bağlı olarak büyük ölçüde değiştiği görüldü.
Çiftçiler tarlalarda ağır ekipmanlar kullanmaktadır, bu nedenle antenlerin zarar görmemesi için yeterince derine gömülmeleri gerekir. Toprak ıslandıkça nem, sensör ağı ve kontrol sistemi arasındaki iletişimi etkiler. Topraktaki su, sistemin gönderdiği sinyalleri zayıflatan sinyal enerjisini emer. Ayrıca daha yoğun toprak da sinyal iletişimini engeller.
Çalışma frekansını ve sistem bant genişliğini değiştirerek toprağın yeraltı iletişimi üzerindeki etkisini azaltan teorik bir model ve bir anten geliştirilebilir. Bu anten ile toprağın üst katmanlarına yerleştirilen sensörler, iki futbol sahasından daha uzun olan 200 metre mesafeye kadar sulama sistemlerine gerçek zamanlı toprak durumu bilgisi sağlayabilir.
Topraktaki kablosuz iletişimi sağlıklı bir şekilde sağlamak için bir diğer çözüm ise sinyal enerjisini istenilen yöne odaklamak için yönlü antenler kullanmaktır. Enerjiyi havaya yönlendiren antenler, uzun menzilli kablosuz yeraltı iletişimi için de kullanılabilir.
Tarımsal Nesnelerin İnterneti (Ag-IoT) Açısından Sırada Ne Var?
Siber güvenlik alanındaki gelişmeler, Ag-IoT açısından giderek daha önemli hale geliyor. Tarlalardaki ağlar, aktardıkları bilgileri korumak için gelişmiş güvenlik sistemlerine ihtiyaç duyuyor. Ayrıca, araştırmacıların ve tarımsal yayım temsilcilerinin birden fazla çiftlikten gelen bilgileri birleştirmesini sağlayan çözümlere de ihtiyaç var. Verileri bu şekilde toplamak, su kullanımı gibi konularda daha doğru kararlar sağlarken, çiftçilerin mahremiyetini de koruyacaktır.
Bu ağların ayrıca sıcaklık, yağış ve rüzgar gibi değişen yerel koşullara uyum sağlaması gerekmektedir. Mevsimsel değişiklikler ve mahsul büyüme döngüleri, Ag-IoT ekipmanlarının çalışma koşullarını geçici olarak değiştirebilir. Bilim adamları, bulut bilişim ve makine öğrenimini kullanarak Ag-IoT'nin çevresel değişimlere yanıt vermesine yardımcı olabilir.
Son olarak, birçok kırsal toplumlarda yüksek hızlı internet erişiminin olmaması hala çok önemli bir sorun olarak önümüzde duruyor. Örneğin, ABD'de birçok araştırmacı merkezi pivot sulama sistemlerine Ag-IoT ile kablosuz yeraltı sensörlerini entegre etti, ancak yüksek hızlı internet erişimi olmayan çiftçiler bu tür bir teknolojiyi hala kullanamıyor.
Uydu tabanlı ağ bağlantısını Ag-IoT ile entegre etmek, geniş bant bağlantısının hala mevcut olmadığı, internet erişiminin olmadığı çiftliklere yardımcı olabilir. Araştırmacılar ayrıca drone kullanan araca monteli ve mobil Ag-IoT platformları geliştiriyorlar. Bunun gibi sistemler sahada sürekli bağlantı sağlayarak dijital teknolojileri daha fazla yerde ve daha fazla çiftçi için erişilebilir hale getirebilir.