نظام مراقبة بيئة البيوت المحمية - نظام إنترنت الأشياء المؤسسي

يمثل نظام SOLARTODO Greenhouse Environment Pro تحولًا جذريًا في الزراعة البيئية المُتحكم بها (CEA)، حيث يقدم حلاً متكاملاً من الدرجة التجارية لمراقبة وإدارة عمليات البيوت الزجاجية على نطاق واسع. تم تصميمه للمزارعين التجاريين الذين يديرون مرافق تصل مساحتها إلى 20,000 متر مربع (2 هكتار)، يوفر هذا النظام بيانات في الوقت الحقيقي ورؤى قابلة للتنفيذ لا مثيل لها لتحسين إنتاج المحاصيل، وتقليل استهلاك الموارد، والتخفيف من المخاطر المرتبطة بتقلبات المناخ وتفشي الأمراض. من خلال الاستفادة من شبكة متطورة تضم 40 مستشعرًا عالي الدقة، وتحليلات مدفوعة بالذكاء الاصطناعي، وتكامل سلس مع أنظمة التدفئة والتهوية وتسميد المياه، يمكّن Greenhouse Environment Pro المزارعين من الانتقال من حل المشكلات التفاعلي إلى تحسين استباقي مدفوع بالبيانات.

تستند الفلسفة الأساسية لـ Greenhouse Environment Pro إلى مبادئ الزراعة الدقيقة. فهي تتجاوز جمع البيانات البدائية لإنشاء توأم رقمي شامل لبيئة البيت الزجاجي. يتم مراقبة وتحليل كل معلمة حاسمة - من المناخ الكلي الذي تحكمه محطة الطقس من الدرجة الاحترافية إلى البيئة الدقيقة داخل مظلة النبات والعمليات البيوجيوكيميائية المعقدة في منطقة الجذور - بشكل مستمر. يتم تحقيق هذا المستوى الدقيق من الرؤية من خلال بنية قوية تتوافق مع المعايير الدولية، بما في ذلك إرشادات المنظمة العالمية للأرصاد الجوية (WMO) للأدوات المناخية ومعيار ISO 11783 (ISOBUS) للتواصل في الإلكترونيات الزراعية، مما يضمن دقة البيانات وقابلية التشغيل البيني. تم تصميم النظام ليكون موثوقًا، مع طاقة كهربائية من الشبكة وعمود اتصال WiFi/Ethernet احتياطي، مما يضمن وقت تشغيل يزيد عن 99.8% لتسجيل البيانات والتحكم المستمر.

في قلب قدرات النظام لمراقبة الغلاف الجوي توجد محطة طقس من الدرجة الاحترافية، مصممة لتقديم بيانات مناخية بدقة علمية. على عكس الأنظمة الأساسية، تقيس هذه الوحدة مجموعة شاملة من عشرة معلمات حاسمة: درجة الحرارة المحيطة (بدقة معتمدة ±0.2°C)، الرطوبة النسبية (±2% RH)، الضغط الجوي (±0.5 hPa)، سرعة واتجاه الرياح، شدة وهطول الأمطار، الإشعاع الشمسي الكلي (مقياس الإشعاع)، والتبخر والنتح المحسوب (ET). توفر هذه البيانات صورة كاملة عن الظروف الخارجية التي تؤثر على البيت الزجاجي، مما يسمح بإجراء تعديلات تنبؤية على التحكم في المناخ الداخلي. على سبيل المثال، من خلال تحليل الإشعاع الشمسي الوارد واتجاهات درجات الحرارة الخارجية، يمكن للنظام ضبط شاشات التظليل أو التهوية بشكل استباقي، مما يمنع ارتفاع درجات الحرارة ويقلل من استهلاك الطاقة لنظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء بنسبة تقدر بـ 15-20%.

توفر قدرات مراقبة التربة في النظام رؤية غير مسبوقة في البيئة تحت السطحية. يستخدم شبكة من المجسات متعددة الأعماق، الموضوعة بشكل استراتيجي في جميع أنحاء منطقة التغطية البالغة 20,000 متر مربع. يتضمن كل من 40 وحدة استشعار مجسات تقيس معلمات حاسمة على أربعة أعماق تربة متميزة: 10 سم، 20 سم، 40 سم، و60 سم. تعتبر هذه الطريقة متعددة الطبقات ضرورية لفهم ترشيح المياه، ونشاط منطقة الجذور، وأنماط تسرب المغذيات. تقيس المجسات سبع معلمات رئيسية: محتوى الماء الحجمي (VWC) من 0-100% بدقة ±2%، درجة حرارة التربة من -30°C إلى 70°C، الموصلية الكهربائية (EC) كمؤشر على الملوحة، الرقم الهيدروجيني، وتركيزات المغذيات الثلاثة الرئيسية - النيتروجين (N)، الفوسفور (P)، والبوتاسيوم (K). تم تصنيع المستشعرات من مواد مقاومة للتآكل مع تصنيف IP68، مما يضمن عمر تشغيل خالٍ من الصيانة يزيد عن 5 سنوات.

عنصر ثوري في Greenhouse Environment Pro هو جهاز مسح الأوراق متعدد الأطياف المحمول، وهو أداة قوية للكشف المبكر عن الأمراض. يتجاوز هذا الجهاز عمليات الفحص البصري التقليدية من خلال استخدام التصوير متعدد الأطياف لتحديد إجهاد النبات والعدوى المسببة للأمراض قبل ظهور الأعراض المرئية مثل الآفات أو العفن. يلتقط الماسح صورًا عبر عدة أطوال موجية ضيقة محددة، ويحلل التغيرات الطفيفة في فلوروسنت الكلوروفيل وانعكاس الأوراق. من المعروف أن هذه التوقيعات الطيفية تتغير قبل أيام أو حتى أسبوع من ظهور المرض للعين المجردة. يمكن للذكاء الاصطناعي المدمج في الماسح، المدرب على مجموعة بيانات ضخمة من البيانات الطيفية الخاصة بالمحاصيل، تحديد بداية الأمراض الرئيسية في البيوت الزجاجية مثل العفن البودري، والعفن الناعم، والبوتريتس، ومختلف الأمراض الأخرى بدقة تشخيصية تتجاوز 92%. عند اكتشاف عدوى محتملة، يحدد النظام الموقع الدقيق داخل البيت الزجاجي، مما يسمح بالعلاج المستهدف والمحلي بدلاً من تطبيق المبيدات الفطرية واسعة الطيف.

تعتبر سلامة البيانات، والوصول إليها، وأمانها أساسية لـ Greenhouse Environment Pro. يستخدم النظام بنية اتصالات هجينة تستفيد من كل من WiFi 802.11ac وGigabit Ethernet لنقل البيانات عالية النطاق وعالية السرعة من المستشعرات إلى البوابة الموجودة في الموقع ومن ثم إلى السحابة. يضمن هذا الاتصال المزدوج وجود احتياطي؛ إذا فشل الاتصال الأساسي عبر Ethernet، يتحول النظام بسلاسة إلى WiFi. تعمل البوابة الموجودة في الموقع كنظام عصبي مركزي، حيث تجمع البيانات من جميع المستشعرات الأربعين. تحتوي على سعة تخزين كافية لتخزين بيانات تصل إلى 30 يومًا في حالة انقطاع كامل للشبكة، مما يعيد إرسال البيانات المخزنة تلقائيًا بمجرد استعادة الاتصال. يمكن تكوين فترة البيانات في النظام من 1 إلى 60 دقيقة، مع إعداد افتراضي يبلغ 10 دقائق، مما يوازن بين دقة البيانات وحركة المرور على الشبكة. جميع عمليات نقل البيانات مؤمنة بتشفير AES-256، مما يتوافق مع معايير الأمن السيبراني الحديثة مثل ISO/IEC 27001.

يوفر المستوى الاحترافي من السحابة مجموعة شاملة من الأدوات لتصور البيانات وتحليلها. يمكن للمستخدمين الوصول إلى لوحة معلومات في الوقت الحقيقي تُظهر الحالة الحالية للبيت الزجاجي بالكامل، والتعمق في الاتجاهات التاريخية لأي معلمة مقاسة، وتكوين تنبيهات مخصصة عبر الرسائل القصيرة، أو البريد الإلكتروني، أو تطبيق مخصص على الهاتف المحمول. تشمل قدرات الذكاء الاصطناعي في المنصة نماذج نمو خاصة بالمحاصيل، وتوصيات لجدولة الري بناءً على بيانات التبخر والنتح ورطوبة التربة، وتنبيهات تنبؤية لتفشي الأمراض وأحداث الصقيع. علاوة على ذلك، يتضمن واجهة برمجة تطبيقات REST كاملة الميزات، مما يسمح بالتكامل السلس مع برامج إدارة المزارع من طرف ثالث (FMS)، أو أنظمة تخطيط موارد المؤسسات (ERP)، أو التطبيقات المخصصة.

تتحقق القوة الحقيقية لـ Greenhouse Environment Pro من خلال تكاملها العميق مع أنظمة أتمتة البيوت الزجاجية. تم تصميم المنصة للتكامل الأصلي مع أنظمة التحكم في التدفئة والتهوية وتكييف الهواء، وأنظمة التسميد. من خلال تزويد هذه الأنظمة ببيانات في الوقت الحقيقي ونقاط ضبط مدفوعة بالذكاء الاصطناعي، ينتقل المنتج من مجرد المراقبة إلى التحكم النشط الذكي. على سبيل المثال، يمكن للنظام أن يقوم تلقائيًا بتفعيل صمامات الري لمنطقة معينة فقط عندما تنخفض رطوبة التربة عند مستوى الجذور تحت عتبة محسوبة ديناميكيًا، مما يؤدي إلى توفير المياه بنسبة تصل إلى 50% مقارنةً بالجدول الزمني القائم على المؤقت. بالمثل، من خلال التكامل مع نظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء، يمكن للمنصة إدارة درجات الحرارة، والرطوبة، ومستويات ثاني أكسيد الكربون بكفاءة لا مثيل لها. تأخذ في الاعتبار توقعات الطقس الخارجية، والظروف الداخلية الحالية، والاحتياجات المحددة للمحصول في مرحلة نموه الحالية لتحسين المناخ، مما يقلل من تكاليف الطاقة مع تقليل إجهاد النبات. تترجم هذه الاستراتيجية الشاملة للتحكم مباشرة إلى تحسين جودة المحاصيل وزيادة الغلات، حيث أفاد المزارعون التجاريون بتحسين الغلات بنسبة 15-25% خلال أول موسمين زراعيين. العائد المالي على الاستثمار (ROI) جذاب. يجمع بين تخفيضات كبيرة في المياه (حتى 50%)، والأسمدة (حتى 30%)، والمبيدات (حتى 30%)، إلى جانب الزيادات الكبيرة في الغلات، مما يؤدي عادةً إلى فترة استرداد تتراوح بين 18 إلى 24 شهرًا لنظام يتراوح سعره بين 28,000 إلى 40,000 دولار.