در کشور ما با توجه به اينکه در قسمت نيمه خشک دنيا قرار گرفته، آب اهميت زيادي دارد. و از آنجايی که آب هاي شيرين، زمين های کشاورزی و خاک هاي حاصلخيز، ناکافي و محدودند و همچنين نهاده‌هايي مانند: نيروي کار، منابع انرژي، مواد و کودهاي شيميايي هر روز گران‌تر مي‌شوند، بنابراين لازم است براي بهبود بهره‌برداري و افزايش بهره‌وري روش‌هاي مناسب به‌کار گرفته شود. يعني بايد تلاش کنيم تا با مديريت منابع و مصرف کمترين مقدار آب و ديگر نهاده‌ها در واحد سطح، به بازده اقتصادي بهينه دست يابيم. هوشمندسازي و خودکارسازي سامانه‌هاي آبياري براي رسيدن به اين اهداف، به ما کمک مي‌کند.
يک آبياری وقتی مناسب خواهد بود که ما را به چند هدف برساند:
- تأمين رطوبت مورد نياز خاک براي رشد گياه،
- خنک کردن خاک و محيط اطراف گياه،
- ايجاد شرايط مناسب براي رشد بهتر گياه،
- کاهش خطر يخبندان،
- به تاخير انداختن تشکيل گل در بعضي از گياهان،
- نرم کردن کلوخه‌هاي خاک پس از شخم،
- رقيق کردن غلطت املاح در اطراف ريشه،
- کنترل آفات،
- دادن کود و سموم همراه با آب آبياري
- و شستشوي خاک وُ خارج کردن نمک هاي اضافي.
آبياري هوشمند سيستمي است که در زمان‌هاي تعريف شده و يا بنا به تشخيص خود بر اساس اطلاعات محيطي که از حسگرهاي مختلف بدست مي آورد، مي‌تواند زمان و مقدار آبياري را تعيين کند. طبيعي است که با انتخاب مناسب سيستم آبياري هوشمند بر اساس ويژگي‌هاي محيطي، مي‌توان کاهش مصرف آب و افزايش راندمان رشد و باروري گياه را مشاهده کرد. يکي از مهم‌ترين ويژگي‌هاي سيستم آبياري هوشمند اين است که بدون حضور فرد در محل باغ يا مزرعه اين عمليات صورت مي‌گيرد و باعث صرفه جويي در زمان و انرژي مي‌شود.
اتوماسيون يا به عبارت بهتر؛ خودکارسازي آبياري وقتي اتفاق مي‌افتد که ما بتوانيم با استفاده از مديريت نرم افزاري متمرکز و دائمي با نظارت يک واحد مرکزيِ پردازشگر بر کليه فرايندهاي يک سيستم آبياري کنترل داشته باشيم.
* در يک سيستم اتوماسيون يا همان خودکارسازی، مجموعه‌ای از سخت‌افزار و نرم‌افزار به‌کار می‌رود. بخش سخت‌افزار، شامل تجهيزاتی است:
اول: تجهيزات ابزار دقيق مانند: تايمر، فلومتر، فشارسنج، شير برقي، حسگر و موقعيت ياب
دوم: تجهيزات کنترلي مثل RTU ، RIC
سوم: تجهيزات الکتريکي مانند (يوپي‌اِس) ups و (پاور ميتر) power meter
و چهارم: تجهيزات مخابراتي مثل مودم و آنتن.
همچنين يک سيستم آبياري هوشمند شامل ابزارهايي است:
- حسگر ها : از جمله حسگرهاي رطوبت، باران، دما، باد و آفتاب
- مرکز کنترل : جعبه کنترلر مرکزي آبياري که از تکنولوژی PLC استفاده مي‌کند
- شيرهاي برقي : توسط دستگاه کنترل آبياري کنترل مي¬شود
- لوله ها و اتصالات : شامل لوله‌ها ، قطره چکان‌ها و آبپاش‌ها
اغلب اين دستگاه‌ها را می‌توان از طريق اپليکيشن‌هايی که روي موبايل نصب مي‌شوند، مديريت کرد.
در شرايط خاص مي‌توان تغييراتي در برنامه هوشمند آبياري داد. در حالت‌هاي پيشرفته‌تر اين دستگاه‌ها قابليت برقراري ارتباط با اينترنت را دارند و با کمک پيش‌بيني اطلاعات هواشناسي، بهترين برنامه آبياري را براي ما به اجرا خواهند گذاشت.
* در اتاق کنترل سيستم خودکارسازی نرم افزاری مورد استفاده قرار می‌گيرد که دارای يک‌سری قابليت‌هايی است:
- نمايش اطلاعات هواشناسي منطقه
- نمايش فشار، مقدار جريان و ولتاژ الکتروپمپ
- نمايش مقدار رطوبت خاک و موقعيت تجهيزات آبياري
- چاپ و ذخيره سازي تمام اطلاعات از قبيل نمودارها و جداول
- تعيين سطوح دسترسي مختلف براي کارکنان
- و محاسبه مجموع ساعات فعال بودن پمپ.
سامانه‌هاي نوين آبياري شامل انواع روش‌هاي آبياري قطره‌اي و باراني مي‌شوند. اين روش‌ها قابليت‌هاي يکساني براي ارتقاء سطح خودکارسازي ندارند. مثلاً يک سيستم آبياري قطره‌اي براي خودکارسازي، نسبت به آبياري باراني مناسب‌تر است.
يعني سيستم قطره‌اي با صرف هزينه، وقت و اِعمال تغييرات کمتري، قابليت تبديل به يک سيستم خودکار را دارد.
يک يا چند بخش از سامانه امکان خودکار شدن را دارد. بخش‌هاي مختلفي مانند : ايستگاه پمپاژ - سيستم تصفيه - شبكه آبياري – و ادوات نظارت و مديريت بر آبياري در مرکز کنترل
با اجراي خودکارسازي در سامانه‌هاي نوين آبياري، مي‌توانيم به هدف‌هايي دست پيدا کنيم، از جمله: اهداف بهره‌برداري و اهداف کنترلي.
با اجراي خودکارسازي، مدير بهره برداري با دريافت اطلاعات جامع، کامل و به موقع از واحدهاي آبياري مختلف قادر خواهد بود تصميم مناسبي بگيرد تا با کمترين هزينه بتواند بيشترين کارايي را ايجاد کند. به اين منظور و با نصب تجهيزات ابزار دقيق، نمايش وضعيت و اطلاعات مربوط به کليه تجهيزات و پارامترهاي هواشناسي منطقه به صورت لحظه‌اي توسط سيستم فراهم مي شود. اين اطلاعات مي‌تواند به صورت‌هاي مختلف مانند نمودار و يا گزارش وضعيت، ثبت و ذخيره شوند و در نتيجه اطلاعات جامعي از سوابق و رفتار کليه تجهيزات، تأسيسات و پارامترها را فراهم کند.
همچنين ميان تجهيزات مختلف واحدهاي آبياري اعم از چاه‌ها، ايستگاه هاي پمپاژ و ايستگاه کنترل مرکزي، ارتباط لازم برقرار مي‌شود. مثلاً بوسيله اندازه گيري و محاسبه ميزان تبخير و تعرق گياه و بارش، نياز آبي و برنامه آبياري گياه و واحد آبياري مشخص مي شود. الکتروپمپ نصب شده در چاه و شيرهاي برقي مربوط به هر واحد آبياري، به نوبت فعال و غيرفعال مي شوند. به اين منظور با نصب تجهيزات کنترل اتوماتيک و کنترل از راه دور و سيگنال هاي فرمان، پارامترهاي زراعي مختلفي همراه با اطلاعات هيدروليکي شبکه و پارامترهاي هواشناسي به صورت لحظه اي ديده و کنترل مي شود. کنترل مقدار آب لازم با توجه به نوع گياه و پارامترهاي هواشناسي مانند رطوبت نسبي، سرعت و جهت باد، درجه حرارت، ساعات آفتابي و ميزان بارندگي انجام مي‌شود و همزمان از طريق کنترل دور الکتروپمپ‌ها، دِبي و فشار مورد نياز شبکه در حد مطلوب نگه‌داشته مي‌شود.
* آنچه که از سيستم‌های خودکارسازی آبياری به عنوان يک ناظر قدرتمند می‌توان انتظار داشت، پايش لحظه به لحظه سيستم از طريق کنترل کليه اطلاعات مورد نياز کشاورزی است، مثل:
- اطلاعات هواشناسي نظيرِ؛ رطوبت نسبي، درجه حرارت، سرعت، شدت و جهت وزش باد، ساعات آفتابي و ميزان بارندگي
- اطلاعات هيدروليکي شبکه ( مثل دِبي و فشار آب)
- مدت زمان کارکرد سيستم‌هاي آبياري
- روشن و خاموش کردن پمپ ها و ادوات آبياري
- اطلاعات کيفي آب
- کارکرد متوالي، موازي و همزمان واحدهاي آبياري
- سطح استاتيک و ديناميک چاه‌ها
- اطلاعات حدي و حفاظتي الکتروپمپ‌هاي چاه‌ها و ايستگاه‌هاي پمپاژ
- و سهم آب مصرفي هر يک از واحدهاي آبياري.
در اغلب مزارع و باغ‌هاي کشور، عمليات آبياري به صورت علمي صورت نمي‌گيرد و نياز آبي گياه به طور دقيق محاسبه نمي‌شود.
در نتيجه کل سيستم يا کمتر از حد نياز آب مصرف مي‌کند که در اين صورت گياه دچار صدمه مي شود و يا بيشتر از حد نياز، آب استفاده مي‌کند که موجب هدر رفت آن خواهد شد.
اما با خودکار کردن آبياري، نياز آبي گياه، روزانه و به طور دقيق و علمي محاسبه شده و به‌طور مناسب در اختيار گياه قرار مي‌گيرد.
در اين سيستم ميزان تبخير و تعرق خيلي دقيق محاسبه مي‌شود و در اختيار آن قرار مي‌گيرد. به طور مثال در يک روز ابري که ميزان تعرق گياه نسبت به يک روز آفتابي کمتر است، گياه به آب کمتري نياز دارد؛ اين موضوع در سيستم آبياري خودکار در نظر گرفته مي‌شود.
خودکار کردنِ سامانه‌ها باعث افزايش عملکرد آبياري و صرفه جويي در مصرف آب مي‌شود. با اين مزيت، مي توان سطح زير کشت را افزايش داد. اگر هم، افزايش سطح زير کشت هدف نباشد، به ميزان کمتري آب از سفره‌هاي زير زميني برداشت مي¬شود، يعني دستيابي به توسعه پايدار کشاورزي.
* اجرای خودکارسازی در سيستم‌های مکانيزه می‌تواند ما را به هدف‌هايی برساند:
- تسلط کامل نرم افزاري و سخت افزاري بر کارکرد سيستم آبياري و فرآيند توليد، انتقال و توزيع آب ممکن مي‌شود
- امکان تأمين نياز آبي گياهان مورد نظر به موقع و به اندازه فراهم مي‌آيد
- مصرف انرژي الکتريکي کاهش قابل توجهي پيدا مي‌کند
- توليد محصولات کشاورزي در واحد سطح افزايش مي‌يابد
- هزينه‌هاي نيروي انساني و ترابري در اثر حذف بازديدهاي بي مورد کاهش چشمگيري پيدا مي‌کند
- خطاهاي انساني حذف مي‌شود
- استهلاک تجهيزات و تأسيسات زيربنايي کاهش مي‌يابد
- هزينه تعميرات و نگهداري کم مي‌شود
- و گزارش‌گيري و بررسي آماري هزينه‌هاي توليد، انتقال و توزيع آب ممکن مي‌شود.
* برای سيستم‌های آبياری هوشمند، می‌توان چند مزيت را بيان کرد:
- کاهش قابل توجه مصرف آب
- افزايش عملکرد رشد و باروري گياهان
- انجام بهينه عمليات آبياري
- امکان آبياري مکانيزه مزرعه از طريق اينترنت و از هر نقطه دنيا
- امکان دريافت نمودار تغييرات شرايط محيطي در طول سال‌هاي مختلف براي برنامه‌ريزي بلندمدت
- امکان پيروي از الگوهاي کشت و کنترل آب مصرفي
- و امکان دريافت مشاوره فني بدون حضور در مزرعه
در يک سامانه آبياري هوشمند، نياز آبي گياه ممکن است با روش‌ها و ابزار مختلف تعيين شود، مثل رطوبت خاک، نمايه‌هاي گياهي و داده‌هاي اقليمي.
با استفاده از انواع حسگرهاي موجود، سنجش مقدار رطوبت خاک انجام مي‌شود. نياز آبي گياه در هر نوبت آبياري، از تأمين کسري رطوبت خاک تا نقطه ظرفيت زراعي بدست مي‌آيد.
نمايه‌هايي مانند دما و رنگ برگ مي‌توانند براي تعيين زمان و مقدار آبياري مورد استفاده قرار گيرند.
با استفاده از برخي داده‌هاي اقليمي مانند تبخير از طشت، دما، رطوبت نسبي، سرعت باد و تشعشع مي‌توان از روش‌هاي تجربي و محاسباتي نسبت به تعيين نياز آبي گياهان اقدام کرد.
اين سامانه به کمک چند حسگر مي‌تواند مديريت خوبي روي آبياري فضاهاي سبز بزرگ مثل پارک‌ها يا فضاي سبز ادارات اِعمال کند. از مزاياي اين دستگاه براي فضاي سبز بزرگ، کمتر شدن هزينه استفاده از نيروي انساني است.
* چند حسگر به اين سيستم کمک می‌کند:
- حسگر باران مي‌گويد: وقتي باران مي‌بارد نيازي به آبياري نيست
- حسگر باد: در زمان وزش بادهاي شديد استفاده از آبپاش هيچ کارايي نخواهد داشت و تلفات بادبردگي زياد است
- حسگر رطوبت خاک: وقتي رطوبت خاک زياد باشد، نيازي به انجام آبياري نيست
- حسگر دما : در فصل زمستان يا در زمان يخبندان آبياري درختان کار بيهوده‌اي است
- حسگر نور خورشيد: بهتر است آبياري زماني انجام شود که آفتاب نباشد تا از ميزان تبخير آب کاسته شود.
