انگاره سیستم آبیاری هوشمند خورشیدی

مهندس امیرحاجی زاده فلاح، پژوهشگرسازه های آبی

در کشاورزی نوین برای افزایش میزان بهره مندی از آب آبیاری و همچنین بیشترین میزان صرفه جویی در مصرف آب، از سیستم های نوین آبیاری استفاده می شود. برای آبیاری گلخانه، باغ و باغچه، گیاهان آپارتمانی و حتی یک عدد گلدان، شما میتوانید از این سیستم ها استفاده کنید. شاید این مسئله برای شما هم پیش آمده باشد که گیاهان موجود در خانه و باغچه دچار تنش آبی شده باشند. در این تنش برگ های زیبا و با طراوت کم آب شده و خشکی و سوختگی برگ در آنها مشاهده می شود. پس از مدتی گیاه به نقطه پژمردگی دائم میرسد. در این مرحله دیگر ریشه حتی با وجود آب، قادر به جذب نبوده و گیاه از بین می رود.

سیستم‌های هوشمند آبیاری و آب‌رسانی با قابلیت ارتباط رادیویی و تغذیه خورشیدی این امکان را برای بهره‌برداران به وجود می‌آورد تا به کمک حسگرهای محیطی و پایش کمیت‌های تأثیرگذار بر روی آبیاری، بالاترین امکان بهره‌وری آب در حوزه کشاورزی و با کمترین میزان مصرف آب و برق ایجاد نمایند.
آمارها نشان می دهد که حدود ۸۰ درصد آب مصرفی در بخش کشاورزی هدر می رود . پس توجه ویژه در زمینه آبیاری کشاورزی از اهمیت بالایی برخوردار میباشد. در روش های متداول مورد استفاده برای آبیاری مزارع و باغات، مشکلاتی وجود دارد که از جمله آنها میتوان به موارد زیر اشاره کرد.
روش آبیاری قطره ای برای هر هکتار زمین نیازمند هزاران متر کابل و چندین مخزن آب دارد. همچنین این تجهیزات در زمان شخم زدن زمین باید به صورت کامل جمع آوری شده و بعد از شخم زدن دوباره نصب شوند که این موضوع بسیار هزینه بر می باشد. در هنگام خروج آب نیز مقداری تبخیر شده و هدر می رود.
در روش آبیاری بارانی نیز زمانی که آب در هوا پخش می شود چون سطح آزاد آب زیاد می شود آب راحت تر تبخیر می شود و مقدار زیادی از آن هدر می رود.در این روش همچنین برای پخش آب در سطح زمین نیاز به برق زیادی می باشد. برای هر هکتار زمین چندین فواره نیاز می باشد و نیروی انسانی زیادی نیز لازم دارد. بنابراین به علت معایب روش آبیاری قطره ای و بارانی به خصوص در هدر رفت آب و انرژی استفاده از سیستم آبیاری هوشمند بسیار دارای اهمیت بوده،و استفاده از این روش تواند راه حلی مطلوب و قابل قبول برای مدیریت بحران و صرفه جویی آب باشد.

بهبود بهره وری آبیاری میتواند تا حد زیادی به کاهش هزینه های تولید در کشاورزی، ساخت صنعت رقابتی تر و پایدار کمک کند. که از طریق آبیاری مناسب اراضی کشاورزی به طور متوسط میتواند در حفظ و هم در افزایش کیفیت خاک و در نتیجه به حداقل رساندن اثرات زیست محیطی ناشی از بیش از حد اعمال آب کمک به سزایی بکند. با پیشرفت فن آوری و با ساخت سنسورهای پیشرفته آب و خاک میتوان بر عملکرد کارآمد و اتوماتیک سیستمهای آبیاری نظارت صحیحی داشت. سیستمهای آبیاری هوشمند مبتنی بر سنسور آب و خاک باعث بهینه شدن آبیاری در منطقه ریشه گیاه شده و به دنبال آن رشد سریع گیاه را نیز به دنبال دارد. از مزایای دیگر این تکنیکهای آبیاری هوشمند، راحتی و آسان بودن آن می باشد. این سیستم سازگار با نیازهای گیاه و درخت میباشد و مقدار آب مورد نیاز برای آبیاری به شرایط آب و هوا در طول فصل و شرایط خود گیاه بستگی دارد. این طرح نه تنها مدیریت درستی بر منابع آب و خاک دارد بلکه به صرفه جویی قابل توجه منابع آب در مقایسه با آبیاری سنتی منجر خواهد شد .
آبیاری هوشمند با توجه به کمبود آب در ایران امری است حیاتی
متاسفانه اکثر مردم توجه ای به این مساله ندارند وبا اتلاف آب این ماده گران بها را به راحتی هدر می دهند.شاید در ابتدا هزینه آن نسبتا بالا باشد ولی در دراز مدت کاملا به صرفه است .هم از نظر نیروی کارگری هم از نظر میزان مصرف آب .سیستم آبیاری هوشمند همیشه با توجه به نوع پوشش گیاهی و سبک اجرای محوطه ،طراحی می شود.

از عواملی که باعث گرایش در امر آبیاری فضاهای سبز ، گلخانه ای و کشاورزی به سیستمهای هوشمند آبیاری می شود :
اولاً صرفه جویی بالای آب در استفاده از این سیستمها و ثانیاً انعطاف پذیری این نوع سیستمها با شرایط گوناگون زمین و منطبق شدن با نوع نیاز گیاه در مصرف آب است .
آبیاری هوشمند خورشیدی
نوعی از سیستم های آبیاری هوشمند که قطره ای هستند و در شرکت های آن به فروش می رسند، با استفاده از انرژی خورشیدی کار می کنند.امروزه از انرژی خورشیدی در بسیاری از بخش های صنعتی و شرکت های فروش و تجهیزات مختلف مانند سیستم های آبیاری هوشمند قطره ای در جهت صرفه جویی در مصرف آب و برق استفاده می شود. این منبع تامین انرژی رایگان بوده و فقط برای استفاده از آن باید لوازمی در مکان های مورد نظر نصب شود.
با توجه به شرایط اقلیمی برخی از استانهای قرارگرفته در منطقه گرم و خشک، استفاده بهینه و هوشمند از انرژی علی الخصوص آب و برق در شهرهای کویری مانند یزد، امری حیاتی محسوب میشود. شیوه های غیر مکانیزه و غیر اصولیِ سنتی برای آبیاری مزارع و زمینهای کشاورزی، موجب تقلیل تدریجیِ سطح آبهای زیر زمینی و خشکی قناتها شده و مسبب حفر چاههای عمیق در آیندهای نزدیک خواهد شد که این خود یکی از نگرانی ها و معضلات دولت ها در راستای انتقال وتوزیع عادلانه آب بوده و باعث صرف هزینه های گزاف و سربار، جهت احداث طرح های پر هزینه میشود. لذا سیستم آبیاری هوشمند، به عنوان طرحی کارآمد معرفی میگردد که تا حد بسیار زیادی مصرف آب و هزینه های جبران ناپذیر آتی را کاهش خواهد داد. سیستم هوشمند آبیاری نوعی تکنولوژی است که با برنامه ریزیِ از قبل تعیین شده به طور ثابت به آبیاری فضاهای سبز، گلخانه، مزارع و غیره میپردازد .
در این سیستم که از دو بخش اصلی واحد اندازه گیری رطوبت خاک و پردازش با استفاده از انرژی خورشیدی و واحد کنترل آبیاری تشکیل شده است، برق مورد نیاز سیستم های کنترل و حسگرها از طریق پانل های خورشیدی تامین می گردد. هدف از اجرای این سیستم، راه اندازی یک شبکه آبیاری است بگونه ای که بصورت هوشمند رطوبت خاک را تشخیص داده و در صورت کاهش این رطوبت از میزان قابل تعریف، فرمان شروع آبیاری را به یک پمپ و یا شیر برقی ارسال نماید . علاوه بر این ، با اجرای این سیستم بوسیله پیام های SMS میتوان از وضعیت سیستم و پارامترهای اندازه گیری شده مطلع گشته و به همین ترتیب فرامین لازم را برای سیستم ارسال نمود. علاوه بر این جهت جلوگیری از تبخیر سطحی، با استفاده از فتوسل موجود در سیستم، میزان تابش اندازه گیری شده و چنانچه زمان آبیاری در ساعات غیر از تابش مستقیم باشد، آبیاری انجام می گیرد.

مزایای سیستم ابیاری هوشمند خورشیدی:
-صرفه جویی در مصرف برق
-کاهش ۳۰ الی ۵۰ درصدی اب مورد نیاز ابیاری
-کنترل هوشمند ابیاری و جلوگیری از تبخیر سطحی
-کاهش نیروی کار مشغول برای ابیاری
-منظم نمودن زمان های ابیاری که منجر به طراوت بیشتر گیاهان می شود.
-قابلیت نمایش دیجیتال دما با دقت های بالا
-قابل اتصال به انواع ابزارهای هشداردهنده جهت هشیار نمودن اپراتورها از وضعیت های بحرانی دما, رطوبت
-ثابت ماندن دما و رطوبت برای گلخانه ها
-در فصول سرد سال می توان ابیاری را به صورت بهینه و بدون واهمه از یخ زدگی سیستم ابیاری انجام داد.
-در فصول گرم سال می توان ابیاری را به صورت بهینه و با توجه به میزان گرمای هوا و نیز خشکی خاک انجام داد
-قابل استفاده در زمین های کشاورزِ کوچک ، متوسط ، بزرگ و باغات و منازل ویلائی
(ح)