Air adalah sumber daya yang paling penting bagi kehidupan, baik bagi manusia maupun tanaman yang kita makan. Di seluruh dunia, akun pertanian 70% dari semua penggunaan air tawar.
saya membaca Komputer dan Teknologi Informasi Institut Politeknik Purdue dan langsung di Purdue Laboratorium Teknologi Jaringan Lingkungan (THT)Di sana kami mengatasi tantangan keberlanjutan dan lingkungan melalui penelitian interdisipliner Internet Pertanianatau Ag-IoT.
Itu Internet untuk segala Jaringan objek yang dilengkapi dengan sensor sehingga dapat menerima dan mengirimkan data melalui Internet. Contohnya termasuk perangkat kebugaran yang dapat dikenakan, termostat rumah pintar, dan mobil yang dapat mengemudi sendiri.
Di bidang pertanian, ini termasuk teknologi seperti komunikasi bawah tanah nirkabel, penginderaan bawah tanah, dan antena di dalam tanah. Sistem ini membantu petani memantau kondisi lahan mereka secara real-time dan menerapkan air dan input lain seperti pupuk secara tepat kapan dan di mana mereka dibutuhkan.
Abdul Salam, CC BY-ND
Khususnya, Memantau kondisi tanah Ini memegang janji besar untuk membantu petani menggunakan air secara efisien. Sensor sekarang dapat diintegrasikan secara nirkabel ke dalam sistem irigasi untuk memberikan kesadaran real-time tingkat kelembaban tanah. Studi menunjukkan bahwa strategi ini dapat mengurangi kebutuhan air untuk irigasi di mana saja 20% melakukan 72% Tanpa mengganggu operasi sehari-hari di ladang tanaman.
Apa itu Internet Pertanian?
Bahkan di tempat-tempat gersang seperti Timur Tengah dan Afrika Utara, pertanian dimungkinkan dengan pengelolaan air yang efisien. Tetapi peristiwa cuaca ekstrem yang didorong oleh perubahan iklim membuat hal itu sulit. Kekeringan berulang di Amerika Serikat bagian barat Dalam 20 tahun terakhir, bencana lain seperti kebakaran hutan telah terjadi Kerugian panen miliaran dolar.
Pakar air telah mengukur kelembaban tanah untuk menginformasikan pengelolaan air dan keputusan irigasi selama beberapa dekade. Karena pengukuran kelembaban tanah manual sulit dilakukan di bidang produksi di lokasi terpencil, teknologi otomatis sebagian besar telah menggantikan instrumen kelembaban tanah genggam.
Selama dekade terakhir, teknologi pemanenan data nirkabel telah mulai menyediakan akses real-time ke data kelembaban tanah, yang mengarah pada keputusan pengelolaan air yang lebih baik. Teknologi ini dapat memiliki banyak aplikasi IoT canggih dalam keselamatan publik, pemantauan infrastruktur perkotaan, dan ketahanan pangan.
Internet Pertanian adalah jaringan Radio, antena, dan sensor Kumpulkan informasi tanaman dan tanah real-time di lapangan. Sensor dan antena ini memfasilitasi pengumpulan data saling berhubungan Nirkabel dengan peralatan pertanian. Ag-IoT adalah kerangka kerja lengkap yang dapat mendeteksi kondisi di lahan pertanian, merekomendasikan tindakan respons, dan mengirim perintah ke mesin pertanian.
Abdul Salam/Universitas Purdue, CC BY-ND
Menghubungkan perangkat seperti kelembaban tanah dan sensor suhu di lapangan Kontrol sistem irigasi dan simpan air secara mandiri. Sistem dapat menjadwalkan irigasi, Memantau kondisi lingkungan Kontrol mesin pertanian seperti penanam benih dan penyebar pupuk. Aplikasi lain termasuk: Menilai tingkat nutrisi tanah Dan Identifikasi serangga.
Tantangan dalam menempatkan jaringan di bawah tanah
Pengumpulan data nirkabel berpotensi membantu petani menggunakan air secara lebih efisien, tetapi menempatkan komponen ini di lapangan menciptakan tantangan. Sebagai contoh, di Laboratorium THT Purdue, ketika antena yang mengirimkan data sensor terkubur di dalam tanah, karakteristik operasionalnya berubah secara drastis tergantung pada kelembaban tanah. Buku Baruku,”Sinyal di tanah,” menjelaskan bagaimana ini terjadi.
Abdul Salam, CC BY-ND
Petani menggunakan alat berat di ladang, sehingga antena harus dikubur cukup dalam untuk menghindari kerusakan. Ketika tanah menjadi basah, kelembaban mempengaruhi komunikasi antara jaringan sensor sistem pengaturan. Air di tanah menyerap energi sinyal, yang melemahkan sinyal yang dikirimkan komputer. Tanah yang padat juga menghambat transmisi sinyal.
Kami telah mengembangkan Model teoretis dan antena Ini mengurangi dampak tanah pada komunikasi bawah tanah dengan mengubah frekuensi operasi dan bandwidth sistem. Dengan antena ini, sensor yang ditempatkan di lapisan atas tanah dapat memberikan informasi kondisi tanah secara real-time ke sistem irigasi. Hingga 650 kaki (200 meter) – Lebih dari dua lapangan sepak bola.
Solusi lain yang saya kembangkan adalah menggunakan komunikasi nirkabel di tanah Antena arah Untuk memusatkan energi sinyal ke arah yang diinginkan. Antena yang mengarahkan energi ke udara juga dapat digunakan untuk komunikasi bawah tanah nirkabel jarak jauh.
Abdul Salam, CC BY-ND
Apa Selanjutnya untuk Ag-IoT?
Seiring berkembangnya Ag-IoT, keamanan siber menjadi lebih penting. Jaringan di peternakan memerlukan sistem keamanan canggih untuk melindungi informasi yang mereka transfer. Ada juga kebutuhan untuk solusi yang membantu peneliti dan agen penyuluhan pertanian mengintegrasikan informasi dari berbagai peternakan. Mengumpulkan data dengan cara ini akan menghasilkan keputusan yang akurat tentang isu-isu seperti penggunaan air sekaligus melindungi privasi petani.
Jaringan ini harus beradaptasi dengan perubahan kondisi lokal seperti suhu, curah hujan dan angin. Perubahan musim dan siklus pertumbuhan tanaman untuk sementara dapat mengubah kondisi pengoperasian perangkat Ag-IoT. Dengan menggunakan komputasi awan dan pembelajaran mesin, para ilmuwan dapat membantu Ag-IoT merespons perubahan lingkungan di sekitarnya.
Akhirnya, kurangnya akses Internet berkecepatan tinggi Masih menjadi masalah di banyak komunitas pedesaan. Misalnya, banyak peneliti telah mengintegrasikan sensor ground nirkabel dengan Ag-IoT Pusat Sistem Irigasi PusatTetapi petani tanpa akses Internet berkecepatan tinggi tidak dapat menginstal jenis teknologi ini.
Mengintegrasikan konektivitas jaringan berbasis satelit dengan Ag-IoT dapat membantu peternakan yang tidak terhubung. Koneksi broadband belum tersedia. Para peneliti juga mengembangkan platform Ag-IoT yang dipasang di kendaraan dan seluler yang menggunakan drone. Sistem tersebut dapat menyediakan konektivitas berkelanjutan di lapangan dan memungkinkan lebih banyak petani di banyak tempat untuk mengakses teknologi digital.