Αρχική Άρθρα Αξιοποιώντας την τεχνολογία του Internet-of-Things για τη μεταμόρφωση του αγροτικού τομέα

Αξιοποιώντας την τεχνολογία του Internet-of-Things για τη μεταμόρφωση του αγροτικού τομέα

Αξιοποιώντας την τεχνολογία του Internet-of-Things για τη μεταμόρφωση του αγροτικού τομέα

ΣΙΩΖΙΟΣ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ

 Οι υπολογιστικές μηχανές, από την εμφάνιση των μικροϋπολογιστών στα μέσα της δεκαετίας του 1970 έως σήμερα, διαδραματίζουν έναν ολοένα αυξανόμενο ρόλο στην καθημερινότητα μας. Καταλύτης προς την κατεύθυνση αυτή αποτελεί η τεχνολογική πρόοδος που συντελείται τόσο στο κομμάτι του σχεδιασμού ηλεκτρονικών κυκλωμάτων, όσο και στην ευρεία διάδοση του Διαδικτύου (Internet) με τη χρήση τεχνολογιών ασύρματης επικοινωνίας, όπως τα WiFi, ZigBee, LoRa και 4G. Σήμερα, ολοένα και περισσότερο εξοικειωνόμαστε με την ιδέα πως υπάρχουν συσκευές που συλλέγουν δεδομένα/μετρήσεις από αισθητήρια όργανα, επεξεργάζονται τα δεδομένα με αυτοματοποιημένο τρόπο και είτε παρέχουν συμβουλές, είτε λαμβάνουν από μόνες τους αποφάσεις χωρίς την μεσολάβηση του ανθρώπινου παράγοντα. Οι συγκεκριμένοι αυτοματισμοί αποτελούν τμήμα ενός εκ των μεγαλύτερων τεχνολογικών επιτευγμάτων της εποχής μας που είναι το Διαδίκτυο-των-Πραγμάτων (Internet-of-Things ή IoT), το οποίο φιλοδοξεί να συνδέσει και να ενορχηστρώσει όλα τα αντικείμενα της καθημερινότητάς μας προκειμένου αυτά να μοιράζονται πληροφορίες και να ολοκληρώνουν προγραμματισμένες εργασίες.

Όλοι έχουμε δει ταινίες επιστημονικής φαντασίας με «έξυπνες» μηχανές, οι οποίες συλλέγουν πληροφορίες και λαμβάνουν αποφάσεις με αυτοματοποιημένο τρόπο. Ενώ κάποιες τεχνολογίες «έξυπνων συσκευών» υπάρχουν από τη δεκαετία του ‘70, μέχρι πρότινος ήταν απαγορευτικά ακριβές και είχαν αρκετούς περιορισμούς.

Ένα από τα πεδία εφαρμογής στα οποία αξιοποιείται η τεχνολογία του IoT είναι και η γεωργία ακριβείας (precision agriculture), η οποία χρησιμοποιεί πληροφορία με σαφήνεια προσδιορισμένη ως προς το χώρο και το χρόνο για την μεγιστοποίηση της απόδοσης και της ποιότητας των καλλιεργειών (π.χ. προσαρμοσμένη εφαρμογή λίπανσης σε διαφορετικά σημεία του αγρού, περιορισμός ρίσκου από λανθασμένες επιλογές) με ταυτόχρονο περιορισμό του περιβαλλοντικού τους αποτυπώματος (π.χ. μείωση υπερβολικής χρήσης χημικών, ρύπανσης εδάφους και υπογείων υδάτων). Σε αντίθεση με την μέχρι πρότινος προσέγγιση, κατά την οποία η καλλιέργεια γινόταν διαισθητικά-εμπειρικά, το IoT χρησιμοποιεί κατάλληλες τεχνολογίες και αισθητήρια όργανα για τη λεπτομερή καταγραφή μιας σειράς κρίσιμων παραμέτρων για την παραγωγή. Στο σημείο αυτό θα πρέπει να αναφερθεί πως σε μεγάλο μέρος του αγροτικού πληθυσμού επικρατεί μια νεφελώδης κατάσταση σχετικά με το τι είναι γεωργία ακριβείας και ποια είναι τα στρατηγικά της πλεονεκτήματα. Μέσω δημοσιευμάτων με πολύχρωμους δορυφορικούς χάρτες, και πληθώρα αισθητηρίων οργάνων καλλιεργείται η εικόνα του «ατσαλάκωτου» 30άρη αγρότη, ο οποίος διαχειρίζεται την εκμετάλλευσή του μέσω κινητού τηλεφώνου ή tablet. Αν και η συγκεκριμένη προσέγγιση είναι οικονομικά αποδοτική σε καλλιέργειες μεγάλης κλίμακας, εντούτοις προκαλεί μια εύλογη ανασφάλεια και δυσπιστία στους μικρο-παραγωγούς. Προς την κατεύθυνση αυτή υπάρχουν ήδη διαθέσιμες τεχνολογίες, οι οποίες επιτρέπουν με χαμηλό κόστος την εφαρμογή της γεωργίας ακριβείας στην οικογενειακή (μικρές ή συγκρότημα εκμεταλλεύσεων) ή βιολογική καλλιέργεια γης.

Σήμερα η τεχνολογία και η γεωργία έχουν ενώσει τις δυνάμεις τους για να δώσουν ένα νέο καινοτόμο τρόπο καλλιέργειας ο οποίος προσφέρει τη δυνατότητα στους παραγωγούς να μεγιστοποιήσουν τα κέρδη τους

Η επιτυχία της γεωργίας ακριβείας στηρίζεται πρωτίστως στη συλλογή πληροφοριών με τη βοήθεια του αγρότη παραγωγού, του επιστήμονα γεωπόνου και φυσικά της τεχνολογίας. Οι πληροφορίες περιλαμβάνουν μεταξύ των άλλων περιβαλλοντικούς παράγοντες (π.χ. θερμοκρασία και υγρασία), εδαφολογικά δεδομένα της καλλιεργούμενης έκτασης, καθώς επίσης και δεδομένα απόδοσης (π.χ. χάρτες απόδοσης), συμβουλές καλλιεργητικής φροντίδας που δίνονται από τον παραγωγό, κ.α. Επιπλέον, βασική παράμετρο στην επιτυχία αποτελεί και η δημιουργία μιας μεγάλης βάσης δεδομένων για κάθε καλλιέργεια και παραγωγό, η οποία επικαιροποιείται χρόνο με το χρόνο. Όπως σε όλες τις λύσεις IoT, έτσι και στην γεωργία ακριβείας πρέπει να καταστεί σαφές πως η συλλογή δεδομένων από μόνη της δεν είναι αρκετή προκειμένου να επιτευχθούν τα προαναφερθέντα οφέλη, μιας και η πραγματική αξία (χρήσιμες αποφάσεις ή συμβουλές) προκύπτει μέσω κατάλληλων αλγορίθμων επεξεργασίας δεδομένων. Προς την κατεύθυνση αυτή αξιοποιείται η τεχνολογία της μηχανικής μάθησης, η οποία επιτρέπει τον σχεδιασμό «έξυπνων συστημάτων» που λαμβάνουν αποφάσεις στηριζόμενα στην προϋπάρχουσα γνώση και τα τωρινά δεδομένα εισόδου.

Τα δεδομένα των μετρήσεων που συλλέγονται σε συνδυασμό με τις καλλιεργητικές συμβουλές μεταφέρονται μέσω του διαδικτύου στα κινητά τηλέφωνα των αγροτών, στα οποία μέσω ειδικών εφαρμογών είναι δυνατή η παρακολούθηση όλων των δεικτών που σχετίζονται με την καλλιέργεια τους σε πραγματικό χρόνο όπου κι αν βρίσκονται. Με αυτό τον τρόπο εξοικονομούν χρόνο, κόπο και κόστος, ενώ η παραγωγή γίνεται αναμφίβολα πιο αποδοτική. Συμπληρωματικά, μέσω της προσεκτικής σχεδίασης και της αξιοποίησης τεχνικών συγκομιδής ενέργειας από το περιβάλλον, είναι εφικτή η αέναη λειτουργία των αυτοματοποιημένων μετρητικών συστημάτων χωρίς την απαίτηση τροφοδοσίας από το δίκτυο ή της ανάγκης αντικατάστασης των μπαταριών.

Το Εργαστήριο Ηλεκτρονικής Φυσικής του Τμήματος Φυσικής ΑΠΘ έχει μεγάλη εμπειρία στη σχεδίαση, ανάπτυξη και εφαρμογή ενεργειακά αυτόνομων μετρητικών συστημάτων τεχνολογίας IoT με στόχο την αυτοματοποιημένη λήψη μετρήσεων και αποφάσεων σε πεδία εφαρμογής όπως η γεωργία ακριβείας.