kmiainfo: Smart greenhouses are the next revolution in digital agriculture Smart greenhouses are the next revolution in digital agriculture

Smart greenhouses are the next revolution in digital agriculture

البيوت البلاستيكية الذكية ثورة قادمة في الزراعة الرقمية  في الأيام الممطرة أو الغائمة تُعطى النباتات إضاءة تكميلية لتعويض نقص ضوء الشمس الضروري لنموها (غيتي) محمد سناجلة 17/2/2022 قُدّر حجم السوق التجاري العالمي للزراعة الدفيئة داخل البيوت البلاستيكية بنحو 29.6 مليار دولار أميركي في عام 2020، ومن المتوقع أن يصل إلى 50.6 مليار دولار أميركي بحلول عام 2025، مسجلا معدل نمو سنوي مركب يبلغ 11.3% خلال هذه الفترة، وذلك حسب ما ذكرته منصة "ماركتس آند ماركتس" (Markets and Markets) في تقرير لها مؤخرا.  ويعزى نمو هذا القطاع إلى زيادة الطلب على الغذاء بسبب تزايد عدد السكان في العالم عاما بعد عام، إضافة إلى التغير المناخي الذي يؤثر على حجم غلة المحاصيل الزراعية العالمي، كما سيوفر التطور التكنولوجي وزيادة الاعتماد على طرق الزراعة الرقمية المختلفة فرصا كبيرة لنمو هذا القطاع الحيوي للبشرية في المستقبل، حيث يجري العلماء والباحثون من مختلف دول العالم دراسات علمية وأبحاثا زراعية لتقليل التكلفة من جهة وزيادة الإنتاج من جهة أخرى داخل هذه البيوت البلاستيكية متزايدة الانتشار في مختلف أرجاء العالم.  اقرأ أيضا وأظهرت دراسة حديثة -نُشرت مؤخرا في مجلة "بلانتس" (Plants)- أن استخدام نظام تحكم ذكي داخل البيوت البلاستيكية (الدفيئة) يمكن أن يحسن الإضاءة للنباتات المزروعة من خلال التنبؤ بأشعة الشمس وتشغيل الأضواء فقط عند الحاجة. وأظهرت البيانات أن المزارعين يمكن أن يقللوا تكلفة استخدام الكهرباء داخل هذه البيوت بنسبة تصل إلى 33% عن طريق تحسين نظم الإضاءة المستخدمة داخلها.  نظم الإضاءة غير الذكية تكلف مئات الملايين من الدولارات في الأيام الممطرة أو الغائمة التي تغيب فيها الشمس تُعطى النباتات إضاءة تكميلية لتعويض نقص ضوء الشمس الضروري لنموها، ورغم فعاليتها فإن هذه الأضواء يمكن أن تكون باهظة الثمن، وغير فعالة، وتستهلك كميات كبيرة من الكهرباء.   وقدر تقرير صدر عام 2017 من وزارة الطاقة الأميركية أن نظم الإضاءة المستخدمة في زراعة النباتات داخل البيوت البلاستيكية تستهلك نحو 600 مليون دولار من الكهرباء كل عام.  وقال الأستاذ في كلية العلوم الزراعية والبيئية في جامعة جورجيا الأميركية مارك فان إيرسيل "عندما ظهرت المصابيح الكهربائية من نوع "إل إي دي" (LED) أول مرة في الأسواق أعطتنا الفرصة للتحكم في إضاءة الدفيئة بمستوى لم يكن ممكنا من قبل".  وأضاف "في ذلك الوقت، كان يتم إجراء كثير من الأبحاث لتحسين الإضاءة نفسها، ولكن لم يكن أحد تقريبا يعمل على تكنولوجيا التحكم الذكي في نظم الإضاءة المستخدمة حينها".  وأوضح إيرسيل أن "تكلفة الكهرباء المستخدمة للإضاءة في أي بيت بلاستيكي تتراوح بين 10 و30% من تكلفة التشغيل، وبدأ بحثنا بفكرة أنه إذا تمكنا من تقليل هذه التكلفة، فيمكننا بسرعة كبيرة التأثير على كفاءة واستدامة البيوت البلاستيكية".  البيوت البلاستيكية تستخدم لإنتاج النباتات خلال فصلي الشتاء والربيع حين تغيب أشعة الشمس (غيتي) نظام إضاءة ذكي وصمم فريق من الباحثين في جامعة جورجيا الأميركية نظام إضاءة ذكيا جديدا يمكن أن يقلل استهلاك الكهرباء في البيوت البلاستيكية من دون الإضرار بالنباتات وفرص نموها، وذلك حسب ما نشرته الجامعة على منصتها أخيرا.   وقامت شيرين أفازلي طالبة الماجستير في كلية الهندسة الكهربائية ببناء نظام تحكم يستخدم أجهزة استشعار ذكية لقياس أحوال الطقس الحالية، في حين طوّر طالب الدكتوراه ساهاند مشرفيان بمساعدة البروفيسور جواد محمدبور فيلني خوارزميات خاصة للتنبؤ بالضوء في مختبرات الجامعة. ويمكن للنظامين معا التنبؤ بكمية ضوء الشمس التي تحتاجها النباتات للنمو؛ وهو الأمر الذي يسمح بتحسين الإضاءة داخل البيوت البلاستيكية وإعطاء النباتات الكمية الصحيحة من الضوء.  وتُستخدم البيوت البلاستيكية لإنتاج النباتات من فواكه وخضروات في الأغلب خلال فصلي الشتاء والربيع حين تغيب أشعة الشمس بسبب الأمطار وتغير أحوال الطقس، لذلك اختبر الفريق نظامه خلال هذين الموسمين الزراعيين.  وفي الوقت الذي أظهرت فيه كلتا التجربتين انخفاض التكاليف مع الحفاظ على نمو النبات بشكل سليم، كان للنظام الجديد تأثير أكبر خلال فصل الربيع، حيث انخفضت التكاليف بنسبة 33%، ولكن الكفاءة انخفضت إلى 4% فقط خلال فصل الشتاء بسبب غياب الشمس بشكل شبه كامل.  التوفير الفعلي أعلى بكثير وأكد فريق البحث أن التوفير الفعلي يمكن أن يكون أعلى بكثير على أرض الواقع، حيث افترضت تجاربهم أسعارا ثابتة للكهرباء، وهو شيء لا يحدث دائما في العالم الحقيقي، حيث تتغير الأسعار بشكل مستمر، وتكون عادة أعلى بكثير في فصلي الشتاء والربيع منها في فصلي الخريف والصيف، وقام الفريق بالفعل ببرمجة النظام لحساب هذا المتغير، ويخطط لنشر بحث مستقبلي يظهر معدلات توفير وادخار أعلى بكثير.   ومع استمرار ارتفاع عدد سكان الكوكب، إذ من المتوقع أن يصل عدد سكان الأرض إلى نحو 10 مليارات نسمة في عام 2050؛ تزداد أهمية إيجاد طرق ذكية لإنتاج المزيد من الغذاء بموارد أقل، وهو ما يجعل استخدام التكنولوجيا والأنظمة الذكية في الزراعة أمرا لا مفر منه في المستقبل.  وهنا تكمن أهمية هذا البحث الذي يعد لبنة جديدة في صرح ما أصبح يعرف على نطاق واسع بالزراعة الرقمية التي تعتمد على الخوارزميات والذكاء الاصطناعي والحوسبة السحابية لإنتاج المزيد من الغذاء لتغطية حاجة البشر المتزايدة يوما بعد يوم.      Smart greenhouses are the next revolution in digital agriculture  The global commercial market size of greenhouse agriculture was estimated at $29.6 billion in 2020, and is expected to reach $50.6 billion by 2025, registering a compound annual growth rate of 11.3% during this period, according to the platform . Markets and Markets" in a recent report.  The growth of this sector is due to the increased demand for food due to the increasing population in the world year after year, in addition to climate change that affects the volume of global agricultural crop yields. Technological development and increased dependence on various digital farming methods will provide great opportunities for the growth of this vital sector for humanity In the future, as scientists and researchers from different countries of the world conduct scientific studies and agricultural research to reduce costs on the one hand and increase production on the other hand, within these increasingly widespread greenhouses around the world.  A recent study - recently published in the journal Plants - showed that the use of an intelligent control system inside a greenhouse (greenhouse) can improve lighting for cultivated plants by predicting sunlight and turning on the lights only when needed. The data showed that farmers can reduce the cost of using electricity inside these homes by up to 33% by improving the lighting systems used inside them.  Unintelligent lighting systems cost hundreds of millions of dollars On rainy or cloudy days when the sun does not set, plants are given supplemental lighting to compensate for the lack of sunlight necessary for their growth. Although effective, these lights can be expensive, ineffective, and consume large amounts of electricity.  A 2017 report from the US Department of Energy estimated that lighting systems used to grow plants inside greenhouses consume about $600 million in electricity each year.  "When LED light bulbs first appeared on the market, they gave us the opportunity to control greenhouse lighting at a level that was not possible before," said Mark Van Ersel, a professor in the College of Agricultural and Environmental Sciences at the University of Georgia.  "At that time, a lot of research was being done to improve the lighting itself, but almost no one was working on intelligent control technology in the lighting systems used at the time," he added.  "The cost of electricity used for lighting in a greenhouse is between 10 and 30% of the operating cost, and our research began with the idea that if we could reduce this cost, we could very quickly affect the efficiency and sustainability of the greenhouse," Ercel explained.  intelligent lighting system A team of researchers at the American University of Georgia has designed a new smart lighting system that can reduce electricity consumption in greenhouses without harming plants and their growth opportunities, according to what the university recently published on its platform.  Shirin Avazli, a master's student at the Faculty of Electrical Engineering, built a control system that uses smart sensors to measure current weather conditions, while doctoral student Sahand Musharfian, with the help of Professor Javad Muhammadpour Vilni, developed special algorithms for light prediction in the university's laboratories. Together, the two systems can predict how much sunlight plants need to thrive; Which allows to improve the lighting inside the greenhouses and give the plants the right amount of light.  Greenhouses are used to produce plants from fruits and vegetables mostly during the winter and spring when the sun goes down due to rain and changing weather conditions, so the team tested their system during these two growing seasons.  While both experiments showed lower costs while maintaining healthy plant growth, the new system had a greater impact during the spring, where costs were reduced by 33%, but efficiency dropped to only 4% during the winter due to the almost complete absence of sun.  The actual savings are much higher The research team confirmed that the actual savings could be much higher on the ground, as their experiments assumed fixed prices for electricity, something that does not always happen in the real world, where prices change continuously, and are usually much higher in the winter and spring than in the fall and summer. The team has already programmed the system to account for this variable, and plans to publish future research showing significantly higher savings rates.  As the planet's population continues to rise, the Earth's population is expected to reach about 10 billion people in 2050; Finding smart ways to produce more food with fewer resources is becoming increasingly important, which makes the use of technology and smart systems in agriculture inevitable in the future.  Herein lies the importance of this research, which is a new building block in the edifice of what has become widely known as digital agriculture that relies on algorithms, artificial intelligence and cloud computing to produce more food to cover the increasing need of humans day after day.

Smart greenhouses are the next revolution in digital agriculture


The global commercial market size of greenhouse agriculture was estimated at $29.6 billion in 2020, and is expected to reach $50.6 billion by 2025, registering a compound annual growth rate of 11.3% during this period, according to the platform . Markets and Markets" in a recent report.

The growth of this sector is due to the increased demand for food due to the increasing population in the world year after year, in addition to climate change that affects the volume of global agricultural crop yields. Technological development and increased dependence on various digital farming methods will provide great opportunities for the growth of this vital sector for humanity In the future, as scientists and researchers from different countries of the world conduct scientific studies and agricultural research to reduce costs on the one hand and increase production on the other hand, within these increasingly widespread greenhouses around the world.

A recent study - recently published in the journal Plants - showed that the use of an intelligent control system inside a greenhouse (greenhouse) can improve lighting for cultivated plants by predicting sunlight and turning on the lights only when needed. The data showed that farmers can reduce the cost of using electricity inside these homes by up to 33% by improving the lighting systems used inside them.

Unintelligent lighting systems cost hundreds of millions of dollars
On rainy or cloudy days when the sun does not set, plants are given supplemental lighting to compensate for the lack of sunlight necessary for their growth. Although effective, these lights can be expensive, ineffective, and consume large amounts of electricity.

A 2017 report from the US Department of Energy estimated that lighting systems used to grow plants inside greenhouses consume about $600 million in electricity each year.

"When LED light bulbs first appeared on the market, they gave us the opportunity to control greenhouse lighting at a level that was not possible before," said Mark Van Ersel, a professor in the College of Agricultural and Environmental Sciences at the University of Georgia.

"At that time, a lot of research was being done to improve the lighting itself, but almost no one was working on intelligent control technology in the lighting systems used at the time," he added.

"The cost of electricity used for lighting in a greenhouse is between 10 and 30% of the operating cost, and our research began with the idea that if we could reduce this cost, we could very quickly affect the efficiency and sustainability of the greenhouse," Ercel explained.

intelligent lighting system
A team of researchers at the American University of Georgia has designed a new smart lighting system that can reduce electricity consumption in greenhouses without harming plants and their growth opportunities, according to what the university recently published on its platform.

Shirin Avazli, a master's student at the Faculty of Electrical Engineering, built a control system that uses smart sensors to measure current weather conditions, while doctoral student Sahand Musharfian, with the help of Professor Javad Muhammadpour Vilni, developed special algorithms for light prediction in the university's laboratories. Together, the two systems can predict how much sunlight plants need to thrive; Which allows to improve the lighting inside the greenhouses and give the plants the right amount of light.

Greenhouses are used to produce plants from fruits and vegetables mostly during the winter and spring when the sun goes down due to rain and changing weather conditions, so the team tested their system during these two growing seasons.

While both experiments showed lower costs while maintaining healthy plant growth, the new system had a greater impact during the spring, where costs were reduced by 33%, but efficiency dropped to only 4% during the winter due to the almost complete absence of sun.

The actual savings are much higher
The research team confirmed that the actual savings could be much higher on the ground, as their experiments assumed fixed prices for electricity, something that does not always happen in the real world, where prices change continuously, and are usually much higher in the winter and spring than in the fall and summer. The team has already programmed the system to account for this variable, and plans to publish future research showing significantly higher savings rates.

As the planet's population continues to rise, the Earth's population is expected to reach about 10 billion people in 2050; Finding smart ways to produce more food with fewer resources is becoming increasingly important, which makes the use of technology and smart systems in agriculture inevitable in the future.

Herein lies the importance of this research, which is a new building block in the edifice of what has become widely known as digital agriculture that relies on algorithms, artificial intelligence and cloud computing to produce more food to cover the increasing need of humans day after day.

Post a Comment

Previous Post Next Post