يُعرَّف الري بأنه التطبيق الاصطناعي للمياه على الأرض أو التربة. يمكن استخدام عملية الري لزراعة المحاصيل الزراعية خلال فترة هطول الأمطار غير الكافية وللمحافظة على المناظر الطبيعية. يقوم نظام الري الآلي بتشغيل النظام دون الحاجة إلى مشاركة يدوية من الأشخاص. يتم أتمتة كل نظام ري مثل الري بالتنقيط والرش والسطح بمساعدة أجهزة الكترونية وأجهزة الكشف مثل الكمبيوتر ، توقيت وأجهزة الاستشعار والأجهزة الميكانيكية الأخرى.
نظام ري آلي
يقوم نظام الري الآلي بالعمل بكفاءة عالية وله تأثير إيجابي على المكان الذي يتم تركيبه فيه. بمجرد تركيبه في المجال الزراعي ، يصبح توزيع المياه على المحاصيل والمشاتل سهلاً ولا يتطلب أي دعم بشري لأداء العمليات بشكل دائم. في بعض الأحيان ، يمكن أيضًا إجراء الري التلقائي باستخدام الأجهزة الميكانيكية مثل الأواني الفخارية أو نظام الري بالزجاجة. من الصعب جدًا تنفيذ أنظمة الري لأنها باهظة الثمن ومعقدة في تصميمها. من خلال أخذ بعض النقاط الأساسية في الاعتبار من دعم الخبراء ، قمنا بتنفيذ بعض المشاريع على نظام الري الآلي باستخدام تقنيات مختلفة.
في هذا المقال ، نصف حوالي ثلاثة أنواع من أنظمة الري التي تعمل بشكل آلي وكل نظام هو تطور عن السابق حيث ننتقل من النظام الأول إلى التالي وهكذا.
1. نظام الري الآلي لاستشعار محتوى رطوبة التربة
دائرة نظام الري الأوتوماتيكي بواسطة www.edgefxkits.com
يهدف نظام الري الأوتوماتيكي في مشروع استشعار رطوبة التربة إلى تطوير نظام ري يعمل على تشغيل المضخات الغاطسة أو إيقاف تشغيلها باستخدام المرحلات لتنفيذ هذا الإجراء على استشعار محتوى الرطوبة في التربة. الميزة الرئيسية لاستخدام نظام الري هذا هو تقليل التدخل البشري وضمان الري المناسب.
يعمل Microcontroller ككتلة رئيسية للمشروع بأكمله ، ويتم استخدام كتلة إمداد الطاقة لتزويد الطاقة بجهد 5 فولت للدائرة بأكملها بمساعدة محول ، دائرة مقوم الجسر ومنظم الجهد. ال 8051 متحكم مبرمج بطريقة تستقبل إشارة الإدخال من مادة الاستشعار التي تتكون من مقارن لمعرفة الظروف المتغيرة للرطوبة في التربة. يعمل OP-AMP الذي يستخدم كمقارن كواجهة بين مادة الاستشعار والميكروكونترولر لنقل ظروف الرطوبة للتربة ، أي الوزن ، الجفاف ، إلخ.
مخطط كتلة للري المستند إلى محتوى رطوبة التربة
بمجرد أن يحصل المتحكم الدقيق على البيانات من مادة الاستشعار - فإنه يقارن البيانات كما تمت برمجتها بطريقة ما ، والتي تولد إشارات الإخراج وتنشط المرحلات لتشغيل المضخة الغاطسة. يتم ترتيب الاستشعار بمساعدة قضيبين معدنيين صلبين يتم إدخالهما في الحقل الزراعي على مسافة ما. يتم ربط الوصلات المطلوبة من هذه القضبان المعدنية بوحدة التحكم للتحكم في تشغيل المضخة وفقًا لمحتوى رطوبة التربة.
يمكن تحسين نظام الري الأوتوماتيكي هذا باستخدام تقنية متقدمة تستهلك الطاقة الشمسية من الألواح الشمسية .
2. نظام الري الآلي بالطاقة الشمسية
دائرة نظام الري الآلي بالطاقة الشمسية بواسطة www.edgefxkits.com
في الشكل أعلاه ، الطاقة من المرافق مطلوبة لتشغيل النظام. كامتداد للنظام المذكور أعلاه ، يستخدم هذا النظام الألواح الشمسية لتشغيل الدائرة. في المجال الزراعي ، يعد الاستخدام الصحيح لطريقة الري الأوتوماتيكي أمرًا حيويًا للغاية بسبب بعض أوجه القصور في العالم الحقيقي مثل ندرة مياه خزان الأراضي وندرة هطول الأمطار. ينخفض منسوب المياه (منسوب المياه الجوفية) بسبب الاستخراج المستمر للمياه من الأرض ، مما يؤدي تدريجياً إلى ندرة المياه في المناطق الزراعية وتحويلها ببطء إلى أراضي قاحلة.
في نظام الري أعلاه ، يتم استخدام الطاقة الشمسية المولدة من الألواح الشمسية لتشغيل مضخة الري. تتكون الدائرة من مستشعرات الرطوبة التي تم إنشاؤها باستخدام OP-AMP IC . يتم استخدام OP-AMP كمقارنات. يتم إدخال سلكين نحاسيين صلبين في التربة لمعرفة ما إذا كانت التربة رطبة أو جافة. أ دائرة تحكم الشحن يستخدم لشحن الخلايا الكهروضوئية لتزويد الطاقة الشمسية للدائرة بأكملها.
مخطط كتلة نظام الري الآلي بالطاقة الشمسية
يتم استخدام مستشعر الرطوبة لاستشعار حالة التربة - لمعرفة ما إذا كانت التربة رطبة أو جافة ، ثم يتم إرسال إشارات الإدخال إلى متحكم 8051 ، الذي يتحكم في الدائرة بأكملها. ال متحكم مبرمج باستخدام برنامج KEIL . عندما تكون حالة التربة 'جافة' ، يرسل الميكروكونترولر الأوامر إلى سائق التتابع ويتم تشغيل المحرك وتوفير المياه للحقل. وإذا تبللت التربة ، يتم إيقاف تشغيل المحرك.
تعمل الإشارات التي يتم إرسالها من المستشعرات إلى وحدة التحكم الدقيقة من خلال إخراج المقارنة تحت سيطرة برنامج يتم تخزينه في ذاكرة القراءة فقط الخاصة بالمتحكم الدقيق. تعرض شاشة LCD حالة المضخة (قيد التشغيل أو الإيقاف) الموصولة بوحدة التحكم الدقيقة.
يمكن تحسين نظام الري الأوتوماتيكي هذا باستخدام تقنية GSM للتحكم في عملية تبديل المحرك.
3. نظام الري الأوتوماتيكي GSM
في الوقت الحاضر يكافح المزارعون بشدة في الحقول الزراعية على مدار الساعة. يقومون بعملهم الميداني في قسم الصباح ويرقون أراضيهم أثناء الليل بفترات متقطعة. أصبحت مهمة ري الحقول صعبة للغاية بالنسبة للمزارعين بسبب عدم انتظام عملهم وإهمالهم من جانبهم لأنهم أحيانًا يقومون بتشغيل المحرك ثم ينسون الإغلاق مما قد يؤدي إلى هدر المياه. وبالمثل ، فقد نسوا تشغيل نظام الري ، مما يؤدي مرة أخرى إلى إتلاف المحاصيل. للتغلب على هذه المشكلة ، قمنا بتطبيق تقنية جديدة باستخدام تقنية GSM ، وهو موضح أدناه.
نظام ري أوتوماتيكي قائم على GSM
نظام الري الأوتوماتيكي القائم على GSM هو مشروع نحصل فيه على تحديث حالة العملية المنفذة في الحقول الزراعية عبر الرسائل القصيرة بمساعدة مودم GSM. يمكننا أيضًا إضافة أنظمة أخرى مثل شاشات LCD وكاميرا الويب وغيرها أجهزة تحكم ذكية . في هذا المشروع ، نستخدم مصابيح LED لغرض الإشارة.
في هذا المشروع ، نستخدم مستشعر رطوبة التربة الذي يستخدم لاستشعار مستوى الرطوبة في - لمعرفة ما إذا كانت جافة أم رطبة. يتم توصيل مستشعر الرطوبة بالمتحكم الدقيق. يتم إرسال إشارات بيانات الإدخال من مستشعر الرطوبة إلى وحدة التحكم الدقيقة وبناءً على ذلك يقوم بتنشيط محرك بتيار مستمر ويقوم بتشغيل المحرك بمساعدة سائق محرك. بعد أن تصبح التربة رطبة ، يتم إيقاف تشغيل المحرك تلقائيًا. يمكن معرفة حالة الحقول الزراعية من إشارة الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) أو من خلال الرسالة المرسلة إلى مودم GSM الموجود في الميدان. في نفس الوقت ، من الممكن إرسال رسائل عبر الهاتف المحمول إلى عدة من خلال مودم GSM. وبالتالي ، يمكن التحكم في محرك الري باستخدام مودم محمول و GSM.
هذه هي أنظمة الري الثلاثة التي تستخدم تقنيات مختلفة ، وهي مفيدة للأشخاص الذين يعملون بجد في المجالات الزراعية.
