في ظل التحديين المزدوجين المتمثلين في نقص المياه العالمي وانخفاض كفاءة استخدامها في الزراعة، لم تعد نماذج الري التقليدية القائمة على الخبرة أو التسلسلات الثابتة مجدية. يكمن جوهر الري الدقيق في "الإمداد عند الطلب"، وقد أصبح الإدراك الدقيق لـ"الطلب" ونقله بكفاءة العائق الرئيسي. قامت شركة هوندي بدمج مستشعرات رطوبة التربة عالية الدقة مع تقنية جمع ونقل البيانات عبر شبكة LoRaWAN واسعة النطاق ومنخفضة الطاقة، لإطلاق جيل جديد من حلول إنترنت الأشياء الذكية للري. يُحوّل هذا النظام، بكفاءة اقتصادية وموثوقية وتغطية غير مسبوقة، قرارات الري من "التخمين" إلى "الاعتماد على البيانات" بناءً على ظروف المياه الفعلية في الحقول، مما يوفر أساسًا تقنيًا متينًا للتحول الرقمي للزراعة المروية.
أولاً: تكوين النظام: رابط سلس من "نبض التربة" إلى "صنع القرار السحابي"
طبقة الإدراك: "كشاف الماء" في أعماق نظام الجذور
مستشعر رطوبة التربة متعدد الأعماق من هوندي: يُوضع في الطبقة الجذرية الأساسية للمحاصيل (على عمق 20 سم، 40 سم، 60 سم مثلاً)، ويقيس بدقة محتوى الماء الحجمي في التربة، ودرجة الحرارة، والتوصيل الكهربائي. تعكس بياناته مباشرةً "حجم الماء الصالح للشرب" في المحاصيل وتركيز محلول التربة، مما يُشكل الأساس الأمثل لتوجيه الري.
تخطيط النقاط الاستراتيجية: بناءً على الاختلافات في نسيج التربة والتضاريس وخرائط زراعة المحاصيل في الحقل، يتم تنفيذ تخطيط النقاط القائم على الشبكة أو التخطيط التمثيلي ليعكس حقًا التوزيع المكاني للمياه في جميع أنحاء الحقل.
طبقة النقل: "طريق سريع معلوماتي غير مرئي" واسع النطاق
جهاز جمع بيانات HONDE LoRa: يتصل بمستشعرات التربة، وهو مسؤول عن جمع البيانات وتغليفها ونقلها لاسلكيًا. تتيح ميزة استهلاكه المنخفض للغاية للطاقة، بالإضافة إلى ألواح الطاقة الشمسية الصغيرة، التشغيل الميداني المتواصل لمدة تتراوح بين 3 و 5 سنوات دون صيانة.
بوابة LoRaWAN: بصفتها مركزًا إقليميًا، تستقبل البيانات المرسلة من جميع أجهزة التجميع ضمن نطاق يتراوح بين 3 و15 كيلومترًا، ثم ترفعها إلى السحابة عبر شبكة الجيل الرابع/إيثرنت. يمكن لبوابة واحدة أن تغطي بسهولة آلافًا أو حتى عشرات الآلاف من الأفدنة من الأراضي الزراعية، وتكلفة نشر الشبكة منخفضة للغاية.
طبقة اتخاذ القرار والتنفيذ: حلقة مغلقة ذكية من البيانات إلى الإجراء
محرك اتخاذ قرارات الري القائم على السحابة: تقوم المنصة تلقائيًا بحساب متطلبات الري بناءً على بيانات رطوبة التربة في الوقت الفعلي، وأنواع المحاصيل ومراحل النمو، ومتطلبات التبخر المناخي (التي يمكن دمجها)، وتولد وصفات الري.
واجهات تحكم متنوعة: من خلال بروتوكولات واجهة برمجة التطبيقات أو إنترنت الأشياء، يمكنها التحكم بمرونة في معدات الري المختلفة مثل آلات الري بالرش المحورية المركزية، وصمامات الملف اللولبي للري بالتنقيط، ومحطات الضخ، مما يحقق تنفيذًا دقيقًا من حيث التوقيت والكمية والمناطق.
ثانياً: المزايا التقنية: لماذا استخدام تقنية LoRaWAN مع مستشعر رطوبة التربة؟
مسافة طويلة للغاية وتغطية قوية: تتمتع تقنية LoRa بمزايا اتصال كبيرة في الأراضي الزراعية المفتوحة، مع مسافة إرسال طويلة بقفزة واحدة، مما يحل مشكلة تغطية الإشارة بشكل مثالي في مساحات واسعة من الأراضي الزراعية دون الحاجة إلى معدات ترحيل باهظة الثمن.
انخفاض استهلاك الطاقة وتكاليف التشغيل والصيانة بشكل كبير: تكون عقد الاستشعار في حالة "سكون" في الغالبية العظمى من الوقت، ولا تستيقظ إلا بضع مرات في اليوم لإرسال البيانات، مما يتيح لنظام إمداد الطاقة الشمسية العمل بثبات حتى في الطقس الممطر المستمر، وتحقيق تشغيل "استهلاك طاقة صفري" تقريبًا ونشر "بدون أسلاك"، وتقليل التكلفة الإجمالية للملكية بشكل كبير.
الكثافة العالية والسعة الكبيرة: تدعم شبكة LoRaWAN الوصول إلى عدد هائل من الأجهزة الطرفية، مما يسمح بنشر أجهزة الاستشعار في الحقل بكثافة معقولة، وبالتالي تحديد التباين المكاني لرطوبة التربة بدقة ووضع الأساس للري المتغير.
موثوقية فائقة: يعمل في نطاق التردد الفرعي غير المرخص (Sub-GHz)، ولديه قدرة قوية على مقاومة التداخل واختراق إشارة جيد، ويمكنه التعامل بثبات مع البيئات المعقدة مثل تغيرات الغطاء النباتي وهطول الأمطار خلال موسم نمو المحاصيل.
ثالثًا: سيناريوهات التطبيق الأساسية واستراتيجيات الري الدقيق
الري التلقائي الذي يتم تشغيله عند تجاوز عتبة معينة
الاستراتيجية: تحديد حدين أدنى وأعلى لمحتوى رطوبة التربة لمختلف المحاصيل وفي مراحل نموها المختلفة. عندما يستشعر النظام أن محتوى الرطوبة أقل من الحد الأدنى، يُصدر تلقائيًا أمرًا بفتح صمام الري في المنطقة المعنية. ويُغلق الصمام تلقائيًا عند بلوغ الحد الأعلى.
القيمة: ضمان الحفاظ على نسبة الرطوبة في منطقة جذور المحاصيل ضمن النطاق المثالي، وتجنب الإجهاد الناتج عن الجفاف والفيضانات، وتحقيق "تجديد المياه عند الطلب"، مما يمكن أن يوفر ما معدله 25-40% من المياه.
2. الري المتغير بناءً على التباين المكاني
الاستراتيجية: من خلال تحليل البيانات الواردة من أجهزة الاستشعار المرتبة على شكل شبكة، يتم إنشاء خريطة توزيع مكاني لرطوبة التربة في الحقل. وبناءً على ذلك، يقوم النظام بتشغيل معدات الري ذات الوظائف المتغيرة (مثل آلات الري المحورية المركزية VRI) لزيادة الري في المناطق الجافة وتقليله أو إيقافه في المناطق الرطبة.
القيمة: تحسين تجانس المياه بشكل كبير في جميع أنحاء الحقل، والقضاء على "قصور" المحصول الناتج عن عدم انتظام نسيج التربة، وتحقيق زيادة متوازنة في الإنتاج مع الحفاظ على المياه، وتحسين كفاءة استخدام المياه بأكثر من 30٪.
3. الإدارة الذكية المتكاملة للمياه والأسمدة
الاستراتيجية: دمج البيانات من أجهزة استشعار الموصلية الكهربائية للتربة لرصد التغيرات في ملوحة التربة بعد الري. أثناء الري، وبناءً على الاحتياجات الغذائية للمحاصيل وقيمة الموصلية الكهربائية للتربة، يتم التحكم بدقة في نسبة وتوقيت حقن الأسمدة لتحقيق "التكامل بين الماء والأسمدة".
القيمة: منع تلف الأملاح وتسرب العناصر الغذائية الناتج عن الإفراط في التسميد، وزيادة معدل استخدام الأسمدة بنسبة 20-30%، وحماية صحة التربة.
4. تقييم أداء أنظمة الري وتحسينها
الاستراتيجية: يمكن للمراقبة المستمرة للتغيرات الديناميكية لرطوبة التربة على أعماق مختلفة قبل وأثناء وبعد الري أن تقيّم بدقة عمق التسرب وتجانسه وكفاءة الري.
القيمة: تشخيص المشاكل الموجودة في نظام الري (مثل انسداد الفوهات، وتسرب الأنابيب، والتصميم غير المعقول)، والعمل باستمرار على تحسين نظام الري لتحقيق إدارة فعالة لنظام الري نفسه.
رابعاً: التغييرات الأساسية التي أحدثها النظام
من "الري في الوقت المناسب" إلى "الري عند الطلب": يتغير أساس اتخاذ القرار من الوقت التقويمي إلى الاحتياجات الفسيولوجية الحقيقية للمحاصيل، مما يحقق التوزيع الأمثل لموارد المياه.
من "الفحص اليدوي" إلى "الاستشعار عن بعد": يمكن للمديرين الحصول على فهم شامل لظروف رطوبة التربة في جميع الحقول من خلال الهواتف المحمولة أو أجهزة الكمبيوتر، مما يقلل بشكل كبير من كثافة العمل ويحسن كفاءة الإدارة.
من "الري الموحد" إلى "المتغيرات الدقيقة": إن الاعتراف بالتباين المكاني في الحقل وإدارته لتحويل الري من الري الواسع إلى الري الدقيق يتماشى مع الجوهر الأساسي للزراعة الدقيقة الحديثة.
من "الهدف الوحيد المتمثل في الحفاظ على المياه" إلى "التآزر متعدد الأهداف لزيادة الإنتاج وتحسين الجودة وحماية البيئة": فبينما يضمن ذلك الحالة المائية المثلى للمحاصيل لتعزيز زيادة الإنتاج وتحسين الجودة، فإنه يقلل من التسرب العميق والجريان السطحي، ويقلل من خطر التلوث الزراعي غير المحدد المصدر.
خامساً: دراسة حالة تجريبية: معجزة قائمة على البيانات في ترشيد استهلاك المياه وزيادة الإنتاج
في مزرعة دائرية للريّ بالرشّ مساحتها 850 فدانًا في الغرب الأوسط الأمريكي، قام مديرو المزرعة بنشر شبكة HONDE LoRaWAN لمراقبة رطوبة التربة وربطها بنظام VRI الخاص بنظام الريّ المحوري المركزي. بعد تشغيل النظام لموسم زراعي واحد، تبيّن أن حوالي 30% من مساحة الحقل تعاني من ضعف شديد في قدرتها على الاحتفاظ بالماء، وذلك بسبب عدم تجانس رملية التربة.
النموذج التقليدي: الري الموحد في جميع أنحاء المنطقة، وعدم كفاية المياه في المناطق القاحلة، وتسرب المياه العميقة في المناطق الرملية.
الوضع المتغير الذكي: يقوم النظام بتوجيه الرشاش لتقليل حجم رذاذ الماء تلقائيًا عند المرور عبر المناطق الرملية وزيادته عند المرور عبر المناطق ذات القدرة الضعيفة على الاحتفاظ بالماء.
النتيجة: على الرغم من انخفاض إجمالي مياه الري بنسبة ٢٢٪ طوال فترة النمو، ارتفع متوسط محصول الذرة في الحقل بنسبة ٨٪، وذلك بفضل زوال "نقاط انخفاض المحصول" الناجمة عن الإجهاد الناتج عن الجفاف. وقد ساهمت الفوائد الاقتصادية المباشرة الناتجة عن ترشيد استهلاك المياه وزيادة الإنتاج في استرداد كامل تكلفة الاستثمار في النظام خلال عام واحد.
خاتمة
لا شك أن مستقبل الزراعة المروية سيقوده الذكاء الرقمي. وقد نجح نظام HONDE الذكي لمراقبة رطوبة التربة، القائم على تقنية LoRaWAN، بفضل مزاياه البارزة من حيث التغطية الواسعة، واستهلاك الطاقة المنخفض، والموثوقية العالية، وسهولة النشر، في حلّ المشكلات الأساسية المتمثلة في "عدم دقة القياس، وعدم القدرة على نقل البيانات، وعدم القدرة على التحكم بدقة" في تطبيق الري الدقيق على نطاق واسع. فهو أشبه بنسج "شبكة عصبية" للأراضي الزراعية لاستشعار نبضات الماء، مما يُمكّن كل قطرة ماء من التحرك حسب الحاجة والتوصيل بدقة متناهية. لا يُعد هذا مجرد ابتكار تقني، بل ثورة نموذجية في إدارة الري. فهو يُشير إلى أن الإنتاج الزراعي قد انتقل رسميًا من الاعتماد على هطول الأمطار الطبيعية والري بالغمر المكثف إلى عصر الري الذكي والدقيق القائم على بيانات التربة الآنية في جميع أنحاء المنطقة، مما يوفر حلاً عصريًا قابلاً للتكرار والتوسع لضمان الأمن المائي والغذائي العالمي.
نبذة عن هوندي: بصفتها شركة رائدة في مجال إنترنت الأشياء الزراعية وإدارة المياه الذكية، تُكرّس هوندي جهودها لدمج أنسب تقنيات الاتصال مع تقنيات الاستشعار الزراعي الدقيقة لتزويد عملائها بحلول ري ذكية متكاملة، بدءًا من الاستشعار ونقل البيانات وصولًا إلى اتخاذ القرارات والتنفيذ. ونحن نؤمن إيمانًا راسخًا بأنّ تزويد كل قطرة ماء بالبيانات هو السبيل الأمثل لتحقيق التنمية الزراعية المستدامة.
للحصول على مزيد من المعلومات حول أجهزة استشعار التربة، يرجى الاتصال بشركة Honde Technology Co., LTD.
واتساب: +86-15210548582
Email: info@hondetech.com
موقع الشركة الإلكتروني:www.hondetechco.com
تاريخ النشر: 15 ديسمبر 2025