نظام مراقبة الطقس للأراضي الزراعية الذكية في حقول أرز شياوتشان بمدينة تيانجين

خلفية المشروع

يُعد أرز شياوتشان أحد أصناف الأرز المحلية المعروفة في تيانجين، الصين. ولدعم زراعة أكثر توحيدًا واعتمادًا على البيانات، أدخلت منطقة العرض التوضيحي لأرز شياوتشان نظامًا آليًا لرصد أحوال الطقس في الأراضي الزراعية، لتوفير معلومات مستمرة عن الطقس في الحقول. وتعتمد الزراعة التقليدية غالبًا على خبرة المزارعين في تقييم الأحوال الجوية، مما يصعّب تتبع التغيرات البيئية خلال مراحل النمو الرئيسية، مثل التفريع وامتلاء الحبوب.

وفّرت Yantai Sensor نظام مراقبة يعمل بالطاقة الشمسية ويجمع بيانات درجة حرارة الهواء، والرطوبة النسبية، وسرعة الرياح، واتجاه الرياح، وهطول الأمطار، وشدة الإضاءة. وتُنقل البيانات المجمّعة إلى منصة سحابية عبر شبكة الجيل الرابع (4G) لإتاحتها عن بُعد ومراجعة السجلات التاريخية، فيما تعرض شاشة LED خارجية قراءات الطقس الآنية في موقع العرض التوضيحي، دعمًا للإدارة اليومية للحقول والعروض التوضيحية للزراعة الذكية.

موقع المشروع: بلدة شياوتشان، تيانجين، الصين
التطبيق: زراعة الأرز الذكية ورصد أحوال الطقس في الأراضي الزراعية
معايير الرصد: درجة حرارة الهواء، والرطوبة النسبية، وسرعة الرياح، واتجاه الرياح، وهطول الأمطار، وشدة الإضاءة

مشروع نظام مراقبة الطقس للأراضي الزراعية الذكية لأرز شياوتشان في تيانجين

عملية التركيب في الموقع

اختيار الموقع والتحضير للتثبيت

رُكّبت محطة الرصد في موقع ممثل للظروف داخل منطقة العرض التوضيحي لزراعة الأرز. وأثناء اختيار الموقع، راعى الفريق تخطيط الحقول المحيطة وتجنّب العوائق القريبة التي قد تؤثر في تهوية المستشعرات أو قياس الرياح أو التعرض للضوء.

اختير عمود التثبيت وملحقات التركيب للاستخدام الخارجي في بيئة حقول الأرز المغمورة بالمياه. ونظرًا إلى رخاوة التربة وارتفاع الرطوبة والتعرض المتكرر لمياه الأمطار، تطلّب التركيب أيضًا الاهتمام بثبات التثبيت وحماية الكابلات. وضُبط اتجاه اللوح الشمسي لتحسين تعرضه لأشعة الشمس ودعم إمداد المحطة بالطاقة بصورة مستقلة عن الشبكة.

تركيب محطة الطقس وشاشة LED

بعد تجهيز هيكل التثبيت، ركّب الفريق أجهزة استشعار الطقس، ومكونات الطاقة الشمسية، ومعدات جمع البيانات ونقلها، والحاوية الواقية. وأُحكمت وصلات الكابلات لمنع تسرّب الرطوبة ومياه الأمطار، والحد من مخاطر دخول المياه أثناء التشغيل الخارجي طويل الأمد.

رُكّبت شاشة المعلومات LED بشكل منفصل بجانب مسار مشاهدة الأراضي الزراعية. وتتيح شاشتها الرقمية الحمراء عالية السطوع للعاملين في الزراعة والزوار قراءة قياسات الطقس الحالية مباشرة في الموقع.

تشغيل النظام واختباره ونقل البيانات

بعد التركيب، فحص الفريق وصلات أجهزة الاستشعار، وإمدادات الطاقة، وجمع البيانات، واتصالات الجيل الرابع (4G). وشُغّل النظام واختُبر لدعم الجمع التلقائي لبيانات الطقس، وعرضها محليًا، ونقلها إلى المنصة السحابية.

بعد تشغيل النظام واختباره، أصبح بإمكان المستخدمين الاطلاع على القياسات الحالية وسجلات الطقس التاريخية عبر منصة المراقبة باستخدام جهاز كمبيوتر أو جهاز محمول. ويوفر ذلك للعاملين في الزراعة مصدرًا إضافيًا للمعلومات عند تقييم ظروف الحقول وتنظيم أنشطة زراعة الأرز.

المعدات المستخدمة

يستخدم المشروع منظومة مدمجة للرصد الآلي للطقس، مصممة للتطبيقات الخارجية في الأراضي الزراعية.

محطة الطقس الأوتوماتيكية: يدمج أجهزة استشعار لدرجة حرارة الهواء والرطوبة النسبية وسرعة الرياح واتجاهها بتأثير هول، بالإضافة إلى مقياس مطر ذي قمع متأرجح ومستشعر للضوء، لجمع المعلمات الجوية الرئيسية المطلوبة للرصد الميداني.
مستشعر سرعة الرياح: يعتمد على مبدأ القياس بتأثير هول، بنطاق قياس يتراوح بين 0 و60 م/ث، ودقة معلنة تبلغ ±(0.3 + 0.03V) م/ث.
مستشعر اتجاه الرياح: يعتمد على مبدأ القياس بتأثير هول، بنطاق قياس يتراوح بين 0 و360°، ودقة معلنة تبلغ ±3°.
نظام الطاقة الشمسية: توفر الألواح الشمسية وبطارية تخزين الطاقة الكهرباء دون الحاجة إلى اتصال مباشر بالشبكة الكهربائية.
شاشة معلومات LED خارجية: تُركّب على عمودين، وتضم حاوية من سبائك الألومنيوم مقاومة للماء وشاشة رقمية حمراء عالية السطوع لعرض قراءات الطقس الآنية.
صندوق جمع البيانات والاتصالات: يحتوي على وحدة جمع البيانات ووحدة اتصال لاسلكي بتقنية 4G لجمع القياسات ورفع البيانات إلى المنصة السحابية.
ملحقات التركيب والحماية: يدعم عمود تركيب مجلفن وكابلات مقاومة للماء ومكونات الحماية من الصواعق تركيب النظام في بيئة الأراضي الزراعية الخارجية.

تدعم منصة المراقبة عرض البيانات عن بُعد، وتصدير البيانات التاريخية، وإصدار تنبيهات بناءً على الحدود المحددة وفقًا لمتطلبات المراقبة المُعدّة.

موقع المشروع:

أبرز مميزات المشروع

مراقبة الطقس لزراعة الأرز: يجمع النظام بيانات درجة الحرارة والرطوبة والرياح وهطول الأمطار والإضاءة لمساعدة العاملين في القطاع الزراعي على متابعة التغيرات في الظروف الحقلية خلال مراحل نمو الأرز المختلفة.
التشغيل الخارجي بالطاقة الشمسية: يستخدم النظام الألواح الشمسية والبطاريات لتخزين الطاقة، مما يتيح تشغيله في المواقع الزراعية غير المتصلة مباشرة بشبكة الكهرباء.
عرض البيانات محليًا: تعرض شاشة LED الخارجية قياسات الطقس الحالية بجوار مسار الزوار، مما يتيح للعاملين في الحقل والزوار الاطلاع على معلومات المراقبة.
نقل البيانات عبر 4G: يرفع النظام القياسات المجمّعة إلى المنصة السحابية، مما يتيح للمستخدمين التحقق من البيانات الحالية ومراجعة السجلات التاريخية عن بُعد.
ملاءمة ظروف حقول الأرز: تُستخدم وصلات كابلات مقاومة للماء ومكونات تركيب واقية وهيكل تركيب خارجي للتعامل مع التعرض للرطوبة والأمطار في بيئة زراعة الأرز.
تهيئة النظام منخفض الاستهلاك للطاقة: يتراوح نطاق درجة حرارة تشغيل المعدات المحدد بين ‎-20 و80 درجة مئوية، مما يدعم المراقبة الخارجية في مختلف الظروف الموسمية.

نتائج المشروع

يوفر نظام مراقبة الطقس المكتمل قياسات حقلية مستمرة لدرجة حرارة الهواء والرطوبة النسبية وسرعة الرياح واتجاهها وهطول الأمطار وشدة الإضاءة في منطقة عرض زراعة أرز شياوتشان. وتُعرض البيانات محليًا على شاشة LED الخارجية وتُنقل إلى المنصة السحابية عبر وحدة 4G، مما يتيح للعاملين في القطاع الزراعي الوصول إلى القراءات الحالية والسجلات التاريخية دون الاعتماد كليًا على الملاحظة اليدوية.

توفر هذه السجلات مرجعًا عمليًا لمراجعة التغيرات الجوية خلال مراحل نمو الأرز المهمة وتخطيط الري والعمليات الحقلية الأخرى. كما تجعل شاشة LED نظام المراقبة جزءًا من عرض المعلومات الزراعية الموجه للجمهور في المنطقة التجريبية، مما يساعد الزوار على فهم كيفية استخدام بيانات الطقس في الزراعة الذكية.

آراء العملاء

أقرّ عميل المشروع بالقيمة العملية للنظام في رصد الأحوال الجوية للأراضي الزراعية، وسهولة الوصول إلى بيانات المراقبة عن بُعد. كما توفر شاشة LED الخارجية وسيلة مباشرة للموظفين والزوار للاطلاع على معلومات الطقس الحقلي. وأسهم الدعم الفني الذي قدمته Yantai Sensor أثناء التركيب والتشغيل التجريبي في استكمال إعداد النظام ووضع وظائف المراقبة موضع التشغيل.