ما هي أجهزة الاستشعار المستخدمة في أنظمة الري الذكية؟

يُعدّ الماء مورداً أساسياً في تنسيق الحدائق المنزلية والزراعة. غالباً ما تستخدم أنظمة الري التقليدية، التي تعمل بمؤقتات ثابتة، كميات من الماء تفوق الحاجة، مما يؤدي إلى الهدر وارتفاع تكاليف المياه. أما أنظمة الري الذكية، فتُعالج هذه المشكلة باستخدام بيانات المستشعرات الآنية لتحسين استخدام المياه بكفاءة.

تُمكّن أنظمة الري الذكية من التحكم الحاسوبي لتخصيص جداول الري وفقًا للظروف الجوية ونوع التربة والبيئة. وتتميز هذه الأنظمة بديناميكيتها العالية تجاه هطول الأمطار ورطوبة التربة والرياح وتغيرات درجات الحرارة، على عكس أنظمة الري التقليدية ذات الجداول الزمنية الثابتة. وهذا يُسهم في نمو النباتات بشكل صحي ويُقلل بشكل كبير من استهلاك المياه.

نظراً لتزايد الحاجة إلى إدارة مستدامة للمياه، يجب تطبيق تقنيات الري الذكية في المناطق الحضرية والزراعة. وتشير جامعة فلوريدا (IFAS) إلى أن الري الذكي يوفر ما يصل إلى 50% من المياه المستخدمة في المنازل.

أجهزة الاستشعار الرئيسية في أنظمة الري الذكية

تعتمد أنظمة الري الذكية على مجموعة من أجهزة الاستشعار التي تراقب الظروف البيئية والتربة. وتؤدي هذه الأجهزة وظائف محددة، وتتعاون فيما بينها لتوفير كميات المياه المثلى للنباتات دون هدر.

1. أجهزة استشعار المطر

وظيفة:   تُستخدم أجهزة استشعار المطر لقياس كمية الأمطار وإغلاق نظام الري مؤقتًا لمنع الري غير الضروري.

كيفية عملها: تُوضع مستشعرات المطر على سطح المنزل أو في الحديقة. عند استشعارها لهطول الأمطار، تُرسل إشارة إلى وحدة التحكم في الري إما لإيقاف الري أو عدم إيقافه حتى يحين الوقت الذي تُحدد فيه ظروف التربة حاجتها إلى الماء.

فوائد:

• أثناء هطول الأمطار، وفي حالة الهدر، وفر المزيد من الماء.
• انخفاض تآكل التربة وجريانها السطحي.
• يطيل عمر معدات الري من خلال الاستخدام غير المبرر.

رؤى البيانات: وفقًا لجامعة فلوريدا IFAS، يمكن توفير 3 من أصل 10 مياه تستخدم في ري المناظر الطبيعية السكنية من خلال استخدام أجهزة استشعار المطر، وخاصة في المناطق التي تهطل فيها الأمطار بغزارة.

2. مجسات رطوبة التربة

الوظيفة: مستشعرات رطوبة التربة يُحدد هذا النظام كمية الماء الحجمية في التربة، ويُوجه نظام الري لري التربة حيثما دعت الحاجة.

أنواع أجهزة استشعار رطوبة التربة:

• تقنية قياس الانعكاس الزمني (TDR): تم تحديد محتوى الماء عن طريق قياس مخزون الماء في التربة. تتميز أجهزة استشعار TDR بدقة عالية حتى في التربة ذات القوام المتفاوت.
• تقنية قياس الانعكاس في المجال الترددي (FDR): تقيس رطوبة التربة باستخدام مسبار سعوي. تتميز مستشعرات FDR بسرعة القياس وانخفاض تكلفتها، إلا أنها أقل دقة في التربة غير المتجانسة.

فوائد:

• يتجنب الإفراط في الري وقلة الري.
• يضمن مستوى مثالياً من رطوبة التربة لضمان صحة ونمو النباتات.
• تشير دراسة أجرتها جامعة ولاية أوكلاهوما إلى أن المياه توفر ما بين 20 و 50 بالمائة من المياه.

نصيحة عملية: في الحقول أو الحدائق الكبيرة، قد يكون من الضروري استخدام أجهزة استشعار رطوبة التربة المختلفة لمراعاة الاختلافات في نوع التربة وانحداراتها.

3. أجهزة استشعار الرياح

الوظيفة: تقيس أجهزة استشعار الرياح سرعة الرياح واتجاهها لتجنب الري في الرياح العاتية، مما قد يؤدي إلى فيضان المياه وتبخرها.

فوائد:

• توزيع المياه على المواقع المستهدفة.
• يحد من هدر المياه من خلال التبخر.
• يمنع ميل الرياح إلى ري النباتات الحساسة بشكل غير متساوٍ.

حالة الاستخدام: تعتبر أجهزة استشعار الرياح قابلة للتطبيق بشكل خاص في المناطق الريفية المفتوحة، مثل ملاعب الجولف أو المزارع، حيث يتم نشر رشاشات الري.

4. مستشعرات التدفق

الوظيفة: تُستخدم أجهزة استشعار التدفق لقياس معدل تدفق المياه في نظام الري. وهي تكشف عن أخطاء مثل تسرب المياه، وانفجار أنابيب المياه، أو الاستخدام غير الفعال للمياه.

فوائد:

• يوفر إشعارات فورية عن الأعطال في النظام.
• يضمن نظامًا متساويًا لإمدادات المياه.
• يدعم الصيانة الوقائية لتجنب تكاليف الصيانة الباهظة.

رؤية البيانات: تُستخدم أجهزة استشعار التدفق لضمان الكفاءة في شبكات الري الكبيرة لأنها تحدد التسريبات التي من شأنها أن تتسبب بدورها في فقدان آلاف اللترات من المياه يوميًا.

5. أجهزة استشعار التجميد

الوظيفة: تراقب أجهزة استشعار التجمد درجات الحرارة وتمنع الري في حالة التجمد. قد يتسبب الماء المضاف إلى التربة أو النباتات المتجمدة في حدوث أضرار وتكوّن الجليد.

فوائد:

• يحمي الغطاء النباتي في فصل الشتاء.
• يقضي على المياه المهدرة التي لا تستطيع اختراق التربة المتجمدة.
• يمنع انضغاط التربة بسبب الجليد.

التطبيق: تتطلب المناخات الباردة التي غالباً ما تشهد صقيعاً أو المحاصيل المستهدفة الحساسة جداً للظروف الباردة استخدام أجهزة استشعار مجمدة.

مقارنة تقنيات استشعار رطوبة التربة

مصدر الجدول: مقتبس من قسم الإرشاد بجامعة ولاية أوكلاهوما وجامعة فلوريدا IFAS.

سير عمل نظام الري الذكي

يعتمد نظام الري الذكي الفعال على سير عمل واضح، مصمم لتحسين الأداء.

• جمع البيانات : للحصول على بيانات في الوقت الفعلي تتعلق برطوبة التربة، وهطول الأمطار، والرياح، ودرجة الحرارة، توجد أجهزة استشعار تقوم باكتشاف هذه البيانات.
• تحليل البيانات: تتم معالجة معلومات المستشعر من خلال وحدة التحكم في الري/التطبيق لتحديد متطلبات الري.
• اتخاذ القرار: سيقوم النظام بحساب برامج الري المناسبة لنوع التربة ونوع النبات وتوقعات الطقس.
• توصيل المياه: تُستخدم الصمامات لتوفير الكمية المطلوبة من المياه لكل منطقة.
• المراقبة والتنبيهات: تقوم أجهزة استشعار التدفق وأجهزة التشخيص بإبلاغ المستخدمين عن الأعطال أو الاستخدام غير الطبيعي للمياه أو أعطال الآلات.

فوائد توفير المياه

أثبت استخدام أجهزة استشعار الري في نظام الري الذكي أنه يتمتع بميزة بيئية واقتصادية.

• الحدائق المنزلية: قد توفر الأنظمة الذكية ما بين 30 إلى 50% من المياه عن طريق التخلص من دورات الري غير الضرورية (جامعة فلوريدا IFAS).
• الحقول الزراعية : إن تطبيق قطرات الماء بدقة من خلال أجهزة استشعار رطوبة التربة يوفر 20-40% من استخدام المياه دون فقدان أو انخفاض في إنتاجية المحاصيل (إرشاد ولاية أوكلاهوما).
• توفير التكاليف: انخفاض استهلاك المياه والطاقة.

كما أن الأنظمة الذكية تستخدم كميات أقل من المياه وتكون أقل ضرراً على البيئة من خلال تكييف الري بناءً على الاحتياجات الحقيقية للنباتات بدلاً من الوقت، مما يؤدي إلى إنتاج تربة ومحاصيل غير صحية وغير منتجة.

الأسئلة الشائعة

• كم عدد أجهزة استشعار رطوبة التربة التي أحتاجها لفناء منزلي؟

في معظم المناطق السكنية، يلزم وجود جهاز استشعار واحد أو اثنين لمنطقة الري. أما الأراضي الأكبر حجماً أو المناطق ذات التربة غير المتجانسة فقد تحتاج إلى أجهزة استشعار أكثر تخصصاً.

• هل يمكنني إضافة مستشعرات ذكية إلى مؤقت الري الحالي؟

نعم. يمكن تركيب العديد من أجهزة الاستشعار على نظام الري التقليدي باستخدام وحدة تحكم ذكية. وهذا من شأنه أن يمكّن المؤقتات الحالية من تغيير جداول الري بناءً على معلومات أجهزة الاستشعار.

• ما الفرق بين أجهزة استشعار التربة بتقنية TDR وتقنية FDR؟

تتميز مستشعرات TDR بدقة عالية وتناسب أنواع التربة المختلفة. أما مستشعرات FDR فتتميز بسرعة أعلى، وسعر أقل، ويمكن استخدامها في تنسيق الحدائق السكنية أو التجارية.

• ما مقدار المياه التي يمكن لأجهزة الاستشعار توفيرها؟

بحسب نوع التربة والطقس وتصميم المناظر الطبيعية، يمكن لنظام الري الذكي بالرش أن يستهلك ما بين 20% و50% من المياه. وتُحقق المناطق ذات الأمطار والرياح غير المتوقعة وفورات أكبر.

خاتمة

يشهد استخدام المياه في الحدائق والمروج والمزارع تحولاً جذرياً مع استخدام أنظمة الري المتطورة. وتُستخدم جميع أجهزة استشعار الري هذه، إلى جانب أجهزة استشعار المطر ورطوبة التربة والرياح وتدفق المياه والتجمد، لضمان إدارة موثوقة للمياه.

ينبغي مراعاة العوامل التالية عند اختيار أجهزة الاستشعار: نوع التربة، ومساحة الأرض، والمناخ، وأهداف الري. تُعدّ أجهزة استشعار التربة بتقنية TDR وFDR مفيدة، لكن أجهزة الاستشعار البيئية، بما في ذلك أجهزة استشعار المطر والرياح، تُعتبر إضافات قيّمة للنظام لتحقيق تحكم كامل.

تُساهم أنظمة الري الذكية في توفير المال من خلال الحد من هدر المياه وخفض فواتير الخدمات، مع دعم ممارسات تنسيق الحدائق الصديقة للبيئة والمستدامة. بفضل حلول الري الآلية والفعّالة، يُمكن لأصحاب المنازل والمزارعين الحفاظ على حدائق صحية بكل سهولة. تفضلوا بزيارة شركة ريكا سينسورز اليوم واكتشفوا قوة أحدث تقنيات استشعار الري.