특히 토양의 상태를 모니터링하는 것은 농부들이 보다 효율적으로 물을 사용하는 데 도움이 되는 큰 잠재력을 가지고 있다. 센서를 관개 시스템에 무선으로 통합하여 토양 수분 수준을 실시간으로 인식할 수 있습니다. 연구에 따르면 이 전략은 농지에서 일상적인 작업을 방해하지 않고 관개 수요를 20%에서 72%까지 줄일 수 있음을 시사합니다.

농업용 사물의 인터넷이란?

중동이나 북아프리카 등의 건조지대에서도 효율적인 물관리로 농업이 가능합니다. 그러나 기후변화로 인한 극단적인 기상현상은 이를 어렵게 만든다. 지난 20년간 미국 서부에서 반복된 가뭄과 산불 등의 재해로 인해 수십억 달러의 작물이 손실되었습니다.

물 전문가들은 수십 년 동안 물 관리와 관개 결정에 정보를 제공하기 위해 토양 수분을 측정해 왔습니다. 자동화된 기술은 원격지의 생산 현장에서 토양 수분을 수동으로 읽는 것이 어렵기 때문에 휴대용 토양 수분 도구를 대체했습니다.

지난 10년 동안 무선 데이터 수집 기술을 통해 토양 수분 데이터에 실시간으로 액세스할 수 있어 물 관리 의사결정이 개선되었습니다. 이러한 기술은 공공 안전, 도시 인프라 모니터링 및 식품 안전에 있어서도 많은 고급 IoT 애플리케이션을 가질 수 있습니다.

Agricultural Internet of Things는 라디오, 안테나 및 센서 네트워크로, 필드의 작물과 토양에 대한 정보를 실시간으로 수집합니다. 데이터 수집을 용이하게 하기 위해 이 센서와 안테나는 무선으로 농기구와 상호 연결되어 있습니다. Ag-IoT는 농지 상태를 감지하고 그에 따른 조치를 제안하며 농업 기계에 명령을 보낼 수 있는 완벽한 프레임워크입니다.

토양 수분 센서나 온도 센서 등의 장치를 현장에서 상호 연결함으로써 관개 시스템을 제어하고 절수를 자율적으로 실시할 수 있습니다. 이 시스템은 관개를 예약하고 환경 조건을 모니터링하며 씨앗 재배자와 비료 살포기와 같은 농업 기계를 제어할 수 있습니다. 다른 응용 프로그램에는 토양의 영양 수준 추정 및 해충 식별 등이 있습니다.

네트워크를 지중화하는 과제

무선 데이터 수집은 농부들이 물을 보다 효율적으로 사용하는 데 도움이 될 가능성이 있지만, 이러한 구성 요소를 땅에 놓는 데는 어려움이 있습니다. 예를 들어, Purdue ENT Lab은 센서 데이터를 전송하는 안테나가 토양에 묻혀 있으면 그 동작 특성이 토양의 습도에 따라 크게 달라지는 것을 발견했습니다. 나의 새로운 책 “Signals in the Soil”에서는 이것이 어떻게 일어나는지 설명합니다.

농업 종사자는 밭에서 무거운 기계를 사용하기 때문에 손상을 피하기 위해 안테나를 충분히 깊게 묻어야합니다. 토양이 젖으면 습기가 센서 네트워크와 제어 시스템 간의 통신에 영향을 미칩니다. 토양의 수분은 신호 에너지를 흡수하고 시스템이 전송하는 신호를 약화시킵니다. 밀도가 높은 토양도 신호 전송을 차단합니다.

작동 주파수와 시스템 대역폭을 변경하여 지하 통신에 대한 토양의 영향을 줄이는 이론 모델과 안테나를 개발했습니다. 이 안테나를 사용하면 토양의 최상층에 위치한 센서가 축구장 2개보다 긴 650피트(200미터) 거리에 있는 관개 시스템에 실시간 토양 상태 정보를 제공할 수 있습니다.

토양의 무선 통신을 개선하기 위해 내가 개발 한 또 다른 해결책은 지향성 안테나를 사용하여 신호 에너지를 원하는 방향으로 집중시키는 것입니다. 에너지를 공중으로 향하는 안테나는 장거리 무선 지하 통신에도 사용할 수 있습니다.

Ag-IoT의 다음은

Ag-IoT가 성숙함에 따라 사이버 보안은 점점 더 중요 해지고 있습니다. 팜의 네트워크에는 전송할 정보를 보호하기 위한 고급 보안 시스템이 필요합니다. 또한 연구자와 농업 보급원이 여러 농장의 정보를 통합할 수 있는 솔루션도 필요합니다. 이러한 방식으로 데이터를 집계함으로써 재배자의 프라이버시를 보호하면서 물 사용과 같은 문제에 대한 보다 정확한 결정을 내릴 수 있습니다.

이러한 네트워크는 기온, 강우량, 바람 등 다양한 지역의 조건에도 적응해야 합니다. 계절 변화와 작물 성장주기에 따라 Ag-IoT 장비의 작동 조건이 일시적으로 변경될 수 있습니다. 클라우드 컴퓨팅 및 머신러닝을 사용하면 과학자는 Ag-IoT가 주변 환경의 변화에 ​​대응할 수 있도록 지원할 수 있습니다.

마지막으로 고속 인터넷 액세스 부족은 많은 지역 사회에서 여전히 문제가 되고 있습니다. 예를 들어, 많은 연구자들은 무선 지하 센서를 중앙 피벗 관개 시스템에 Ag-IoT와 통합했지만 고속 인터넷 액세스가없는 농부는 이러한 기술을 도입 할 수 없습니다.

위성 기반 네트워크 연결을 Ag-IoT와 통합하면 광대역 연결을 아직 사용할 수 없는 연결되지 않은 농장을 지원할 수 있습니다. 연구원은 무인 항공기를 사용하는 자동차 및 모바일의 Ag-IoT 플랫폼도 개발하고 있습니다. 이러한 시스템은 현장에서 지속적인 연결을 제공하여 더 많은 농부들이 더 많은 곳에서 디지털 기술에 액세스할 수 있도록 합니다.

Abdul Salam은 파듀 대학의 컴퓨터 및 정보 기술 조교수입니다.

이 기사는에서 전재되었습니다. 대화 크리에이티브 커먼즈 라이센스하에. 원래 기사를 읽으십시오.

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