Muhammad al xorazmiy nomidagi toshkent axborot texnalogiyalari universiteti

1.3. IoT ning issiqxona tizimlarida qoʻllanilishini tahlil qlish.

Iqlimning tez o‘zgarishi, aholi sonining ko‘payishi va ekin maydonlarining qisqarishi barqaror qishloq xo‘jaligi va oziq-ovqat ta’minotini ta’minlash uchun yangi yondashuvlarni talab qilmoqda. Issiqxona dehqonchiligi mahalliy atrof-muhitni nazorat qilish va butun yil davomida, hatto og'ir tashqi sharoitda ham ekinlarni yetishtirish orqali kelajakdagi oziq-ovqat inqiroziga qarshi kurashadigan hayotiy muqobil va barqaror yechim hisoblanadi. Biroq, issiqxona xo'jaliklari samarali faoliyat yuritish va boshqarish uchun ko'plab qiyinchiliklarga duch kelmoqda. Aqlli sensorlar, qurilmalar, tarmoq topologiyalari, katta ma'lumotlar tahlili va aqlli qarorlarni o'z ichiga olgan rivojlanayotgan narsalar interneti (IoT) texnologiyalari issiqxona dehqonchiligi oldida turgan asosiy muammolarni hal qilishda yechim bo'ladi, deb ishoniladi

IoT atamasi 1999 yilda Massachusets universitetidagi Auto-ID markazining uchta asoschilaridan biri Kevin Eshton tomonidan ishlab chiqilgan. Ushbu atamaning bir nechta ta'riflari mavjud va ularning har biri yetarli darajada aniq emas. Biz Gartner tomonidan tavsiya etilgan ta'rifdan foydalanamiz: “Things of Internet - bu tashqi muhit bilan o'zaro aloqada bo'lish, ularning holati to'g'risida ma'lumotlarni uzatish va tashqi tomondan ma'lumot olish imkonini beradigan ichki texnologiyalarga ega fizik ob'ektlar tarmog'i”.
Texnik nuqtai nazardan, "Internet of Things" bu tashqi muhitdan har xil ma'lumotlarni olish va insonning minimal ishtirokida qayta ishlashni ta'minlaydigan texnologiyalar to'plamini birlashtiruvchi atama. Bunda to'g'ridan-to'g'ri Internetdan foydalanish asosiy rol o'ynamaydi. Keng ma'noda "Internet" so'zi o'rganilayotgan tushuncha kontekstida nafaqat Internet, balki atrofdagi dunyo haqidagi to'plangan ma'lumotlarni uzatishning boshqa vositalarini ham anglatadi.
“Aqlli issiqxona” texnologiyalari — avtomatik rejimda qishloq xo‘jaligi mahsulotlarini yetishtirishda operator, agronom va muhandislar ishtirokini maksimal darajada kamaytiradigan, robotlashtirilgan va tashqi ta’sirdan himoyalangan qishloq xo‘jaligi obyekti hisoblanadi.
Issiqxona fermalari o'simliklarni og'ir ekologik sharoitlardan, masalan, kuchli yog'ingarchilik yoki yuqori quyosh radiatsiyasidan himoya qilishi mumkin. Bu o'simliklarning havo orqali yuqadigan kasalliklar bilan kasallanishini oldini oladi, chunki u o'simliklar o'sishi uchun himoyalangan muhitni ta'minlaydi. Issiqxona sharoitlariga qarab, ekinlarning hosildorligi an'anaviy dehqonchilikka qaraganda 10-12% gacha ko'tarilishi mumkin. Issiqxonadan tashqi sharoitlarga bardosh bera olmaydigan ekinlarni yetishtirish uchun ham foydalanish mumkin. Issiqxona xo'jaliklari an'anaviy fermer xo'jaliklariga qaraganda ko'proq resurslarni talab qiladi. Ekinlarning hosildorligi sovutish, isitish, yoritish, suv oqimi, shamollatish, CO darajasi kabi tegishli parametrlarni boshqarishga bog'liq. IoT texnologiyasini issiqxona bilan integratsiyalash, uni “aqlli” qilish, muammolarni hal qilishi va fermerlarga ekinlar hosildorligini oshirishga yordam beradi.
IoT atamasi ko'plab sensorlar, o'rnatilgan kontrollerlar, qaror qabul qilish platformalari, Internet va bulutli serverga ulangan ommaviy tizimni anglatadi. Sensorlar ma'lumotlarni yig'adi va ularni avtomatik ravishda bulutli serverga yuboradi. Bulutli serverlar ma'lumotlarni saqlaydi va masofadan kirish imkoniyatini beradi. Shu sababli, IoT tizimlari asosan inson aralashuvisiz, masalan, sovutish, isitish, yoritish, sug'orish, sensor ma'lumotlarini tahlil qilish orqali motorlar va aktuatorlarni yoqish va o'chirish kabi aqlli harakatlarni kuzatish va amalga oshirish orqali fermani aqlli qiladi.
Aqlli issiqxona fermalari fermerlarga mavsum yoki hosilni yig'ish uchun eng qulay vaqt, tuproq sifati, o'simliklarning sog'lom o'sishi uchun zarur bo'lgan ozuqa moddalari miqdori, suv sifati va boshqa ko'plab muhim omillar haqida ma'lumot olishga yordam beradi. Boshqacha qilib aytganda, aqlli issiqxona dehqonchiligi dehqonchilikni ishonchli, tejamkor va eng kam mehnat sarflagan holda ekinlar hosilini maksimal darajada oshiradi. Bu fermerlarga fermer xo'jaliklarini boshqarish va resurslarni samarali optimallashtirishga yordam beradi. Kelgusida aqlli issiqxonada (yoki hech bo'lmaganda jarayonning bir qismi) ekinlarni yetishtirishni to'liq avtomatlashtirish va masofadan boshqarish mumkin bo'lishi ko'zda tutilgan.
Hozirgi vaqtda IoTni qo'llab-quvvatlaydigan qurilmalar qishloq xo'jaligini boshqarish va diagnostika tizimlarida keng qo'llaniladi. IoT texnologiyalari hosildorlikni oshirish boʻyicha oqilona qarorlar qabul qilishga imkon beradi.

3.1-rasm. Aqlli issiqxonaning ichki ko’rinishi
An'anaviy issiqxona xo'jaligi asosan meva va sabzavotlarni yetishtirish uchun qo'llaniladi. Issiqxona dehqonchiligida IoT dan foydalanishning asosiy maqsadlaridan biri fermerlar uchun uzoq muddatli barqaror yechimni ta'minlashdir. Real vaqt rejimida o'simliklarning masofaviy monitoringini amalga oshirish uchun simsiz tarmoqlar, mobil tarmoq va Internetni integratsiyalash kerak bo’ladi. IoT asosidagi atrof-muhit monitoringi tizimi radiochastota modullaridan, harorat va namlik sensorlaridan, simsiz uzatish moduliga ega chipli mikrokompyuterdan iborat. Ushbu tizim fermerlarni qisqa xabarlar orqali o'simlik sharoitlari haqida ogohlantirishga yordam berishi mumkin va o'simliklar haqida real vaqtda ma'lumot berishi mumkin.
Smartfonlar va simsiz sensorlar tarmog'i orqali o’simliklarning sug'orish tizimi, tuproq namligini kuzatish bo‘yicha tizim ishlab chiqish va o‘rnatish mumkin. Bu fermerlarga fermer xo'jaliklarini istalgan joy va vaqtda boshqarishda yordam beradi.
Turli xil IoTga asoslangan qurilmalar va bulutlar yordamida tuproq yuzasidagi muhit parametrlarini o'lchashi mumkin bo'lgan tizim ZigBee WSN, tuproq harorati va namligini va havoning nisbiy namligini o'lchash uchun sensorlarni o'z ichiga oladi. U HTTPS va bulutli hisoblash o'rtasida transport protokoli sifatida ishlatiladi. Ushbu monitoring tizimi ekinlar yetishtirishni 10 foizgacha yaxshilaydi va tannarxini 20 foizga kamaytiradi.
Hozirgacha meva va sabzavotlarning samarali oʻsishiga qaratilgan IoT texnologiyasini rivojlantirish boʻyicha muhim yutuqlarga erishilgan boʻlsada, oldinda koʻplab toʻsiqlar turibdi. Masalan, sensorlardan olingan parametrlar (harorat, namlik, yorug'lik) samarali qaror qabul qilish platformasini qurish uchun yetarli emas. Suvining darajasi, o'simlik ozuqa moddalari (azot, kaltsiy), xlorofill kabi ko'proq ekologik parametrlar talab qilinadi. Yana bir misol, hozirgi IoTga asoslangan issiqxona fermalarida avtomatik sug'orish tizimlari hosilga xos emas va bu ko'pincha o'simliklarni ortiqcha sug'orish bilan yakunlanadi. Bu sug'orish suv ta'minotini optimallashtirishga undaydi. Bundan tashqari, keng bilimga ega to'plangan ma'lumotlardan samarali javob berish uchun atrof-muhit va har xil turdagi ekinlarni qanday yetishtirish kerakligi talab qilinadi. Hozirgi IoT qurilmalari aktuatorlar yoki nasoslarni avtomatlashtirishga yordam bersa ham, qaror qabul qilish tizimi mavjud emas yoki hosilga xos bo'lish uchun yetarli darajada aqlli emas. Misol uchun, sensor ma'lumotlari yordamida chiroqlar avtomatik ravishda yoqilganda, joriy tizim yorug'lik qancha vaqt yonishi kerakligini va ekiladigan o'ziga xos hosil uchun yorug'lik intensivligi qanday bo'lishi kerakligini ko'rsata olmaydi. Bu energiya isrofgarchiligiga olib keladi.
"Gidroponika" so'zi tuproq o'rniga suvda o'sadigan o'simliklarning holatini anglatadi. Gidroponika ayniqsa issiqxona xo'jaliklari uchun mos keladi. Eng keng tarqalgan gidroponik issiqxona sabzavotlaridan biri salatdir. Hozirgi kunda pomidor ham gidroponika orqali ekiladi. Biroq, o'simliklarni yetishtirish juda qiyin, chunki ular suvdagi pH o'zgarishiga va to'g'ri oziq moddalar darajasiga juda sezgir. Shu sababli, issiqxona ichidagi o'simliklar monitoringini avtomatlashtirish uchun IoT o'rganildi.

3.2 - rasm. Gidroponika asosida qurilgan issiqxona.
Vertikal dehqonchilik - bu ko'pincha yopiq issiqxona fermalari (nazorat qilinadigan muhit) qurilgan vertikal yig'ilgan fermadir. Vertikal dehqonchilik ekologik toza xo‘jalik hisoblanadi. Biroq, bu turdagi xo'jalik o'simliklarni yetishtirish uchun yuqori darajada parvarish qilishni talab qiladi. Vertikal dehqonchilikda quyosh nurini qoplash uchun LED yoritgichlar ishlatiladi. Boshqa issiqxona xo'jaliklari singari, harorat, namlik, tuproq namligi ham nazorat qilinishi kerak. Aqlli vertikal fermalar avtomatik sug'orish tizimiga ega bo'lishi va mehnat xarajatlarini kamaytirishi mumkin. Biroq, vertikal dehqonchilik energiya sarfini oshiradigan yetarli yorug'lik darajalarini talab qiladi. Vertikal dehqonchilik tadqiqotlarda nisbatan yangi. Shuningdek, vertikal dehqonchilikning to‘liq avtomatlashtirilgan va optimallashtirilgan modellari bilan bog‘liq tadqiqotlar hozircha o‘tkazilmagan.

3.3-rasm. Vertikal fermaning tasviri.
Aqlli vertikal issiqxona fermalari juda ko'p afzalliklarga ega. Ulardan biri shundaki, u kam joy egallaydi va ko’proq hosil yetishtirish imkoniyatini beradi.
IoTning ajralmas qismlaridan biri issiqxonadagi atrof-muhit va o'simliklar haqida ma'lumot beruvchi sensorli tizimlardir. Aqlli issiqxonalarda o'rnatiladigan eng keng tarqalgan sensorlar namlik, harorat, tuproq namligi, yorug'lik intensivligi va gaz sensorlaridir.
Issiqxonalarda ishlatiladigan sensor texnologiyalari asosan ikki turga bo'linishi mumkin, ya'ni bio/kimyoviy sensorlar va fizik parametr sensorlari. Biosensorlar bu o'simlik/organizm bilan bevosita bog'liq bo'lgan ma'lumotlarni nazorat qiluvchi sensorlar turi, shu jumladan mikrobial sensorlar, adaptiv sensorlar va ferment sensori. Ushbu turdagi sensorlar ko'pincha insektitsidlar, antibiotiklar va toksik elementlarning (gaz) qoldiqlarini aniqlash uchun ishlatiladi. Fizik sensorlar asosan harorat, namlik va gaz sensorlari kabi muhitlarga tegishli ma'lumotlarni to'plash uchun ishlatiladi.