Akıllı Tarım için IIoT Çözümü: SenseCAP LoRaWAN ile Sürdürülebilir Durián Tarımı için Çevresel İzleme Malezya’da

“`html

Proje Adı: Akıllı Duri̇an Tarımı Projesi

Uygulama Yeri: Malezya

Hedeflenen Sektör Türü: Tarım

Proje Ortak(ları):

Göründüğü kadar şaşırtıcı olmasa da, Uluslararası Tropik Tarım Merkezi (CIAT) Genel Müdürü Dr. Ruben Echeverría, iklim değişikliğinin tropik tarımı büyük ölçüde etkilediğini, örneğin mahsul büyüme sürelerini kısaltma, daha az verim ve kuraklıklar gibi aşırı hava koşulları yarattığını söyledi. (Foodtank, 2019). Bu, tropik mahsullerin hassas bir şekilde bakılmadığı veya düzgün yönetilmediği takdirde potansiyel hasat kayıplarına yol açabileceği anlamına geliyor. Hava koşulları her zamankinden daha öngörülemez hale geldiğinden, tropik tarım işinde çiftçiler ve gıda üreten şirketler, sürdürülebilir tarım uygulamaları için iklim değişikliğine uyum sağlamak amacıyla Endüstri 4.0’dan doğru ortaklar bulmak için çaba sarf ediyorlar. Avrupa Komisyonu tarafından duyurulduğu gibi, IoT çözümleri büyük ölçüde Endüstri 4.0’ı şekillendirecek (Şekil 1). Bu, gıda üretimini şeffaf hale getirir, bakım prosedürlerini hassas ve önleyici hale getirir ve hızlı veri entegrasyonu ve bilgi transferleri ile tarım uygulamalarını optimize eder (Avrupa Komisyonu, 2017).

Şekil 1. Mevcut Tarımın 4. Sanayileşme ile Geliştirilmesi

© Jake Tebbit (Yates, 2016)

Zorluk Nedir?

Duri̇an tarımındaki çok sayıda sorunu, özellikle manuel iş gücü eksikliği, çevresel koşullara yüksek hassasiyet ve standart prosedür eksikliğini (SOP) nasıl ele alabiliriz?

Proje Nedir?

2020 yılında, MIE Agro Farm Sdn Bhd’nin agronomları ve mühendisleri, Malezya’daki durian tarımının çok yönlü zorluklarını çözmek için birçok araştırma ve deney gerçekleştirdi (Şekil 2). Kısa süre içinde, Seeed’in SenseCAP LoRaWAN IIoT çözümünün, diğer tüm düşük güçlü geniş alan ağı (LPWAN) teknolojileri arasında bağlantı özelliği açısından en iyi seçim olduğunu keşfettiler. SenseCAP serisinin akıllı durian tarımı senaryoları için en uygun olduğunu kabul ettiler.

Şekil 2. MIE Agro Farm Sdn Bhd’nin Duri̇an Plantasyonu’ndaki Bir İşçi (A-Farm Agrotech, 2020)

2017 yılında kurulan MIE Agro Farm Sdn Bhd, MIE Industrial Sdn Bhd‘nin tamamen sahip olduğu bir yan kuruluşudur ve bu, konglomeranın tarım ve su ürünleri iş koludur. Agro Farm, 4. Sanayi Devrimi’ni benimseyerek akıllı tarım ve otomatik çiftlik yönetimi için iyi kurulmuş IIoT çözümleri yaratmayı hedeflemektedir. Kuruluşundan bu yana, Agro Farm, iyi iş potansiyeli nedeniyle durian tarımına aktif olarak yatırım yapmaktadır. Sonuç olarak, Agro Farm, 2018 yılı sonunda Malezya’nın Selangor Eyaleti’ndeki Rawang Şehri’nde 200 dönümlük bir durian plantasyonu kurmayı başardı (Şekil 3). Raporlara göre, Musang King, Blackthorn ve IOI gibi yüksek değerli durian çeşitlerinden 6,000 durian ağacı dikilmiştir. Sürdürülebilir ve ekolojik açıdan bilinçli bir durian iş değeri zinciri geliştirme taahhüdü ile Agro Farm, durian örneklerine ve durian büyüme yoluna dikkat etmekten sulama desenleri, zararlı kontrolü, işleme ve ihracata kadar şeffaf yönetim sisteminin sürekli öğrenimini hedeflemektedir.

Şekil 3. MIE Agro Farm Sdn Bhd’nin Duri̇an Plantasyonu, Malezya’nın Selangor Eyaleti (A-Farm Agrotech, 2020)

“`

Duriya, Malezya’da “Meyvelerin Kralı” olarak bilinir ve özellikle Güneydoğu Asya’da, kremsi dokusu ve eşsiz, tatlı tadıyla dünya çapında tanınmaktadır (Şekil 4). Aslında, durian, Malezya Ulusal Tarım-Gıda Politikası 2011-2020’deki premium meyvelerden biri olarak listelenmiştir, çünkü durian tarımına yapılan yatırım cazip getiriler sağlamaktadır. Bu nedenle, Malezya için yeni bir tarımsal zenginlik atılımı olarak tanınmaktadır. (Suntharalingam ve diğ., 2018). 2030 yılına kadar, Malezya’nın ulusal durian üretiminin 443,000 ton ulaşması beklenmektedir, bu bilgi Tarım ve Gıda Endüstrileri Bakanlığı’na dayanmaktadır ve Çin, en büyük alıcılarından biridir (DHL Insights, 2020). 2019 yılında yalnızca Çin, Malezya’dan 7,700 ton durian satın almış ve bu, 67 milyon USD değerindedir (South China Morning Post, 2020).

Şekil 4. Malezya’dan Musang King Durian (Alibaba, t.y.)

Bununla birlikte, Malezyalı işçiler, büyük ölçekli durian tarımının karmaşık ve zor olduğunu ifade ettiler. Çiftçilerin ve tarım şirketlerinin, Agro Farm gibi, uzun vadede daha istikrarlı bir durian hasadı elde etmek ve daha yüksek karlar elde etmek istiyorlarsa aşmaları gereken birçok zorluk vardır. Öncelikle, onların paylaştığı 3 büyük endişe şunlardır:

Pahalı Manuel İşçilik: Durian plantasyonundaki günlük ve haftalık tarım uygulamaları, premium kalite, yüksek verim ve en iyi tat ile doğrudan bağlantılı olarak durian ağaçlarına bakmak için büyük bir çiftçi grubunun gerekliliğini doğurmaktadır. Çiftçiler, tüm yetiştirme prosedürlerini manuel olarak yürütmek zorundadır; bu, denetim, sulama, gübreleme ve haşere kontrolünü içerir. Bu uygulamalar, eğitimli işçiler gerektirdiğinden, büyük miktarda ek iş gücü maliyeti doğurmaktadır.
Sıcaklık ve Diğer Çevresel Koşullara Yüksek Hassasiyet: Durian tropikal bir meyve olduğundan, 24-32°C sıcaklık ve %75-80 nem gerektirir ve çevresel sıcaklık 22°C’nin altına düşmemelidir. Aksi takdirde, meyve büyümeyecektir. (Agricultural Holdings International, t.y.). Durian plantasyonunu her gün sulamak için, çiftlik yöneticileri düzenli olarak yağış miktarını ve toprak nem seviyesini kontrol etmek zorundadır. Bu arada, yaklaşan yağışlı günleri sürekli olarak değişen hava tahminlerini takip ederek bilgilendirilmelidirler. Bu uygulamalardaki herhangi bir yanlışlık, solmuş durianlara veya diğer felaket sonuçlarına yol açma olasılığı taşımaktadır.
Standartlaştırılmış Talimatların Olmaması: Ne yazık ki, durian tarım endüstrisinde SOP iyi tanımlanmamıştır, bu nedenle durian çiftçileri ve uygulayıcıları, birbirlerine bağımlı olarak akran öğrenimi ve bilgi transferine ihtiyaç duymaktadır. Her büyüme aşamasında durianların farklı ihtiyaçları üzerinde birleşik bir standart olmaması nedeniyle, çiftçiler plantasyonu optimal seviyede yönetmekte son derece zorlanmakta ve durianların belirsiz koşulları nedeniyle verimler düşük kalmaktadır.

Bu 3 endişeyi okurken, kesinlikle “kesin tarım!” demek istemişsinizdir! Evet, doğru bildiniz: IoT ile sağlanan kesin tarım, onların kabuslarını çözebilir. Bu nedenle, Agro Farm, IIoT teknoloji ortakları arayışında araştırmalar yapıyor, deneyler gerçekleştiriyor ve Seeed, onların en iyi seçeneği oldu.

Şekil 5. Malezya Selangor Meyve Vadisi’nde Dağıtılan SenseCAP Sensörleri ve Geçidi

Agro Farm’ın IoT ekibi, Dr. Pui Boon Hean liderliğinde, toprak nemi ve sıcaklığı, hava sıcaklığı ve nem, barometrik basınç, ışık yoğunluğu ve CO2 seviyelerini ölçmek ve izlemek amacıyla 20’den fazla SenseCAP LoRaWAN geçidi ve sensör dağıttı (Yukarıdaki Şekil 5). IoT ekibi, tüm sensörleri durian plantasyonunun farklı yerlerine kurdu ve sensörler çevresel verileri toplamakla sorumludur. Daha sonra, toplanan veriler geçitler aracılığıyla SenseCAP Bulut Sunucusuna aktarılır; burada aktarılan veriler depolanır ve entegre edilir. Sonrasında, entegre veriler, çiftçilerin akıllı telefonlarında gerekli çevresel koşulları gerçek zamanlı olarak kontrol etmeleri için bir veri platformunda sergilenir (Şekil 6 & 7).

Şekil 6. Akıllı Durian Tarım Projesinin Sistem Dağıtım Diyagramı

Şekil 7. MIE Agro Farm Sdn Bhd’nin IoT Ekibinin Taşınabilir Cihazlarda Çevresel Veri Değerlendirmesi

Seeed’in ürünleriyle henüz tanışmamış olanlar için, SenseCAP LoRaWAN cihazları endüstriyel sınıf IIoT cihazlarıdır; dışarıdan şık, içten ise yüksek doğrulukla verileri istikrarlı bir şekilde toplama konusunda mükemmeldir. IP66 koruma sınıfında yer alan bu cihazlar, farklı hava koşullarında 3-8 yıl pil ömrü ile dayanıklıdır. Bu, SenseCAP serisini çeşitli dış mekan senaryolarında kullanışlı hale getirir; düşük güç tüketimi, uzun mesafe (engeller dahil 2 km kapsama!) ve düşük gecikme özellikleri sayesinde. Bu Akıllı Durian Tarım Projesinde kullanılan SenseCAP cihazları şunlardır:

Bu Proje sonucunda, işçiler ve tarım yöneticileri, durian plantasyonunu yönetirken zaman ve doğal kaynaklarda önemli bir azalma yaşadılar; ayrıca günlük olarak sahada yapılan 2 saatlik yüz yüze denetimlerin yerini alması da dikkate değerdir. Bu nedenle, durianlar katma değerli ürünler haline geldi. SenseCAP serisinin devreye alınmasının ardından, Agro Farm dış işçi talebini önemli ölçüde azalttı ve işletme maliyetlerini düşürmeyi başardı. Bu sayede, çiftçiler ve tarım yöneticileri enerjilerini bitki sağlığı denetimi gibi diğer alanlara yönlendirebiliyorlar. Ayrıca, Agro Farm’ın IoT ekibinin bazı üyeleri, gelecekte referans almak üzere durian tarımına dair kıstaslar oluşturma girişiminde bulundular. Son olarak, SenseCAP LoRaWAN cihazları, sadece sulama dönemlerini izlemekle kalmayıp, aynı zamanda kronolojik verileri kullanarak hastalık ve zararlılarla ilgili olasılıkları tahmin eden kompakt bir hava durumu istasyonunun kurulumu ile birleştirildi (Şekil 8).

Şekil 8. Durian Plantasyonunda Kurulan Hava Durumu İstasyonları

Hangi Sürdürülebilir Kalkınma Hedefleri İlgili?

Bugünün Durian Tarım Projesi, IoT’nin hassas tropikal ürünlerin dijital olarak ölçeklenmesine nasıl olanak tanıdığını aydınlatıyor. Bu şekilde, tropikal meyveler, olumsuz iklim değişikliklerine rağmen bizim tüketmemiz için yetiştirilmeye devam edebiliyor. Projeyi sürdürülebilirlik perspektifinden incelemek için, Projeden doğrudan veya dolaylı olarak etkilenen BM’nin Sürdürülebilir Kalkınma Hedeflerine (Şekil 9) bakmak faydalı olacaktır:

Şekil 9. OPEN Küresel IoT Eğitim Projesi Tarafından Desteklenen Sürdürülebilir Kalkınma Hedefleri (BM, 2016)

Sürdürülebilir Kalkınma Hedefleri ne kadar belirsiz görünse de, her bir Sürdürülebilir Kalkınma Hedefinin, daha ayrıntılı hedefler, amaçlar ve kapsamlar içeren Hedeflerine bakmamız gerekiyor:

Kaynak verimliliği ve katma değerli ürünler için ekolojik olarak sürdürülebilir teknolojilerin uygulanması yoluyla kapsayıcı ve sürdürülebilir sanayileşmeyi teşvik etmek (Hedefler 9.2, 9.4, 9.5, 9.B, 12.2 & 8.4)
Hasat sonrası küresel gıda kayıplarını ve israfını azaltarak ve iklim değişikliğine karşı önleyici tedbirler alarak sürdürülebilir üretimi teşvik etmek (Hedefler 12.1, 12.2, 12.3, 12.5, 12.A & 2.4)
İklimle ilgili felaketlerden etkilenen bölgelerde uyum kapasitesini ve dayanıklılığı artırmak için iklim etkisi azaltma konusunda eğitim vermek ve farkındalık yaratmak (Hedefler 13.1 & 13.3)
İnovasyon ve teknolojik ölçeklenme ile iş gücü yoğun sektörlerde daha yüksek ekonomik ve tarımsal verimlilik seviyelerine ulaşmak (Hedefler 8.2 & 2.3)
Şeffaf ve etkili kurumlar kurmak (Hedef 16.6)
Su verimliliğini ve enerji verimliliğini büyük ölçüde artırmak (Hedefler 6.4 & 7.3)
Kentsel, peri-kentsel ve kırsal alanlar arasında olumlu sosyo-ekonomik bağlar geliştirmek (Hedef 11.A)
Güney-Güney ve bölgesel işbirliğini artırarak, kapasite geliştirme için yenilikçi, bilimsel ve teknolojik bilgiyi erişilebilir hale getirmek, ekolojik olarak sürdürülebilir teknolojiler dahil (Hedefler 17.6, 17.7, 17.8 & 17.9)
Çok paydaşlı ortaklıkları teşvik etmek (Hedefler 17.16 & 17.17)

Geçmişe dönüp bakıldığında, tam tarımsal sürdürülebilirliğe ulaşmak, sanayi oyuncularının, devlet kurumlarının, akademinin ve sivil toplum kuruluşlarının gönlünü ve aklını kazanmayı gerektirecektir; bu sayede projeleri bütünsel bir şekilde planlayabilir, uygulayabilir ve değerlendirebiliriz. Sadece çoklu bakış açıları ile dijital dönüşüm hedeflerimize ulaşabiliriz. Akıllı Durian Tarımı gibi projeleri gerçekleştirerek, hedeflerimize her gün, yavaş yavaş yaklaşıyoruz. Her gün önemlidir ve herkesin katkısı değerlidir. Öğrenmeye, içselleştirmeye ve yenilik yapmaya devam ediyoruz. Birlikte geleceği inşa ediyoruz. Birlikte geleceği hayata geçiriyoruz.