الزراعة المستدامة من القاع إلى القمة: منصة مدمجة ومتعددة الاستخدامات منخفضة التكلفة لمراقبة الزراعة

مقدمة ارتبطت التقنيات الرقمية في الزراعة غالباً بأنظمة متطورة وعالية المستوى أو قادرة على الاتصال بالشبكة تعتمد على الروبوتات أو الاستشعار عن بُعد أو إنترنت الأشياء. ومع ذلك، تظل هذه الأنظمة بعيدة المنال مالياً ولوجستياً للعديد من الباحثين والمزارعين، خاصة في المناطق النائية والدول النامية. تقدم هذه الورقة نهجاً معاكساً، لكنه مكمل، من القاع إلى القمة بدعوة لاعتماد أنظمة منخفضة التكلفة قابلة للتصنيع الذاتي (DIY) لتمكين إدارة المحاصيل حسب الموقع ودعم القرارات المتكيفة مع المناخ. الطرق تم تقديم مستكشف المتغيرات البيئية (EVE) كمنصة مفتوحة المصدر ومنخفضة التكلفة تدمج بين الاستشعار القائم على المتحكمات الميكروية المعيارية، تشغيل منخفض الطاقة وموثوق، حفظ الوقت، وتخزين البيانات غير المتطاير. المنصة تدعم مسارين متداخلين، شاملين وتحت السيطرة الكاملة للمستخدم: EVE-Offline وهو مسجل مستقل يخزن القياسات محلياً في ذاكرة FRAM ويسمح باسترجاع البيانات لاسلكياً عبر تطبيق أندرويد مخصص للبلوتوث؛ وEVE-Online وهو عقدة تعتمد على ESP32 تنقل البيانات عبر الواي فاي إلى باك إند مستضاف ذاتياً يوفر لوحة تحكم ويب وتصدير CSV على استضافة مشتركة منخفضة التكلفة. لإثبات كفاءة المنصة، تم تنفيذ EVE في كلا المسارين كمحطة طقس مدمجة تسجل الإشعاع النشط ضوئياً (PAR)، درجة حرارة الهواء، الرطوبة النسبية (RH)، وضغط الهواء بفواصل زمنية يحددها المستخدم. تم تقييم أداء المستشعر باستخدام اختبارات التزامن مع محطات مرجعية مستقلة. النتائج أظهر مستشعر PAR منخفض التكلفة قابلية تكرار قوية واتفاقاً وثيقاً مع القياسات المرجعية. أكدت عملية التحقق من تطابق الموقع مع محطة TOMST TMS-4 المرجعية توافق درجة الحرارة بمعدل 1:1 تقريباً في ظروف متطابقة. أظهرت عمليات النشر الميدانية ديناميكيات زمنية مستقرة عبر المتغيرات وتعامل بيانات شامل وموثوق في كلا المسارين، غير المتصل والمتصل. المناقشة من خلال تصميماتها المفتوحة للأجهزة، البرمجيات الثابتة، كود الباك إند، وتعليمات البناء، توفر EVE بديلاً عملياً للأنظمة التجارية المقفلة. تمكن هذه المنصة المراقبة الفعالة من حيث التكلفة من القاع إلى القمة للباحثين، المزارعين، المعلمين، والمبادرات المجتمعية، في حين يمكن توسيع منصتها المعيارية بإضافة مستشعرات أخرى وتحليلات محلية معتمدة دون تغيير المسارات الأساسية. تظهر هذه النتائج أن تحسين الإنتاجية الزراعية مع تقليل التأثيرات البيئية يتطلب ليس فقط تقنيات متطورة وثقيلة البيانات، بل أيضاً أدوات مستقلة وقابلة للتخصيص تدعم الابتكار بقيادة المستخدم من القاع إلى القمة، خاصة في السياقات المحدودة الموارد.