डॉ. सुनील गोरंटीवार
Irrigation Update : या पूर्वी सिंचनावर प्रभाव टाकणारे स्थान व वेळपरत्वे बदलणारे घटक गृहीत धरून प्रत्यक्ष वेळेवर काटेकोर सिंचन व्यवस्थापनासाठी जमिनीमधील ओलाव्यावर आधारित ‘इंटरनेट ऑफ थिंग्ज’ प्रणाली कशी असते हे पाहिले.
या लेखामध्ये ओलावा मोजणाऱ्या विविध संवेदकांची माहिती घेऊ, आणि फुले मृद आर्द्रता संवेदक आधारित सिंचन वेळापत्रक प्रणाली विषयी जाणून घेऊ.
जमिनीमधील ओलाव्यावर आधारित ‘इंटरनेट ऑफ थिंग्ज’ सक्षम प्रणालीचे पाच घटक पुढील प्रमाणे...
१. जमिनीमधील ओलावा मोजणारी संवेदके, २. संगणकीय प्रारूप-निर्णय समर्थन प्रणाली, ३. वापरकर्ता हस्तक्षेप साधन, ४. नियंत्रक, ५. इंटरनेट
जमिनीमधील ओलावा मोजणारी संवेदके (Soil moisture sensors) :
संवेदकाद्वारे जमिनीमधील पाण्याचा ओलावा/आर्द्रता किंवा पाण्याची उपलब्धता मोजली जाते. संवेदके ओलावा थेट मोजत नाही, तर त्या ऐवजी मातीची ओलाव्याशी संबंधित इतर गुणधर्म मोजतात. हे गुणधर्म जमिनीमधील ओलाव्याच्या कमी जास्त प्रमाणानुसार बदलत असतात.
या गुणधर्माचे मापन केल्यानंतर मिळालेल्या माहितीच्या आधारे जमिनीतील ओलाव्याची माहिती प्रत्यक्ष वेळेत मिळते. ती इंटरनेटद्वारे क्लाऊड अथवा स्थानिक संगणकीय प्रणालीमध्ये ((सर्व्हर) मध्ये स्थापित संगणकीय प्रारूपास दिली जाते.
ते प्रारूप सिंचनाची आवश्यकता आहे किंवा नाही आणि असल्यास किती सिंचन द्यावयाचे हे निश्चित करते. इंटरनेटद्वारे ही माहिती पंपाजवळ बसविलेल्या नियंत्रकास पाठवली जाते. त्यानुसार नियंत्रक पंप सिंचन चालू किंवा बंद करतो.
या तत्त्वावर काम करतात जमिनीमधील ओलावा मोजणारी संवेदके
१. प्रतिकार आधारित (Resistence based) संवेदके :
पाणी हे विजेचे उत्तम वाहक आहे. जेव्हा एखाद्या माध्यमामध्ये पाणी जास्त असते, त्या वेळी त्यातून विद्यूत वाहकतेला प्रतिरोध कमी असतो किंवा विद्यूत वाहकता जास्त असते. उदा. फक्त पाण्यामध्ये विद्यूत प्रवाह सोडला तर विद्यूत वाहकता जास्त असते. शुष्क किंवा कोरड्या हवेमध्ये विद्यूत वाहकता नसते.
प्रतिरोधक विद्यूत संवेदकामध्ये या तत्त्वाचा आधार घेतला जात असल्यामुळे त्याला ‘प्रतिरोधक ओलावा संवेदक’ असेही संबोधतात. अशा संवेदकामध्ये दोन प्रोब्स असून, त्यातील एका प्रोबमधून विद्यूत प्रवाह दुसऱ्या प्रोबकडे पाठविला जातो. ही संवेदके जमिनीमध्ये मुळांच्या कक्षेमध्ये स्थापित केली जातात.
या संवेदकांमधील एका प्रोब मधून दुसऱ्या प्रोबकडे विद्यूत प्रवाह वाहतो. त्या वेळी जमिनीमधील ओलाव्याप्रमाणे प्रतिरोध होतो. (जास्त ओलावा- कमी प्रतिरोध; कमी ओलावा- जास्त प्रतिरोध.) संवेदके विद्यूत प्रवाहाला होणारा हा प्रतिरोध मोजतात. त्याद्वारे जमिनीमधील मुळांच्या कक्षेतील पाण्याचा ओलावा कळतो.
२. क्षमता आधारित (Capacitance based) संवेदके :
वेगवेगळ्या माध्यमांमध्ये विद्यूत चार्ज साठविण्याची/ठेवण्याची क्षमता (Capacity) वेगवेगळी असते. कारण त्यांची सापेक्ष विद्यूतशीलता (Relative permitivity) ही वेगवेगळी असते. उदा. कोरड्या जमिनीची सापेक्ष विद्यूतशीलता ही अतिशय कमी असते, तर ओल्या जमिनीची जास्त असते. नुसत्या पाण्याची त्याहून अधिक असते. प्रत्येक माध्यमाचा त्यातील ओलाव्याप्रमाणे डायइलेक्ट्रिक स्थिरांक वेगवेगळा असतो. याद्वारे त्या माध्यमाची क्षमता काढली जाते.
क्षमता आधारित संवेदकामध्ये धातूच्या प्लेट्सच्या स्वरूपात दोन विद्यूत वाहके असतात. त्या प्लेट्स डायलेक्ट्रिक माध्यमाने विभक्त केलेल्या असतात, किंवा माध्यम या दोन धातूच्या प्लेट्समध्ये असते.
जमिनीमधील ओलावा जास्त असताना डायलेक्ट्रिक सापेक्ष विद्यूतशीलता जास्त असते. तेव्हा कॅपेसिटरचे मूल्य वाढते. जेव्हा जमिनीमधील ओलावा कमी होत जातो तेव्हा डायलेक्ट्रिक सापेक्ष विद्यूतशीलताही कमी होते. तेव्हा कॅपॅसिटरचे मूल्यही कमी होते. या कमी किंवा जास्त होणाऱ्या कॅपॅसिटरच्या मूल्याद्वारे जमिनीमधील ओलाव्याची सुद्धा माहिती मिळते.
३. एफडीआर (FDR) आधारित संवेदके :
माध्यम किंवा मातीची ‘रेझोनंट वारंवारिता’ ही त्यातील पाण्याच्या प्रमाणाशी संबंधित असते. ही संवेदके जमिनीमध्ये मुळांच्या कक्षेमध्ये स्थापित करून त्याद्वारे रेझोनन्स वारंवारिता मोजली जाते. या वारंवारितेच्या प्रमाणावरून जमिनीमधील ओलाव्याची माहिती मिळते.
४. टीडीआर आधारित संवेदके :
टीडीआर तत्त्वावर आधारित संवेदके माध्यमातून वाहणाऱ्या विद्यूत ऊर्जेच्या परावर्तित लहरीच्या प्रवासाला लागणारा वेळ मोजतात. हा वेळ जमिनीमधील पाण्याच्या ओलाव्यावर अवलंबून असल्यामुळे त्या आधारे जमिनीमधील ओलाव्याची माहिती मिळते.
महात्मा फुले कृषी विद्यापीठामध्ये पहिल्या तीन तत्त्वांच्या आधारे जमिनीमधील मुळांच्या कक्षेतील पाण्याचा ओलावा मोजणारी ‘इंटरनेट ऑफ थिंग्ज’ सक्षम संवेदके विकसित करण्याचे कार्य सुरू आहे.
संगणकीय प्रारूप-निर्णय समर्थन प्रणाली
‘इंटरनेट ऑफ थिंग्ज’ सक्षम संवेदकाद्वारे प्रत्यक्ष परिस्थितीत जमिनीमधील मुळांच्या कक्षेतील ओलाव्याची माहिती ही संगणकीय प्रारूपाला इंटरनेटद्वारे पोचवली जाते. ती मिळाल्यानंतर त्या प्रारूपामध्ये उपलब्ध माहिती उदा. शेत, माती/मृदा, पीक, हवामान व सिंचन प्रणालीचे विविध घटक यांच्या साह्याने आवश्यक ती सर्व गणिते केली जातात.
त्याद्वारे सिंचनाची गरज आहे की नाही आणि असल्यास किती द्यावे (म्हणजेच पंप किती कालावधीसाठी सुरू ठेवावा) याची माहिती मिळवली जाते. त्यासाठी महात्मा फुले कृषी विद्यापीठाने ‘फुले मृद आर्द्रता संवेदक आधारित सिंचन वेळापत्रक प्रणाली (PSMISS) हे संगणकीय प्रारूप विकसित केले आहे. हे प्रारूप वापरकर्त्याच्या हस्तक्षेप साधन (म्हणजेच मोबाईलवर) स्थापित केले जाते.
शेतामध्ये जमिनीत पिकाच्या मुळांच्या कक्षेत स्थापित केलेल्या संवेदकाद्वारे मोजलेल्या ओल्याव्याची माहिती प्रत्यक्ष परिस्थितीमध्ये इंटरनेटद्वारे क्लाऊड किंवा स्थानिक संगणकीय प्रणाली मार्फत मोबाईलवर स्थापित केलेल्या संगणकीय प्रारूपात उपलब्ध होते. त्यातून आपल्या प्रत्यक्ष वेळेमध्ये सिंचन केव्हा व किती द्यावे, याची माहिती मिळते. इंटरनेटद्वारे ही माहिती पंपाजवळ स्थापित केलेल्या नियंत्रकास उपलब्ध केली जाऊन त्या त्या वेळी पंप चालू किंवा बंद होतो.
फुले मृद आर्द्रता संवेदक आधारित सिंचन वेळापत्रक प्रणाली (PSMISS)
या प्रारूपाद्वारे, संवेदकाने मोजलेल्या जमिनीमधील मातीचा ओलावा, पीक व पिकाची वाढीची अवस्था, मातीचा प्रकार व सिंचनाच्या पद्धतीनुसार स्वीकार्य किंवा अनुज्ञेय ओलावा घट (Depletion Criteria) इत्यादी माहितीच्या आधारे सिंचन वेळापत्रक म्हणजेच सिंचन देण्याचा निर्णय, सिंचनासाठी पीक पाणी गरज व त्यासाठी लागणारा पंप चालविण्याचा कालावधी काढला जातो. त्यानुसार आपल्या मोबाईलद्वारे शेतकरी त्या नियोजित कालावधीसाठी पंप नियंत्रकाच्या साहाय्याने पंप स्वयंचलितरीत्या चालू व बंद करू शकतो.
ही प्रणाली वापरण्यासाठी वापरकर्त्याकडे खालील गोष्टी असणे आवश्यक आहे.
१. क्यूआर कोडवर आधारित (QR coded) मृद संवेदके
२. क्यूआर कोडवर आधारित पंप नियंत्रक
३. PSMISS मोबाईल ॲप
ही प्रणाली कशी वापरायची?
१) शेत नोंदणी : मोबाईल ॲप मध्ये शेतकऱ्यांने पीक लागवडी वेळी प्रथम व एकदाच शेताची नोंदणी करावी लागते. त्यात त्याच्या शेताचे नाव, क्षेत्रफळ (किंवा शेताची लांबी व रुंदी) इ. माहिती ॲपमध्ये द्यावी लागते. ही माहिती सेव्ह (जतन) करावी. दुसरी खिडकी उघडते. त्यात मातीचा तपशील भरावा.
२) मातीचा तपशील : यामध्ये मातीचा प्रकार (भारी, मध्यम, हलकी व अति हलकी) निवडावा लागतो. त्यानुसार वाफसा (मिमी/मी), मरणोक्त बिंदू (मिमी/मी) व मातीच्या थराची खोली या गोष्टी मोबाईल ॲपमध्ये उपलब्ध आहेत. त्याला Default database म्हणतात. त्या वापरकर्त्यास आपोआप दिसतात. जर वापरकर्त्याकडे माती परीक्षणानुसार मातीची माहिती उपलब्ध असेल तर ते स्वतः ही आपली माहिती बदलू शकतात. ही माहिती जतन करावी.
३) पीक तपशील : यामध्ये वापरकर्त्याला ओळीत घेण्यात येणारी पिके (row crops) व फळ पिके (Orchard plantation) यानुसार पिकाचा प्रकार निवडावा. त्यानंतर ज्या पिकाची लागवड करणार आहे, ते पीक दिलेल्या पर्यायांमधून निवडावे.
पिकाची निवड केल्यानंतर, पीक कालावधी, लागवड दिनांक, किमान मूळ कक्षा खोली, कमाल मूळ कक्षा खोली, कमाल मूळ कक्षा प्राप्त करण्यासाठी लागणारा कालावधी (दिवस), मूळ कक्षा प्रतिकृती, दोन ओळीतील व दोन झाडां/रोपांतील अंतर या गोष्टी पिकानुसार उपलब्ध करून दिलेल्या माहितीच्या आधारे आपोआप येतात. मात्र वापरकर्त्यांला त्याच्या प्रत्यक्ष स्थिती किंवा अनुभवाच्या आधारे ही माहिती बदलता येते. ही माहिती जतन करावी.
४) संवेदक तपशील : नोंदणी केलेल्या शेतामधील संवेदकांवरील क्यूआर कोड स्कॅन करून प्रणालीमध्ये संवेदके समाविष्ट करावीत. वापरकर्ता एकाच शेतामधील एकापेक्षा जास्त समान खोलीच्या संवेदकांची नोंदणी करू शकतो. संवेदकाची निवड पिकाच्या मुळांच्या खोलीनुसार करावी. ही माहिती जतन करावी.
५) सिंचन तपशील : वापरकर्त्याला सिंचनाच्या पद्धतीची (ठिबक/ स्प्रिंकलर/ प्रवाही) निवड करावी लागते. सिंचनाचा निर्णय घेण्यासाठी स्विकार्य किंवा अनुज्ञेय ओलावा घट (Depletion Criteria) इ. माहिती द्यावी लागते. ही सर्व माहिती दिल्यानंतर शेताची नोंदणी पूर्ण होते.
अर्थात, शेताची नोंदणी पूर्ण झाल्यानंतरही वापरकर्त्याला कधीही एखादी माहिती बदलायची असेल तर ते ती माहिती बदलू शकतो.
६) पंप नियंत्रक नोंदणी : क्यूआर कोडच्या साहाय्याने वापरकर्ता निवडलेल्या शेतासाठी पंप नियंत्रक नोंदवू शकतो.
७) सिंचन वेळापत्रक : यामध्ये वापरकर्त्याला त्याच्या शेताची खालील माहिती मिळते. मुळांच्या कक्षेतील उपलब्ध ओलावा, मान्यता प्राप्त कमतरतेतील ओलावा (Moisture Content at Allowable Depletion), सिंचन पाणी गरज, सिंचनाचा निर्णय, पंप कालावधी आणि पंप नियंत्रक चालू करण्याचे बटन.
या बटणाच्या साहाय्याने वापरकर्ता मोबाईल ॲपद्वारे त्याच्या शेतातील पंप स्वयंचलितरित्या चालू व बंद करू शकतो. त्याच प्रमाणे वापरकर्ता त्याच्या शेताचा दैनिक सिंचन अहवाल व दैनिक ओलावा अहवाल पाहू शकतो. डाऊनलोड करू शकतो.
(लेखक - महात्मा फुले कृषी विद्यापीठ, राहुरी जि.नगर, येथे संशोधन संचालक म्हणून कार्यरत आहेत.)
ॲग्रोवनचे सदस्य व्हा
Read the Latest Agriculture News in Marathi & Watch Agriculture videos on Agrowon. Get the Latest Farming Updates on Market Intelligence, Market updates, Bazar Bhav, Animal Care, Weather Updates and Farmer Success Stories in Marathi.
ताज्या कृषी घडामोडींसाठी फेसबुक, ट्विटर, इन्स्टाग्राम , टेलिग्रामवर आणि व्हॉट्सॲप आम्हाला फॉलो करा. तसेच, ॲग्रोवनच्या यूट्यूब चॅनेलला आजच सबस्क्राइब करा.