Interoperable agro-meteorological observation and analysis platform for precision agriculture A case study in citrus crop water requirement estimation
Ringkasan Umum
Penelitian
Judul Artikel: Platform observasi dan analisis agro-meteorologis interoperabel untuk pertanian presisi: Studi kasus perkiraan kebutuhan air tanaman sitrus.
Penulis: Suryakant Sawant, Surya S. Durbha, Jagarlapudi Adinarayana.
Institusi: Centre of Studies in Resources Engineering, Indian Institute of Technology Bombay (IITB), Mumbai, India.
Tanggal: Diterima 16 Juni 2016, Diperbarui 19 April 2017, Diterima 25 April 2017.
Kata Kunci
Sensor Web Enablement
Sensor Observation Service
Kebutuhan air tanaman
Pemantauan agro-meteorologis
Jaringan Sensor Nirkabel (WSN)
Abstrak
Meningkatnya sistem penginderaan berbasis Internet of Things (IoT) telah meningkatkan kemampuan dalam memantau kondisi lingkungan.
Tanaman dipengaruhi oleh stres biotik dan abiotik yang disebabkan oleh kondisi lingkungan seperti kelembaban tanah, infestasi hama/penyakit, dan kesehatan tanah.
Sensing resolusi tinggi menggunakan WSN membantu menyelesaikan masalah kritis dalam kontinuum tanaman-cuaca-tanah.
Banyak sistem WSN kini diterapkan di seluruh dunia untuk pertanian presisi, meskipun komponen analisis data dan penyebaran data secara nyata belum berkembang.
Penelitian ini mengusulkan kerangka yang berdasarkan standar Open Geospatial Consortium (OGC) untuk mencapai interoperabilitas dalam pemantauan agro-meteorologis.
Pendahuluan
Pentingnya Pertanian
Sektor pertanian penting bagi ekonomi dan ketahanan pangan banyak negara.
Desain dan pengembangan WSN yang hemat biaya, efisien energi, dan toleran kesalahan bertujuan untuk memonitor dan mengelola aplikasi dalam pertanian presisi.
Perkembangan Terkini
Inisiatif ICDT global dalam pertanian menunjukkan bahwa dengan pemantauan yang tepat, sumber daya dapat dialokasikan secara bijaksana (Nash et al., 2009; Lee et al., 2010).
Sistem WSN
Tipe Sistem
Sistem Stovepipe (Sekali Jalan)
Menyediakan detail sensor dalam format mereka sendiri.
Sistem Interoperabel
Mengimplementasikan standar yang disepakati untuk metadata sensor.
Masalah dan Solusi
Keterbatasan dalam sistem yang ada menghambat akses dan penemuan data.
Perlunya standar dan spesifikasi untuk menghubungkan berbagai jaringan sensor.
Rancangan dan Metode
Kerangka Interoperabel
Terdiri dari tiga lapisan:
Sistem Penginderaan
Middleware SWE (Sensor Web Enablement)
Lapisan Visualisasi Berbasis Web.
Sistem Penginderaan
SenseTube: Sistem penginderaan nirkabel yang dirancang menggunakan Raspberry Pi sebagai platform pengumpulan dan penyebaran data.
Mendukung komunikasi node ke node melalui Wi-Fi.
Middleware SWE
Menyediakan fasilitas polling data sensor dan pemrosesan menggunakan standar OGC (Sensor Observation Service, Observations and Measurements, dll.).
Kasus Studi
Area Studi
Wilayah Vidarbha, Maharashtra, India: Menghadapi ketidakpastian iklim yang parah menyebabkan kegagalan tanaman.
Pemantauan kebutuhan air untuk tanaman jeruk penting untuk manajemen irigasi dan untuk menghindari kebocoran sumber daya air.
Estimasi Evapotranspirasi
Menggunakan rumus FAO Penman-Monteith dan Hargreaves untuk memahami variasi musiman dalam kebutuhan air tanaman jeruk.
Hasil dan Diskusi
Pengamatan Agro-Meteorologis
Pengamatan dilakukan selama satu musim tanam dari Juli 2014 hingga Agustus 2015.
Data suhu udara, kelembaban relatif, suhu tanah, dan kelembaban tanah dikumpulkan secara terus-menerus menggunakan metode polling.
Keuntungan dan Keterbatasan Arsitektur SWE yang Diusulkan
Keuntungan: Kemampuan untuk menghubungkan dengan banyak node sensor, pemrosesan data secara langsung, dan pengolahan terdistribusi.
Keterbatasan: Kebutuhan untuk meningkatkan sistem agar dapat beroperasi pada tingkat wilayah, integrasi plug-n-play sensor.
Kesimpulan
Sistem penginderaan berbasis IoT yang hemat biaya dapat dirancang untuk pemantauan kondisi cuaca dengan presisi tinggi.
Integrasi standar OGC dalam sistem ini memungkinkan penyimpanan dan penyebaran pengamatan sensor yang lebih baik.