CC BY
3UDK 62-529
AQLLI SUG'ORISH TIZIMLARIDA SUN'IY INTELLEKTNING O'RNI
Goyipov Umidjon Gulomjonovich, NamMQI, PhD, [email protected]
O'rmonov Musoxon Nodirjon o'g'li, NamMQI, o'qituvchi, [email protected]
Annotatsiya: Ushbu maqolada sun'iy intellekt (SI) texnologiyalarining aqlli sug'orish tizimlarida qo'llanilishi va bu texnologiyalarning qishloq xo'jaligida suv resurslarini samarali boshqarishda tutgan o'rnini yoritib berilgan. Maqolada aqlli sug'orish tizimlari konsepsiyasi, ularning qishloq xo'jaligiga kiritilishi, hamda sun'iy intellekt vositalarining o'simliklarni sug'orishda muhim qarorlar qabul qilish jarayonidagi roli muhokama qilinadi. Maqola SI texnologiyalarining meteorologik ma'lumotlar, tuproq holati, o'simlik ehtiyojlari va boshqa muhim ko'rsatkichlar asosida sug'orish jadvalini optimallashtirishdagi foydali jihatlarini ta'kidlaydi. Shuningdek, maqolada aqlli sug'orish tizimlarida sensorlar va SI algoritmlarining integratsiyasi orqali real vaqt rejimida monitoring va boshqaruv imkoniyatlari kengaytirilishi haqida ma'lumot beriladi. Bu SI texnologiyalari yordamida fermerlarga samaradorlikni oshirish va suv sarfini kamaytirishga imkon beruvchi amaliy yechimlar taklif qiladi.
Аннотация: В этой статье освещается применение технологий искусственного интеллекта (ИИ) в интеллектуальных ирригационных системах и роль этих технологий в эффективном управлении водными ресурсами в сельском хозяйстве. В статье рассматривается концепция интеллектуальных ирригационных систем, их внедрение в сельском хозяйстве, а также роль инструментов искусственного интеллекта в процессе принятия важных решений в области орошения растений. В статье освещены преимущества технологий SI при оптимизации графиков полива на основе метеорологических данных, состояния почвы, потребностей растений и других важных параметров. В статье также представлена информация о расширении возможностей мониторинга и контроля в реальном времени за счет интеграции датчиков и алгоритмов SI в интеллектуальные системы орошения. Он предлагает практические решения, которые позволяют фермерам повысить производительность и сократить потребление воды с помощью технологий SI.
Abstract: This article highlights the application of artificial intelligence (AI) technologies in smart irrigation systems and the role of these technologies in efficient water management in agriculture. The article discusses the concept of smart irrigation systems, their implementation in agriculture, and the role of AI tools in the process of making important decisions in crop irrigation. The article highlights the benefits of SI technologies in optimizing irrigation schedules based on meteorological data, soil conditions, plant needs, and other important parameters. The article also provides information on enhancing real-time monitoring and control capabilities by integrating SI sensors and algorithms into smart irrigation systems. It offers practical solutions that enable farmers to improve productivity and reduce water consumption using SI technologies.
Kalit so'zlar: Sun'iy intellekt (SI), aqlli sug'orish tizimlari, qishloq xo'jaligi, suv resurslarini boshqarish, sug'orish optimallashtirish, sensor texnologiyalari, tuproq monitoringi, purkagichli sug'orish, tomchilatib sug'orish, markaziy aylanma sug'orish.
Ключевые слова: искусственный интеллект (ИИ), интеллектуальные ирригационные системы, сельское хозяйство, управление водными ресурсами, оптимизация орошения, сенсорные технологии, мониторинг почвы, дождевание, капельное орошение, центральное круговое орошение.
Keywords: artificial intelligence (AI), smart irrigation systems, agriculture, water management, irrigation optimization, sensor technology, soil monitoring, sprinkler irrigation, drip irrigation, center pivot irrigation.
Kirish. Suv tanqisligi hozirgi zamonning eng dolzarb global muammolaridan biridir. BMT prognozlariga ko'ra, 2050 yilga borib dunyo aholisining qariyb 40 foizi suv tanqisligini boshdan kechiradi. Iqlim o'zgarishi yog'ingarchilikning kamayishiga va suvning bug'lanishining kuchayishiga olib keladi, bu esa suv tanqisligi muammosini yanada kuchaytiradi. Qishloq xo'jaligi suvning asosiy iste'molchilaridan biri bo'lib, samarasiz sug'orish tufayli suvning katta qismi yo'qoladi.
Suv taqchilligining kuchayishi va iqlim o'zgarishi sharoitida sun'iy sug'orish tizimlarini optimallashtirish muhim vazifaga aylanib bormoqda. An'anaviy sug'orish usullari odatda samarasiz bo'lib, suvning isrof qilinishiga, atrof-muhitning ifloslanishiga va tuproqning tarkibiy buzilishiga olib keladi. So'nggi yillarda respublikamizda ham yangi sun'iy sug'orishning texnologiyalaridan foydalanilmoqda, lekin, tuproq iqlim sharoiti tufayli ayrim horijiy texnologiyalarni to'g'ridan-to'g'ri joriy etishda turli muammolar paydo bo'lmoqda.
Ekinlar hosildorligini oshirish va resurslardan maksimal darajada foydalanish uchun aqlli sug'orish muhim ahamiyatga ega. O'simliklarga kerakli miqdorda suvni to'g'ri vaqtda qo'llaydigan aqlli sug'orish tizimlari o'simliklarning sog'lom o'sishi uchun juda muhimdir. Sun'iy intellekt (SI) har bir sohani inqilob qilayotgan zamonaviy davrda qishloq xo'jaligi ham bundan mustasno emas.
Sun'iy intellekt aqlli sug'orish dunyosida asosiy vositadir, chunki u suv resurslarini nazorat qilish va boshqarish usullarini o'zgartiradi. Suvni tejashga bo'lgan talab ortib borayotganligi sababli, sun'iy intellektga asoslangan aqlli sug'orish tizimlari suvni tejash bilan birga hosildorlikni oshirish muammosiga duch kelayotgan dehqonlarga barqaror echimlarni taqdim etadi. Ma'lumotlarga ko'ra, sug'orish tizimlarida sun'iy intellekt integratsiyasi suvdan foydalanishni 25 foizgacha kamaytirishga yordam bergan. Bundan tashqari, dehqonchilikda SI texnologiyasidan foydalanish ekinlar hosildorligini 20-30 foizga oshirdi.
Ushbu maqolada sun'iy intellektning aqlli sug'orish tizimlaridagi ahamiyati va uning afzalliklari muhokama qilinadi.
Usullar. Aqlli sug'orish tizimlari fermerlarga hosilni kuzatish va optimallashtirishga yordam beradigan ilg'or texnologiyadir. Siz aqlli tizimni mavjud sug'orish tizimiga integratsiya qilish mumkin. Aqlli sug'orish tizimlari suv iste'molini kuzatib boradi, avtomatlashtiradi va tahlil qiladi, chiqindilarni kamaytirishga va yuzaga kelishi mumkin bo'lgan muammolar haqida o'z vaqtida ogohlantirishlarga yordam beradi.
An'anaviy sug'orish usullari suvning samarasiz ishlatilishiga olib kelishi mumkin, bu esa suvni isrof qiladi va hosildorlikni pasaytiradi. Iqlim o'zgarishi suv bilan ta'minlanishi va dunyo aholisining ko'payishi bilan ushbu muammolarni hal qilish uchun aqlli sug'orish texnologiyasidan foydalanish muhim ahamiyatga ega. Aqlli sug'orish suvni tejaydi, inson mehnatini yengillashtiradi, tuproqni holatini yaxshilaydi va xarajatlarni tejaydi.
SI algoritmlari ob-havo sharoitlari va sug'orish talablarini aniq bashorat qilish uchun tarixiy ma'lumotlardan foydalanadi. Ushbu algoritmlar kelajakdagi iqlim tendentsiyalarini bashorat qilish uchun oldingi ob-havo ma'lumotlarini tahlil qiladi. Bu fermerlarga kutilgan ob-
havo holotiga ko'ra ekish va yig'im-terim kabi tadbirlarni rejalashtirishga yordam beradi. Ushbu bashoratli yondashuv tizim samaradorligini oshiradi va suvdan foydalanishni optimallashtiradi.
Bundan tashqari, sun'iy intellekt tizimlari suv mavjudligini ham bashorat qilishi mumkin, bu fermerlarga sug'orish jadvallarini samarali boshqarishga va kam yoki ortiqcha sug'orish ehtimolini kamaytirishga yordam beradi. Yomg'ir va boshqa iqlim o'zgarishlarini bashorat qilish fermerlarga tabiat tomonidan olib kelingan har qanday qiyinchilikka tayyor turishga yordam beradi.
Aqlli qishloq xo'jaligi dunyosida sun'iy intellect texnologiyasi va sensorlarning integratsiyasi aniq dehqonchilikka olib keladi. Sun'iy intellekt algoritmlari sug'orish, zararkunandalarga qarshi kurash va o'g'itlarni qo'llashni optimallashtirish uchun sensorlar (ob-havo sensorlari, tuproq sensorlari, o'simliklar sensorlari), dronlar va sun'iy yo'ldosh tasvirlaridan to'plangan ma'lumotlarni tahlil qiladi.
Haroratdan tortib tuproq namligi va ozuqaviy moddalar miqdorini kuzatishgacha bo'lgan ushbu ilg'or texnologiya fermerlar va landshaftchilarga barcha resurslardan samarali foydalanishni ta'minlab, ma'lumotlarga asoslangan, ongli qarorlar qabul qilishga yordam beradi.
Sun'iy intellekt bilan o'rnatilgan aqlli datchiklar tuproq namligini doimiy ravishda kuzatib boradi. Ushbu sensorlar sug'orish tizimlariga faqat kerak bo'lganda o'simliklarni sug'orish imkonini beruvchi ma'lumotlarni taqdim etish uchun turli xil chuqurliklarda yerga o'rnatilgan. Binobarin, dehqonlar va bog'bonlar ideal sug'orish jadvalini aniqlab, sug'orish strategiyasini to'g'rilab, har bir ekin turi kerakli vaqtda kerakli miqdorda suv olishlari mumkin. Bunday aniq sug'orish suvning isrof qilinishini kamaytiradi va o'simliklarning holatini yaxshilaydi.
Daladagi sensorlar va sun'iy yo'ldosh tasvirlari yordamida kompyuter ko'rishni kuzatuvchi o'simliklar bilan sun'iy intellekt asosida boshqariladigan aqlli sug'orish tizimlari. Ushbu qurilmalar o'simlik stressi, barg namligi va soyabon harorati kabi muhim o'simlik parametrlarini nazorat qiladi. Bundan tashqari, o'simlik datchiklari kasalliklarning dastlabki belgilarini, zararkunandalar infestatsiyasini yoki ozuqa moddalarining etishmasligini aniqlaydi. Bu fermerlarga ekinlar sog'lig'ini saqlash va kimyoviy davolanishga bo'lgan ehtiyojni kamaytirish uchun maqsadli echimlarni amalga oshirishga yordam beradi.
Sun'iy intellektga asoslangan avtomatlashtirilgan sug'orish tizimlarini mobil ilovalar yoki web-interfeyslar orqali masofadan boshqarish va kuzatish mumkin. Fermerlar va mulk egalari istalgan joydan sug'orish jarayonlarini boshqarishi, ogohlantirishlar olishi va sozlamalarni o'zgartirishi mumkin. Masofadan boshqarishning ushbu yondashuvi ishlab chiqaruvchilarga qulaylik va moslashuvchanlikni ta'minlaydi, shu bilan birga inson tegishiga bo'lgan ehtiyojni kamaytiradi.
Sun'iy intellekt yordamida ishlaydigan aqlli sug'orish tizimlari tuproq namligi darajasini, ob-havo sharoitini va o'simliklar talablarini kuzatish uchun ilg'or algoritmlardan foydalanadi. Ma'lumotlarga asoslangan ushbu strategiya fermerlarga ekinlarni samarali sug'orishda yordam beradi, shu bilan birga suv isrofgarchiligini kamaytiradi va ekologik barqarorlikni rag'batlantiradi.
Haddan tashqari sug'orish va suv oqimining oldini olish orqali ushbu tizimlar suv tanqisligi global muammosini hal qilishga yordam beradi. Ushbu ilg'or tizimlar suv oqimi va ortiqcha sug'orishning oldini olish orqali global suv tanqisligi muammosini hal qilishga yordam beradi.
Qurilish va Ta 'lim ilmiy jurnali 3-jild, 5-son https://jurnal.qurilishtalim.uz
81
Ma'lumotlarga asoslangan sun'iy intellekt yondashuvi har bir o'simlikning optimal o'sish sharoitlari bilan ta'minlanishini ta'minlaydi. Fermerlar sug'orish jadvallarini ekin turlari, tuproq sharoitlari va atrof-muhit kabi turli omillarga qarab o'zgartirishlari mumkin bo'lsa, bu sezilarli hosildorlikka hissa qo'shadi.
SI texnologiyasi har bir o'simlik uchun aniq suv miqdorini aniqlash uchun harorat, tuproqning muvozanati, quyosh nuri ta'siri va namlik kabi bir nechta omillarni tahlil qilishi mumkin. Bunday aniq sug'orish o'simliklardagi suv stressi yoki haddan tashqari hidratsiya xavfini kamaytiradi va o'simliklarning o'sishini yaxshilaydi.
Sun'iy intellektga asoslangan aqlli sug'orish tizimlari suvning aniq miqdorini qo'llash, sizib chiqishlarni aniqlash va suvga bo'lgan talab va ob-havo prognozi asosida sug'orish jadvallarini sozlash orqali energiya sarfini kamaytirishi mumkin. Bu operatsion xarajatlarni kamaytirishga va energiyani sezilarli darajada tejashga olib keladi. Ushbu aqlli tizimlar sug'orish jadvallarini energiya talabi naqshlari bilan sinxronlash orqali energiya samaradorligini oshirishga yordam beradi, masalan, elektr energiyasining eng yuqori soatlarida foydalanishdan qochish. Bundan tashqari, suvni tejaydigan klapanlar va kam quvvatli datchiklardan foydalanish tizimning umumiy barqarorligini yanada yaxshilaydi.
SI ga asoslangan aqlli sug'orish tizimlari bilan paxtakorlar qo'l mehnatini kamaytirishi va sug'orish ishlarini avtomatlashtirishi mumkin. Aqlli sug'orish orqali avtomatlashtirish inson tomonidan sug'orishni kuzatish va boshqarish va ortiqcha o'g'itlarni qo'llash zaruratini kamaytiradi, bu esa uzoq muddatli xarajatlarni tejash va iqtisodiy foyda keltiradi.
Purkagichli sug'orish. SI texnologiyasi an'anaviy purkagichli sug'orish tizimlarini aqlli tizimlarga aylantirdi. Sun'iy intellektga asoslangan purkagichli sug'orish tizimi keyingi sug'orishni rejalashtirish uchun yomg'ir miqdori va tuproq sharoitini o'lchaydigan yomg'ir sensorlaridan real vaqtda ob-havo ma'lumotlarini to'playdi. Ushbu ma'lumotlar tahlil qilingandan so'ng, tizim ortiqcha sug'orish yoki ortiqcha suvdan foydalanishning oldini olish uchun purkagichlarga bildirishnomalar yuboradi.
Tomchilatib sug'orish. Bu sug'orishning eng samarali usuli hisoblanadi, chunki u suvni o'simlikning ildiziga to'g'ridan-to'g'ri yetkazib beradi, suv oqimini kamaytiradi, bir tekis taqsimlanishini ta'minlaydi va sug'orish samaradorligini oshiradi. SI bu usulni yanada yaxshilaydi. Sun'iy intellekt yordamida ishlaydigan tomchilatib sug'orish tizimlarida tuproq namligini nazorat qilish uchun tuproqqa datchiklar joylashtiriladi, bu esa SI algoritmlariga suv oqimini aniq boshqarishga yordam beradi.
Markaziy aylanma sug'orish. Bu yirik dehqonchilikda qo'llaniladigan keng tarqalgan sug'orish usuli. Harakatlanuvchi sug'orish uskunasiga o'rnatilgan dala datchiklari tuproq va ekinlarning sog'lig'i haqida ma'lumotlarni to'playdi. Sensorlar bu ma'lumotni sun'iy intellektga asoslangan tizimga taqdim etadi, bu ma'lumotlardan aylana sug'orish purkagichlarini boshqarish va aylanish tezligini, oqimini va suv oqimining burchagini sozlash uchun foydalanadi.
Sug'orish tizimlarida sun'iy intellekt qo'llanilganda, turli xil ma'lumotlar to'planadi:
1. Tuproq namligi. Tuproqdagi namlik darajasini o'lchovchi sensorlar orqali olingan ma'lumotlar.
2. Meteorologik ma'lumotlar. Havo harorati, yog'ingarchilik, shamol tezligi va namligi kabi meteorologik ko'rsatkichlar.
3. O'simlik holati. O'simliklarning o'sish darajasi, barglarning namligi, va fotosintez faolligi kabi biologik ko'rsatkichlar.
4. Sug'orish tizimining holati. Sug'orish uchun ishlatiladigan suv miqdori, sug'orish vaqti va davomiyligi.
Sun'iy intellekt texnologiyalari yordamida yig'ilgan ma'lumotlar bir necha bosqichlarda qayta ishlanadi:
1. Ma'lumotlarni saralash va oldindan tahlil qilish:
- To'plangan ma'lumotlar saralangan, ya'ni noto'g'ri yoki nuqsonli ma'lumotlar olib tashlangan va qolgan ma'lumotlar standartlashtiriladi.
- Oldindan tahlil qilish orqali har bir ko'rsatkichning umumiy tendentsiyalari aniqlanadi.
2. Ma'lumotlar tahlili va ko'rsatkichlarni aniqlash:
- Sun'iy intellekt yordamida ma'lumotlar statistik usullarda tahlil qilinadi. Bu jarayon orqali tuproq namligi va o'simliklarning o'sish darajasi o'rtasidagi bog'liqlik aniqlanadi.
- Sun'iy intellekt algoritmlari, masalan, mashina o'rganishi (machine learning) modellari yordamida ma'lumotlar tahlil qilinadi. Bu orqali kelajakdagi sug'orish ehtiyojlarini oldindan bashorat qilish imkoniyati paydo bo'ladi.
- Sensorlardan kelayotgan ma'lumotlar real vaqt rejimida tahlil qilinadi, bu esa sug'orish tizimini o'z vaqtida moslashtirish imkonini beradi.
3. Qaror qabul qilish va optimallashtirish:
- Sun'iy intellekt tomonidan tahlil qilingan ma'lumotlar asosida sug'orish tizimi optimal sug'orish jadvalini ishlab chiqadi. Bunda tuproqning holati, ob-havo sharoiti va o'simliklarning ehtiyojlari hisobga olinadi.
- Sug'orish tizimi sun'iy intellekt yordamida sug'orish jarayonini optimallashtiradi, ya'ni suvni faqat zarur bo'lgan miqdorda va vaqtda taqdim etadi. Bu esa suv sarfini kamaytiradi va o'simliklar uchun optimal o'sish sharoitlarini yaratadi.
Sun'iy intellekt asosida amalga oshirilgan sug'orish tizimi yordamida quyidagi natijalarga erishiladi:
- sug'orish jarayonining optimallashuvi tufayli suv sarfi sezilarli darajada kamayadi. Tadqiqotlar natijasida SI yordamida sug'orish tizimlari an'anaviy tizimlarga nisbatan 2040% gacha suvni tejashi aniqlangan;
- o'simliklarning sug'orilishi optimallashgani tufayli hosildorlik oshadi. Optimal sug'orish rejimlari tufayli o'simliklar suv bilan yetarli darajada ta'minlanadi, bu esa o'z navbatida hosilning sifati va miqdorini oshiradi;
- sun'iy intellekt yordamida sug'orish tizimi ekologik barqarorlikni ta'minlashga yordam beradi, chunki suvning samarasiz ishlatilishi kamayadi va ortiqcha suvning yerga singishi yoki bug'lanib ketishi oldi olinadi.
Hulosa. Sug'orish tizimlariga sun'iy intellektning integratsiyasi sug'orishni optimallashtirish va qishloq xo'jaligida suvni boshqarish masalalarini hal qilishda hal qiluvchi rol o'ynamoqda. SI texnologiyasi ekinlarni iqlim o'zgarishi, suv tanqisligi va aholi sonining ko'payishi kabi bir qator muammolardan himoya qildi. Biz iqlim o'zgarishi oqibatlarini kamaytirish va suvni tejash uchun qo'limizdan kelganini qilishimiz kerak. Suvdan unumli
foydalanish bunga erishish yo'llaridan biridir. Sun'iy intellektga asoslangan aqlli sug'orish tizimlari yordamida fermerlar suvni tejashlari, ekologik barqarorlikni ta'minlashlari va hosildorlikni oshirishlari mumkin.
ADABIYOTLAR
1. Wei, H., Xu, W., Kang, B. et al. Irrigation with Artificial Intelligence: Problems, Premises, Promises. Hum-Cent Intell Syst 4, 187-205 (2024). https://doi.org/10.1007/s44230-024-00072-4
2. https://www.dripworks.com/blog/the-role-of-artificial-intelligence-ai-in-smart-irrigation-systems
3. Patel, W., Sangeetha, Y., Gopagoni, D.R. et al. An empirical intelligent water irrigation system using soft computing and IoT. Int. j. inf. tecnol. (2024). https://doi.org/10.1007/s41870-024-01920-z
4. Singh, A.K., Tariq, T. (2023). Analysis of Intelligent Control of Irrigation System. In: Singhal, P., Kalra, S., Singh, B., Bansal, R.C. (eds) Recent Developments in Electrical and Electronics Engineering. Lecture Notes in Electrical Engineering, vol 979. Springer, Singapore. https://doi .org/10.1007/978-981-19-7993 -4_24
