Nesnelerin İnterneti (Internet of Things-IoT) ve Tarımda Kullanım Potansiyeli

2017 yılı itibari ile 7.3 milyar olan dünya nüfusunun, 2050 yılında 9 milyara ulaşacağı ön görülmektdir.

2017 yılı itibari ile 7.3 milyar olan dünya nüfusunun, 2050 yılında 9 milyara ulaşacağı ön görülmektdir.  Bu durum halen hektar başına ortalama 3.75 ton olan tahıl üretiminin 6.25 ton/ha’a ulaşılmasını gerektirmektedir ki, bu da dünya halkını beslemek için mevcut tahıl üretiminin %70 arttırılması gerektiği sonucunu doğurmaktadır. Tarım çevreleri tarafından, bu gereksinimin tarımsal üretimde yaşanan zorlukları daha da arttırması ön görülmektedir.

 

Artan nüfusu eşit oranda besleyememek de dünyadaki ayrı bir sorun olmaya devam etmektedir. Gelişmiş ülkelerdeki genç nüfus yeterli oranda beslenebilirken, Afrika gibi tarımsal üretimin kısıtlı olduğu bölgelerde insanlık hala besin bulmakta güçlük çekmektedir. Dünya genelinde ortalama arazi boyutları incelendiğinde tarımın insanlığı besleyebilme imkânı açıkça ortaya çıkmaktadır. Ortalama arazi boyutları Avusturalya’da 800 hektar, Amerika Birleşik Devletleri’nde 180 hektar, Avrupa’da 17 hektar iken, bu değer Afrika’da 0.8 hektara kadar düşmektedir. Bu değerlere bakarak aslında tarım kesiminde faaliyet gösteren çiftliklerin gelişmişlik düzeyini tahmin etmek pek de zor değildir. Ortalama arazi büyüklüğü yüksek olan Avusturalya ve Amerika gibi kıtalardaki çiftliklerde yeni nesil traktör ve tarım makinaları kullanılırken, Afrika kıtasındaki gibi çok küçük arazilere sahip çiftliklerde teknolojik özelliği oldukça düşük hatta yok denebilecek makinaların yanında, halen insan gücünden yararlanılarak üretim yapılmaktadır. Ortalama arazi büyüklüğü ister yüksek ister düşük olsun, her iki durumda da tarımsal üretimin hassas bir şekilde yapılması gerekmektedir ki, beklenen nüfus artışına karşılık üretilen ürün miktarı yüksek ve kayıplar az olabilsin. Bunu sağlamanın bir yolu, tarımsal üretimde kilit rol oynayan tarımsal mekanizasyon araçlarının günümüz teknolojileri ile donatılarak, en ideal işletme koşullarında çalıştırılmasıdır.

Tarımsal üretimde kalite ve miktarı arttırmanın yanında, kayıpları da en düşük seviyeye çekmenin gereksinimi 1990’lı yılların başında tarımsal mekanizasyonda hassas tarım (precision farming) denilen kavramın ortaya çıkmasına neden olmuştur. Bu kavram gelişen elektronik ve konumlandırma sistemleri ile birlikte bilgisayar sistemlerinin tarım makinalarına entegre edilerek kullanımı, böylelikle tarım makinasından beklenen işi en kısa zamanda ve en doğru şekilde, en az girdi kullanımı ile gerçekleştirmesidir. Bu kavramın ortaya çıkması toprak hazırlığı, ekim, ilaçlama ve hasat makinalarının konvensiyonel şeklinin değişerek, işlemi gerçekleştiren organların ve makine kontrolünün elektronik ve bilgisayar sistemleri ile birlikte küresel konumlandırma sistemlerinin (GPS) çalıştığı bir şekil alması ile sonuçlanmıştır. Günümüz traktörlerinde otomatik dümenleme sistemi (auto-steering) ile traktörler arazide düzgün bir hat boyunca toprağı işleyebilmekte veya ekim gibi işlemleri gerçekleştirebilmektedir. Bunun yanında uyduların kullanımı ile arazilerin makro düzeyde parsellere ayrılarak, her parselin ihtiyaç duyduğu bitki besin maddeleri sayısal haritalar üzerinde belirlenmekte, bu harita verilerinin traktörlere yüklenmesi ile bilgisayar kontrollü gübreleme makinaları sayesinde arazinin farklı bölümlerine ihtiyaç duyulan miktarda gübre atılması sağlanmaktadır.  Üretilen üründeki hastalıkların arazi üzerinde uçurulan dronlarla tespit edilmesi ve ortaya çıkarılan analiz sonuçlarının yine sayısal haritalar üzerine yüklenerek bilgisayar kontrollü ilaçlama makinaları ile ihtiyaç duyulan miktardaki ilaç ile bitkinin ilaçlanması da hassas tarıma verilecek örneklerden birkaçıdır. Bu makinaların pek çok örneğini gelişmiş ve teknolojiye ayak uyduran çiftliklerde görmek günümüzde mümkünken, bunun tam tersi durumun da halen tarımda mevcut olduğunu da unutmamak gerekmektedir.

 Amerika Birleşik Devletleri ve Avusturalya’daki çiftliklerin sıra dışı durumu hariç tutulduğunda, dünya genelinde halen ortalama arazi büyüklüklerinin 50 hektarın altında olduğu görülmektedir. Avrupa’da tarımsal işletmelerin %86’sı 20 hektardan düşük büyüklükte araziye sahip olup, örnek verilen hassas tarım araçlarının kullanımı bakımından bir kısıt oluşturmaktadır [1]. Fakat bu durumun, bu büyüklükteki çiftliklerde hassas tarımın kullanılmasına engel olmadığını görülmektedir. Bu noktada “nesnelerin interneti” (Internet of Things) denilen bir kavram karşımıza çıkmakta ve özellikle 50 hektardan küçük işletmelerin nesnelerin interneti teknolojisinin kullanımı açısından potansiyele sahip olduğu ve Avrupa’da bu işletmelerin yıllık 500 ile 750 Euro arasındaki bir yatırımla bu teknolojiye erişimlerinin mümkün olduğu belirtilmektedir [2]. Nesnelerin interneti kavramı temel olarak, yeryüzünde bulunan her nesnenin, üzerinde bulunan elektronik donanımla ya da ek bir donanım bağlanarak internet üzerinden takip edilebilmesini, bu nesnenin fiziksel özelliklerini ya da üretmiş olduğu veriyi internet ortamından görebilmeyi, analiz edebilmeyi ve bu nesneyi kontrol edebilmeyi kapsayan bir teknolojidir. 2003 yılında 500 milyon nesne internete bağlı iken, 2010 yılında bu sayı 12.5 milyar adede ulaşmış, 2020 yılında ise bu sayının 24 milyara ulaşacağı beklenmektedir [3]. Otoriteler tarafından nesnelerin interneti teknolojisinden en çok etkilenecek olan sektör olarak tarım ön görülmektedir. 2015 yılı itibari ile 30 milyon adet olan tarımdaki internet nesnesinin, yıllık %20 artışla 2020 yılında 75 milyon adede ve 2024 yılında da 225 milyona çıkacağı beklenmektedir [4]. Tarımda nesnelerin interneti kavramı, hassas tarımın alt bir dalı olarak konumlandırılabilir. Hatta, tarımda nesnelerin interneti “Tarım 4.0” denilen devrimin gerçekleşmesine olanak sağlayan bir teknolojidir. Hassas tarım, diğer bir ifade ile “Tarım 3.0”, makinaların otomatik olarak yönlendirilmesini, algılama ve kontrolü, makine takibini ve veri analizini mümkün kılarken, “Tarım 4.0” sayesinde hassas tarımda bir atılım gerçekleştirilmiş olacaktır.  Bunun mümkün kılınması ise;

 

• • Düşük maliyetli ve gelişmiş sensör ve kontrol mekanizmalarının,
• • Düşük maliyetli mikro işlemcilerin,
• • Yüksek bant genişliğine sahip iletişim araçlarının,
• • Bulut tabanlı bilgi ve iletişim teknolojilerinin (cloud computing),
• • Büyük veri analizinin (big data),
• • Karar destek sistemlerinin (decision support systems)

 

kullanımını gerektirmektedir [5]. Genel bir ifade ile “tarımda nesnelerin interneti” tam olarak “Tarım 4.0” kavramı içerisine oturmaktadır. Daha önce de belirtildiği gibi, hassas tarımda kullanılan makinalar ve teknolojiler yüksek maliyetli olduğundan, tarımda faaliyet gösteren her büyüklükteki çiftliğin bu makinaları edinme ve kullanabilme imkânı bulunmamakta fakat, nesnelerin interneti kavramına hizmet eden cihazları edinebilme ve kullanabilme imkânı bulabilmektedir. Tarımda kullanılan internet nesneleri toprak sıcaklığı ve nem sensörü, rüzgâr ve basınç sensörü, sulama sensörü (Şekil 1), hayvan ve makine takip sistemleri gibi örneklendirilebilir (Şekil 2). 

      

Tarımda nesnelerin interneti teknolojisinin kullanımının tahıl üretiminde hektar başına % 1.75 verim artışı ile yakıt tüketiminde hektar başına 17.5-32.5 $ tasarruf ve tarımsal sulama amaçlı sulamadaki su tüketiminde %8’e varan tasarruf sağlayacağı belirtilmektedir [4].

Tarıma nesnelerin kavramının etki göstereceği alanlardan %60 ile en büyük oranda hassas tarımın faydalanacağı bildirilirken, bunu %44 ile otomasyon, %40 ile tarımsal işlemler arasındaki bütünlüğün sağlanması, %36 oranında gerçekleştirilen tarımsal işlemlerde profesyonelleşme ve %28 ile iş gücü kullanımında azalma alanının takip edeceği ön görülmektedir [6]. Nesnelerin interneti teknolojisi kullanımının hızlı bir şekilde yaygınlaşmasının, kırsal kesime internet hizmetinin yayılması ile sağlanabileceği açıktır. 2015 yılında Avrupa’da kentsel alanda yaşayan insanların internete erişim imkânı %83 iken, kırsal kesimde yaşayanların oranı ise %73’tür ve bu alanda internet kullanımının yaygınlaştırılması gerekmektedir.

Tarımda nesnelerin interneti ile hassas tarım kavramının yaygınlaşması ve tarımın buna uyumunun sağlanması ile birlikte, risk altında bulunan insan popülasyonunun da önemli derecelerde azalacağı belirtilmektedir. Belirtilen teknolojilerin dünya üzerinde beslenme açısından risk altında bulunan nüfusu %7.5 oranında azaltacağı öngörülmektedir [7].

Ülkemiz açısından “tarımda nesnelerin interneti” kavramı değerlendirildiğinde, Avrupa’ya benzer bir durumun mevcut olduğunu görmekteyiz. Ülkemiz tarım alanları giderek azalmakta olup, mevcut tarım alanımız 23 milyon hektarın altına düşmüştür. Ülkemizde halen faaliyet gösteren 3 milyonun üzerindeki tarımsal işletmenin arazi büyüklükleri değerlendirildiğinde de yine Avrupa’ya benzer bir durumun olduğunu, toplam işletmelerin %83’ünden fazlasının ortalama arazi büyüklüğünün 10 hektardan az olduğunu görmekteyiz. Hatta bu arazilerin %75’inden fazlasının da 3’ten fazla parçaya sahip olduğu görülmektedir. Hem ortalama arazi büyüklüğünün düşük olması hem de arazilerin büyük oranda parçalı olması, artan ülkemiz nüfusunu beslemek üzere beklenen kaliteli ve yüksek verimli tarımsal üretimin gerçekleştirilmesinin önde gelen sorunlarıdır. Bu sorunların yanında hassas tarım makinalarının edinim maliyetleri de eklendiğinde, yatırım maliyetinin düşük olması nedeni ile nesnelerin interneti teknolojisi, tarımsal kalkınmamızı mümkün kılacak teknolojilerden biri olarak ortaya çıkmaktadır. Bunu sağlamanın bir yolu da kırsal alanda yaşayan halka internet hizmetinin götürülmesi ve bu hizmetin kullandırılması ile mümkündür. 2017 yılı verilerine göre nitelikli tarım, ormancılık ve su ürünleri kapsamında çalışanların bilgisayar kullanım oranı %27.3, internet kullanım oranı ise %38.6 olup [8], bu oranın daha da yukarıya çekilmesi ülke genelinde yapılacak internet devrimi ile mümkündür. Bunun sağlanması da tarımda nesnelerin interneti teknolojisinin uygulanabilirliğini beraberinde getirecektir.

 

 

 

Kaynaklar

[1] Dryancour, G., 2016. The Agricultural Machinery Market & Industry in Europe: An analysis of the most important structural trends & why EU regulation of the sector needs to change. European Agricultural Machinery Industry Association CEMA.

[2] CEMA, 2017. Smart Agriculture for All Farms.

[3] Jayavardhana Gubbi a, Rajkumar Buyya b,∗, Slaven Marusic a, Marimuthu Palaniswami, 2013. Internet of Things (IoT): A vision, architectural elements, and future directions. Future Generation Computer Systems.

[4] Meola, A., 2016. Why IoT, Big Data and Smart Farming Are the Future of Agriculture.  http://www.businessinsider.com/internet-of-things-smart-agriculture-2016-10

[5]http://cema-agri.org/sites/default/files/CEMA_Digital%20Farming%20%20Agriculture%204.0_
%2013%2002%202017.pdf

 [6] http://www.cema-agri.org/page/farming-40-future-agriculture

[7] FAO, 2016. The State of Food and Agriculture. http://www.fao.org/3/a-i6030e.pdf

[8] TÜİK, 2018. Meslek Gruplarına Göre İnternet Kullanım Oranları
http://www.tuik.gov.tr/PreTablo.do?alt_id=1028