โรงเรือนอัจฉริยะ

เกษตรแม่นยำ (precision agriculture) เป็นหนึ่งในเทคโนโลยีเป้าหมายของ สวทช. เพื่อตอบโจทย์การขับเคลื่อนเศรษฐกิจของประเทศ โดยสถาบันการจัดการเทคโนโลยีและนวัตกรรมเกษตร (สท.) เป็นผู้พัฒนานวัตกรรมโรงเรือนอัจฉริยะ

โรงเรือนอัจฉริยะ (SMART Greenhouse Knockdown Double Roof GH-1) โรงเรือนเพาะปลูกแบบ Knockdown ขนาด 6x20x5.6 เมตร ที่ได้มีการประยุกต์ใช้ Smart Technology โดยมีการติดตั้งระบบควบคุมและเซนเซอร์ เพื่อใช้ในการควบคุมสภาพแวดล้อมและบริการจัดการโรงเรือน โดยมีการควบคุมอุณหภูมิ ความชื้นสัมพัทธ์ ความชื้นดิน และความเข้มข้นแสง ซึ่งสิ่งเหล่านี้ล้วนเป็นปัจจัยสำคัญในการเพาะปลูก

ภาพที่ 1 : อาทิตย์ ลมูลปลั่ง. (2563, พฤศจิกายน 13). ‘โรงเรือนอัจฉริยะ’ ความหวังผลิตพืชอาหาร ในโลกยุคหลังโควิด. https://www.nstda.or.th/home/news_post/smart-greenhouses-food/

โรงเรือนมีการติดตั้งเซนเซอร์ควบคุมการเพาะปลูกจำนวน 4 ตัว ประกอบด้วย

• เซนเซอร์วัดความเข้มข้นแสง โดยการติดตั้งจำนวน 2 จุด เซนเซอร์ภายในโรงเรือนใช้สำหรับติดตามความเข้มข้นแสง เพื่อใช้ในการควบคุมการทำงานของม่านพรางแสง สำหรับเซนเซอร์ภายนอกโรงเรือน เพื่อใช้เปรียบเทียบความเข้มข้นแสงภายในโรงเรือน สำหรับวางแผนทำความสะอาดหรือเปลี่ยนหลังคาโรงเรือน
• เซนเซอร์วัดความชื้นดิน ติดตั้งจำนวน 1 จุด สำหรับวัดค่าความชื้นดิน เพื่อควบคุมการทำงานของระบบน้ำ
• เซนเซอร์วัดอุณหภูมิและความชื้นสัมพัทธ์ ติดตั้งจำนวน 2 จุด เซนเซอร์ภายในโรงเรือนสำหรับติดตามอุณหภูมิและความชื้นสัมพัทธ์ เพื่อควบคุมการทำงานของระบบพ่นหมอก สำหรับเซนเซอร์ภายนอกโรงเรือน เพื่อเปรียบเทียบอุณหภูมิและความชื้นสัมพัทธ์ภายในและภายนอกโรงเรือน
• เซนเซอร์วัดอุณหภูมิอากาศ ติดตั้งจำนวน 1 จุด บริเวณใต้หลังคาเหนือม่านพรางแสง สำหรับควบคุมการทำงานของพัดลมใต้หลังคา

นอกจากนี้โรงเรือนยังมีการติดตั้งระบบควบคุมต่าง ๆ ได้แก่

1. ระบบระบายอากาศ โดยมีการติดตั้งพัดลมระบายอากาศขนาด 20 นิ้ว จำนวน 2 จุด ทำหน้าที่ดูดอากาศร้อนออกจากโรงเรือน
2. ตู้ควบคุมพร้อมซอฟต์แวร์ สำหรับติดตามสภาวะแวดล้อมภายในโรงเรือน รวมทั้งสามารถควบคุมสภาพอากาศได้ทั้งระบบ ตั้งเวลา และกำหนดเองโดยผู้ใช้
3. ติดตั้งปั๊มน้ำ ขนาด 650W จำนวน 1 ตัว พร้อมด้วยระบบท่อกรองน้ำและวาล์วขนาด 1 นิ้ว

ตัวโรงเรือนถูกออกแบบให้มีหลังคา 2 ชั้น ประกอบด้วย 1.) พลาสติกคลุมหลังคาความหนา 150 ไมครอน 2.) พัดลมระบายอากาศใต้หลังคา ขนาด 20 นิ้ว ½ แรงม้าจำนวน 2 ชุด ติดตั้งที่ด้านหน้าและท้ายโรงเรือน 3.) โครงสร้างโรงเรือนเหล็กชุบสังกะสี Hot-Dip Galvanized 4.) ฐานรากเสาเข็ม เข็มเกลียวชุบสังกะสี Hot-Dip Galvanized ชนิดมีหน้าแปลน รองรับฐานเสา 5.) มุ้งตาข่าย ความถี่ 20-32 ตาต่อตารางนิ้ว 6) ห้องป้องกันแมลงแบบประตู 2 ชั้น ขนาดกว้าง 2 เมตร ยาว 2 เมตร สูง 3 เมตร เป็นทางเข้าออกโรงเรือน

จุดเด่นของโรงเรือนอัจฉริยะ คือ เซนเซอร์สามารถแสดงผล แจ้งเตือน และควบคุมการทำงานผ่านสมาร์ทโฟน สามารถตั้งเงื่อนไขการควบคุมได้ (อัตโนมัติ ตามความต้องการของพืช/ตั้งเวลา จากพฤติกรรมการให้น้ำปกติ/ตามความต้องการของเกษตรกร) สามารถบันทึกข้อมูลและดูข้อมูลย้อนหลังได้ 1 ปี และสามารถนำข้อมูลมาใช้ประโยชน์ได้

ที่ผ่านมา สวทช. ได้ร่วมมือกับภาคเอกชนในการทดสอบระบบโรงเรือนอัจฉริยะ ด้วยเป้าหมายในการปลูกเมลอนให้มีคุณภาพ ทั้งในด้านขนาดและระดับความหวานให้ได้มาตรฐานตามความต้องการของตลาด อันเป็นก้าวสำคัญสู่การถ่ายทอดองค์ความรู้อย่างครบวงจรแก่เกษตรกรและผู้ประกอบการ เพื่อขยายผลสู่การใช้ประโยชน์เชิงพาณิชย์อย่างเป็นรูปธรรม

ระบบควบคุมภายในโรงเรือนอัจฉริยะนี้ได้นำเทคโนโลยี Internet of Things (IoT) เข้ามาประยุกต์ใช้อย่างครบวงจร โดยติดตั้งเซนเซอร์หลายชนิดเพื่อควบคุมและรักษาสภาพแวดล้อมซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญต่อการเจริญเติบโตของพืช ได้แก่

• เซนเซอร์วัดความเข้มแสง เพื่อควบคุมการทำงานของม่านพรางแสง

• เซนเซอร์วัดความชื้นของดิน เพื่อควบคุมการทำงานของระบบน้ำหยด

• เซนเซอร์วัดความชื้นในอากาศ สำหรับควบคุมระบบพ่นหมอก

• เซนเซอร์วัดอุณหภูมิ ซึ่งควบคุมการทำงานของพัดลมใต้หลังคา

เซนเซอร์ทั้งหมดสามารถเชื่อมต่อเพื่อแสดงผล แจ้งเตือน และควบคุมการทำงานได้ผ่านอุปกรณ์สมาร์ตโฟน และระบบ Web-based ช่วยให้ผู้ใช้งานสามารถบริหารจัดการโรงเรือนได้อย่างมีประสิทธิภาพจากระยะไกล

โรงเรือนอัจฉริยะ (Smart Farm) หรือ เกษตรอัจฉริยะ คือแนวทางการทำเกษตรกรรมยุคใหม่ที่บูรณาการเทคโนโลยีเข้ากับกระบวนการเพาะปลูกและการผลิต โดยนำระบบ Smart IoT (Internet of Things) เข้ามาใช้ในการบริหารจัดการดูแลพืชผลอย่างมีประสิทธิภาพ

การทำการเกษตรด้วยเทคโนโลยีอัจฉริยะนี้สามารถทำได้ทั้งในระบบปิดหรือระบบเปิด โดยมุ่งเน้นการใช้เทคโนโลยีสมัยใหม่ผสมผสานกับศาสตร์ด้านวิทยาศาสตร์การเกษตรและวิศวกรรมเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์ เพื่อสร้างการเกษตรเชิงธุรกิจที่ยั่งยืน ซึ่งสอดคล้องกับแนวคิด BCG Model (Bio-Circular-Green Economy) หรือเศรษฐกิจชีวภาพ-หมุนเวียน-สีเขียว

การพัฒนาต่อยอด

เทคโนโลยีของโรงเรือนอัจฉริยะได้พัฒนาต่อยอดจากเทคโนโลยีที่มีอยู่ออกมาเพื่อให้ตอบสนองกับเกษตรกร โดยได้นำองค์ความรู้ใช้ในการบริหารจัดการโรงเรือนอัจฉริยะมาพันาต่อยอดเป็น “ระบบฟาร์มรักษ์น้ำ” เทคโนโลยีการให้น้ำอัจฉริยะสำหรับควบคุมการให้น้ำในแปลงเกษตรแปลงใหญ่

“ระบบฟาร์มรักษ์น้ำ: เทคโนโลยีการให้น้ำอัจฉริยะสำหรับควบคุมการให้น้ำในแปลงเกษตร” เป็นหนึ่งในสมาร์ทเทคโนโลยี (smart technology) ที่สถาบันการจัดการเทคโนโลยีและนวัตกรรมเกษตร (สท.) ได้ถ่ายทอดให้เกษตรกรผู้ปลูกทุเรียนในจังหวัดระยองมาตั้งแต่ปี พ.ศ.2562 โดยมีสวนทุเรียนที่ได้ติดตั้งเทคโนโลยีดังกล่าวแล้ว 33 แห่ง (ข้อมูลปี พ.ศ.2565)

ภาพที่ 2 : สถาบันการจัดการเทคโนโลยีและนวัตกรรมเกษตร. (31 มกราคม 2566). ระบบฟาร์มรักษ์น้ำ: เทคโนโลยีการให้น้ำอัจฉริยะสำหรับควบคุมการให้น้ำในแปลงเกษตร. https://www.nstda.or.th/agritec/raknam-v-2023/

ประโยชน์ของโรงเรือนอัจฉริยะ

• เพิ่มประสิทธิภาพการผลิต : การควบคุมสภาพแวดล้อมภายในโรงเรือนอย่างแม่นยำ ช่วยให้พืชเจริญเติบโตได้ดี ลดความเสี่ยงจากสภาพอากาศแปรปรวน และเพิ่มผลผลิตทั้งปริมาณและคุณภาพ
• ลดต้นทุน : ระบบอัตโนมัติช่วยลดการใช้แรงงานและทรัพยากร เช่น น้ำและปุ๋ย
• ลดความเสี่ยง : ลดความเสี่ยงจากการระบาดของโรคและแมลงศัตรูพืช
• เพิ่มความสะดวก : เกษตรกรสามารถตรวจสอบและควบคุมการทำงานของโรงเรือนได้จากทุกที่ทุกเวลา

ตัวอย่างการใช้งานโรงเรือนอัจฉริยะ

• การปลูกเมลอน : สท. สวทช. ได้ร่วมมือกับบริษัทเอกชนในการทดสอบปลูกเมลอนในโรงเรือนอัจฉริยะ ซึ่งประสบความสำเร็จเป็นอย่างดีทั้งในด้านปริมาณและคุณภาพของผลผลิต
• การปลูกมะเขือเทศ : มีการทดลองปลูกมะเขือเทศ 8 สายพันธุ์ ในโรงเรือนอัจฉริยะที่สวนผัก AGRITEC Station อุทยานวิทยาศาสตร์ประเทศไทย และระบบโรงเรือนอัจฉริยะ ได้นำไปทดลองใช้กับการปลูกมะเขือเทศในจังหวัดฉะเชิงเทรา ด้วยโรงเรือนขนาด 6 x 20 เมตร จนสามารถสร้างรายได้กลับคืนให้กับเกษตรกรจากการลงทุนเพียงปีแรก
• การศึกษาและวิจัย : โรงเรือนอัจฉริยะยังเป็นแหล่งเรียนรู้และห้องทดลองสำหรับการศึกษาวิจัยและเก็บข้อมูลความต้องการของพืชในระบบโรงเรือน เพื่อนำไปใช้พัฒนาการเกษตรต่อไป

โรงเรือนอัจฉริยะเป็นนวัตกรรมที่ช่วยยกระดับการเกษตรของไทย ด้วยการนำเทคโนโลยี IoT มาควบคุมสภาพแวดล้อมภายในโรงเรือนแบบอัตโนมัติ ซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการผลิต ลดต้นทุน และลดความเสี่ยงในการทำเกษตร ในปัจจุบัน องค์ความรู้เกี่ยวกับโรงเรือนอัจฉริยะยังถูกส่งต่อให้กับเกษตรกรทั่วประเทศอย่างต่อเนื่อง เพื่อสนับสนุนให้เกษตรกรสามารถนำเทคโนโลยีมาประยุกต์ใช้ เพื่อสร้างผลผลิตทางการเกษตรที่มีคุณภาพได้มาตรฐาน และเพิ่มรายได้ที่ยั่งยืน

วิดีโอแนะนำโรงเรือนอัจฉริยะ

• Club Farmday The Series ตอน โรงเรือนอัจฉริยะ
• โรงเรือนอัจฉริยะ ให้เราพูดแทนผักฃ

ดาวน์โหลดข้อมูล

• โรงเรือนอัจฉริยะ : https://www.nstda.or.th/agritec/wp-content/uploads/2020/11/20201130-smart-greenhouse-leaflet.pdf
• โรงเรือนรักษ์พืช : https://www.nstda.or.th/agritec/greenhouse-smart-version-2023/
• ระบบฟาร์มรักษ์น้ำ: เทคโนโลยีการให้น้ำอัจฉริยะสำหรับควบคุมการให้น้ำในแปลงเกษตร : https://www.nstda.or.th/agritec/smart-water-rak-nam-version-2023/

สถานภาพสิทธิบัตร

แหล่งข้อมูล

1. ไทยโพสต์. (2563). “โรงเรือนอัจฉริยะ” นวัตกรรมเกษตรดีต่อสิ่งแวดล้อม. ไทยโพสต์. https://www.thaipost.net/main/detail/66095
2. สถาบันการจัดการเทคโนโลยีและนวัตกรรมเกษตร. (2563, พฤศจิกายน 30). โรงเรือนอัจฉริยะ. https://www.nstda.or.th/agritec/smart-greenhouse-3/
3. อาทิตย์ ลมูลปลั่ง. (2563, พฤศจิกายน 13). ‘โรงเรือนอัจฉริยะ’ ความหวังผลิตพืชอาหาร ในโลกยุคหลังโควิด. https://www.nstda.or.th/home/news_post/smart-greenhouses-food/
4. สถาบันการจัดการเทคโนโลยีและนวัตกรรมเกษตร. (31 มกราคม 2566). ระบบฟาร์มรักษ์น้ำ: เทคโนโลยีการให้น้ำอัจฉริยะสำหรับควบคุมการให้น้ำในแปลงเกษตร. https://www.nstda.or.th/agritec/raknam-v-2023/
5. สถาบันการจัดการเทคโนโลยีและนวัตกรรมเกษตร. (31 มกราคม 2566). โรงเรือนรักษ์พืช.
   https://www.nstda.or.th/agritec/smart-greenhouse-v-2023/
6. โครงการโรงเรือนอัจฉริยะ ภายใต้โครงการนำร่องตามโมเดลเศรษฐกิจ BCG กองทุนหมู่บ้านและชุมชนเมือง. (20 เมษายน 2567). https://bcg.in.th/news/smart-greenhouse-project-under-the-pilot-project-based-on-the-bcg-economic-model/