شكل 5.9 - كتاب إنترنت الأشياء - الصف 11 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

📚 الزراعة الذكية

المفاهيم الأساسية

الزراعة الذكية: استخدام تقنيات إنترنت الأشياء لتحسين وتطوير القطاع الزراعي وسير عمله.

الزراعة الدقيقة: نوع من الزراعة يتضمن ري النباتات حسب موقعها ووفق كميات المياه التي تحتاج إليها الأنواع المختلفة من النباتات، باستخدام البيانات.

مركبة جوية دون طيار (UAV): مركبة جوية دون طيارين أو طاقم أو ركاب، تُستخدم في المراقبة الجوية وجمع البيانات.

خريطة المفاهيم

```markmap

تطبيقات إنترنت الأشياء المتقدمة

أهداف التعلم

في مجال الرعاية الصحية (IoHT)

• يصف كيفية استخدام تقنيات إنترنت الأشياء

#### تطبيقات إنترنت الأشياء في الرعاية الصحية

##### أجهزة قابلة للارتداء

• مستشعرات
• أجهزة مراقبة الصحة عن بعد
• تنبيهات الطوارئ
• أجهزة مراقبة المؤشرات الصحية

##### الفوائد

• تعزيز جودة حياة الإنسان
• توفير خدمات رعاية صحية فعالة لجميع الأعمار
• مراقبة الأطفال المرضى
• تشخيص ومراقبة الأمراض المزمنة لدى كبار السن

##### تطور الرعاية الصحية

• الانتقال من العلاج التقليدي في المستشفى إلى الرعاية المنزلية
• تمكين المرضى من التعامل مع الظروف الطارئة باستقلالية
• ضمان توافر الخدمات الطبية للجميع بغض النظر عن الموقع
• أنواع الأجهزة: أجهزة مراقبة اللياقة البدنية، أجهزة التتبع، تقنيات متطورة قابلة للارتداء

##### إنترنت أشياء الرعاية الصحية (IoHT)

• تعريف: حل IoT لربط الأشخاص بخدمات الرعاية الصحية
• المكونات:

- التصوير الطبي (أشعة سينية، رنين مغناطيسي، مقطعي محوسب)

- تقارير المختبرات الطبية

- أجهزة مراقبة الرعاية الصحية عن بعد

- خدمات الطوارئ الذكية (سيارات إسعاف، عيادات)

• الوظيفة: تمكين الأطباء من مراجعة السجلات والتشخيص عن بعد

##### الأجهزة القابلة للارتداء (Wearables)

• تعريف: أشياء ذكية توضع على الجسم لجمع وتحليل بيانات الصحة
• المستخدمون الأساسيون: المرضى ذوو الإعاقات، كبار السن، الأطفال
• آلية العمل: مستشعرات حيوية مدمجة تلتقط البيانات وتنتج مخرجات رقمية
• البيانات المجمعة:

- الإشارات الحيوية (ECG, EEG, EMG)

- درجة حرارة الجسم

- مستوى تشبع الأكسجين

- الحركة والموقع الجغرافي

• المؤشرات المراقبة: معدل ضربات القلب، نشاط العضلات، معدل التنفس، ضغط الدم، وضع الجسم
• معالجة البيانات: تتطلب الذكاء الاصطناعي وتحليلات البيانات والحوسبة السحابية

##### شبكة مستشعرات الجسم (BSN)

• تعريف: شبكة مستشعرات لاسلكية (WSN) قابلة للارتداء لمراقبة جسم الإنسان
• المميزات: قدرات الاستشعار، الحوسبة، التخزين، الإرسال اللاسلكي
• آلية العمل (شكل 5.2): مستشعر → جهاز ذكي → إنترنت → مستشفى ذكي
• التطبيقات: المراقبة المستمرة عبر الجراحة للمؤشرات الحيوية
• البيانات المكتشفة: حركة الجسم، درجة الحرارة، معدل ضربات القلب، موصلية الجلد، وظائف العضلات
• الفائدة: تسهيل التعرف المبكر على المرض وتشخيصه

#### تطبيقات الرعاية الصحية الذكية

##### مراقبة ضغط الدم

• المشكلة: ارتفاع ضغط الدم مشكلة صحية عالمية تسبب قصور القلب وأمراض الكلى وتلف العصب البصري.
• الحل: استخدام الساعات الذكية كأجهزة إنترنت أشياء قابلة للارتداء لتتبع اللياقة وقياس معدل ضربات القلب ومراقبة ضغط الدم.
• آلية العمل: إرسال البيانات ومعالجتها عبر أجهزة إنترنت الأشياء القائمة على الحوسبة السحابية.

##### مراقبة الألم

• المشكلة: صعوبة التعرف على المشاعر والألم لدى صغار السن والمسنين ومرضى الأمراض العقلية.
• المؤشر: تعابير الفة تعد مؤشرًا سلوكيًا للألم.
• الحل: تطوير نظام آلي للتعرف على الألم باستخدام مدخلات فسيولوجية من مستشعرات إنترنت الأشياء وتحليل البيانات.

##### مراقبة النوم

• المشكلة: اضطرابات النوم مثل الأرق وانقطاع النفس الانسدادي النومي (OSA).
• الحل: استخدام أجهزة مخطط كهربية الدماغ (EEG) في الأذن القابلة للارتداء والمتصلة بشبكة إنترنت الأشياء.
• آلية العمل: مراقبة مستمرة وغير مزعجة لتقييم جودة النوم، مع استخدام الذكاء الاصطناعي للتنبؤ بمراحل النوم.

##### مراقبة مخطط كهربية القلب (ECG)

• المشكلة: صعوبة استخدام أجهزة تخطيط القلب التقليدية في المنزل.
• الحل: تطوير أشياء ذكية قابلة للارتداء لفحوصات تخطيط القلب عن بعد.
• آلية العمل: تلتقط المستشعرات على الجلد الإشارات الكهربائية للقلب، ويمكن للأطباء معاينة البيانات عن بعد.
• ميزات إضافية: بعض الأجهزة تحتوي على تطبيقات للتنبيه في حالات النوبات القلبية وتقديم توصيات لصحة القلب.

##### مراقبة علم الأمراض

• الجهاز المستخدم: مخطط كهربائية الدماغ (EEG).
• آلية العمل: توصيل أقراص معدنية بالرأس لرصد إشارات الدماغ وإرسالها للحاسب.
• الاضطرابات المشخصة: الصرع، السكتة الدماغية.
• دور إنترنت الأشياء: نظام مراقبة يوفر عناية فورية للمرضى، حيث أن أي تأخير قد يؤثر على حياتهم.

##### مراقبة الأشخاص ذوي الإعاقة

• التطبيق: الكراسي المتحركة الذكية (SMW).
• مكونات النظام:

- خدمة الخرائط للملاحة.

- الكرسي المتحرك للمستخدم.

• التقنية الأساسية: قياس المسافات ثلاثية الأبعاد (3D LiDAR).
• وظيفة LiDAR: رسم خرائط للمحيط الخارجي والحركة المستقلة دون الحاجة إلى GPS.
• آلية المراقبة:

- نظام مدمج لمراقبة المرضى ذوي الحالات الحرجة.

- مراقبة الخصائص الحيوية (مثل نبضات القلب وضغط الدم) لاكتشاف المواقف الخطرة.

- إصدار تحذير عبر شريط تنبيه عند الحاجة.

##### تقنية اكتشاف الضوء والمدى (LiDAR)

• تعريف: تقنية لقياس المسافات عن طريق توجيه الليزر إلى سطح وقياس وقت انعكاس الضوء.

في مجال الزراعة

• يصف مساهمة التقنيات في تحسين القطاع
• يحدد التطبيقات الذكية المختلفة

#### الزراعة الذكية

• تعريف: استخدام تقنيات إنترنت الأشياء لتحسين وتطوير القطاع الزراعي وسير عمله.
• المزايا:

- ترشيد استخدام الموارد (الأرض، المياه، الأسمدة، مبيدات الآفات).

- تحسين الأرباح وتحقيق الاستدامة.

- سلامة الغذاء وحماية البيئة.

- خفض تكاليف الإنتاج.

#### تطبيقات الزراعة الذكية

##### الزراعة الدقيقة

• تعريف: ري النباتات حسب موقعها ووفق كميات المياه التي تحتاج إليها الأنواع المختلفة من النباتات.
• آلية العمل:

- جمع وتحليل البيانات من مستشعرات (الموقع، الرطوبة، درجة حرارة الأرض).

- استخدام المسح والمراقبة الجوية.

##### المركبات الجوية دون طيار (UAVs / Drones)

• تعريف: مركبة جوية دون طيارين أو طاقم أو ركاب.
• الدور: المراقبة الجوية وجمع البيانات بتفاصيل مكانية دقيقة.
• المتطلبات الأساسية:

- استهلاك منخفض للطاقة.

- خفة الوزن.

- صغر الحجم.

• التطبيقات في الزراعة الدقيقة:

- رش مبيدات الآفات.

- التعرف على نقص المياه.

- تحديد أمراض النباتات.

- إنشاء خرائط بيئية لطبيعة التربة.

- تخطيط أنظمة ري أكثر كفاءة.

• التقنيات المساعدة:

- الاستشعار عن بعد (بصور ذات أطوال موجية متفاوتة).

- نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) للإسناد الجغرافي.

- أنظمة المعلومات الجغرافية (GISs) لدمج البيانات.

في الهيكليات والشبكات

• يصنف طبقات إنترنت الأشياء الأحادية (M2M)
• يشرح وظائف الطبقات العالية للهيكلية
• يحدد خصائص تقنيتي RFID و NFC
• يحدد تقنيات وبروتوكولات شبكات WPANS

في الأمان والخصوصية

• يميز التحديات الأمنية في شبكات الجيل الخامس
• يعرف مخاوف الخصوصية والحلول الممكنة

```

نقاط مهمة

• تطبيق إنترنت الأشياء في الزراعة يحقق مزايا مثل ترشيد الموارد وتحسين الأرباح وسلامة الغذاء.
• الزراعة الدقيقة تعتمد على جمع وتحليل البيانات من مستشعرات مختلفة.
• الطائرات دون طيار (UAVs) أصبحت أداة شائعة وفعالة في تطبيقات الزراعة الدقيقة.
• مستشعرات الطائرات دون طيار يجب أن تكون منخفضة الطاقة، خفيفة الوزن، وصغيرة الحجم.
• البيانات التي تجمعها الطائرات دون طيار تُستخدم لاتخاذ قرارات لتحسين جودة الإنتاج وتقدير تكاليف المعالجة.

الزراعة الذكية Smart Agriculture

لقد قمت في الوحدة السابقة بأولى خطواتك في مجال الزراعة الذكية، وذلك من خلال إنشاء نظام لري النباتات. يمكن تحسين وتطوير القطاع الزراعي وسير عمله من خلال استخدام العديد من تقنيات إنترنت الأشياء، حيث يتيح تطبيق إنترنت الأشياء في القطاع الزراعي مزايا خاصة مثل: ترشيد استخدام الموارد كالأرض والمياه والأسمدة ومبيدات الآفات، وكذلك تحسين الأرباح وتحقيق الاستدامة، وسلامة الغذاء وحماية البيئة، وخفض تكاليف الإنتاج.

شكل 5.9: الزراعة الذكية باستخدام الطائرات دون طيار

تطبيقات الزراعة الذكية Smart Agriculture Applications

الزراعة الدقيقة Precision farming

تتضمن الزراعة الدقيقة ري النباتات حسب موقعها ووفق كميات المياه التي تحتاج إليها الأنواع المختلفة من النباتات، ويتطلب هذا النوع من الزراعة جمع وتحليل البيانات من خلال العديد من المستشعرات مثل موقع النبات والرطوبة ودرجة حرارة الأرض، والتي يمكن الحصول عليها من خلال المسح والمراقبة الجوية. وقد اكتسبت الطائرات التي يتحكم فيها عن بعد، والتي تُعرف غالبًا باسم المركبات الجوية دون طيار (Unmanned Aerial Vehicles - UAVs) أو الطائرات المسيرة (Drones) شيوعًا كبيرًا في مجالات المراقبة الجوية. فعلى مدار السنوات الماضية، استخدمت الطائرات دون طيار على نطاق واسع لمراقبة الحقول والمزروعات، ولتقديم حلول زراعية دقيقة وفعالة. لقد أضحى من الممكن من خلال استخدام الاستشعار عن بعد متابعة مجموعة متنوعة من المقاييس المتعلقة بالمحاصيل والغطاء النباتي، وذلك بالاستعانة بصور ذات أطوال موجية متفاوتة حلت بديلاً عن صور الأقمار الصناعية التي كان يُعتمد عليها في الماضي. وقد أثبتت أنظمة الطائرات دون طيار فعاليتها في العديد من تطبيقات الزراعة الدقيقة، بما فيها رش مبيدات الآفات، والتعرف على نقص المياه، وتحديد أمراض النباتات. وهكذا أصبح بالإمكان اتخاذ العديد من القرارات بناءً على البيانات الملتقطة من الطائرات دون طيار لتقدير تكاليف المعالجة للمشاكل المحددة وتحسين جودة الإنتاج.

مركبة جوية دون طيار (Unmanned Aerial Vehicle - UAV) : يتم تسمير "المركبات الجوية دون طيار" دون طيارين أو طاقم أو ركاب.

يتمثل دور الطائرات دون طيار في التقاط البيانات بتفاصيل مكانية دقيقة، حيث تستخدم العديد من المستشعرات اعتمادًا على المؤشرات الزراعية التي يجب مراقبتها. ويجب أن تفي مستشعرات الطائرات دون طيار بثلاثة متطلبات أساسية: استهلاك منخفض للطاقة، وخفة الوزن، وصغر الحجم. تعمل هذه التقنيات على إنشاء خرائط بيئية تصور طبيعة التربة، مما يسمح بتخطيط أنظمة ري أكثر كفاءة لجميع المحاصيل، وتستخدم تقنيات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) على نطاق واسع للمساعدة في تحديد المواقع والإسناد الجغرافي للأشياء الملتقطة بواسطة الاستشعار عن بعد، ونظرًا لأن معلومات الاستشعار عن بعد تُعد مصدرًا رئيسًا للبيانات البيئية؛ فإنه يتم في العادة استيرادها إلى أنظمة المعلومات الجغرافية (Geographic Information Systems - GISs) ودمجها مع مجموعات البيانات الأخرى.

شكل 5.10: المتطلبات الأساسية للمركبات الجوية دون طيار

وزارة التعليم Ministry of Education 2025 - 1447

الزراعة الذكية Smart Agriculture لقد قمت في الوحدة السابقة بأولى خطواتك في مجال الزراعة الذكية، وذلك من خلال إنشاء نظام لري النباتات. يمكن تحسين وتطوير القطاع الزراعي وسير عمله من خلال استخدام العديد من تقنيات إنترنت الأشياء، حيث يتيح تطبيق إنترنت الأشياء في القطاع الزراعي مزايا خاصة مثل: ترشيد استخدام الموارد كالأرض والمياه والأسمدة ومبيدات الآفات، وكذلك تحسين الأرباح وتحقيق الاستدامة، وسلامة الغذاء وحماية البيئة، وخفض تكاليف الإنتاج. --- SECTION: شكل 5.9 --- شكل 5.9: الزراعة الذكية باستخدام الطائرات دون طيار تطبيقات الزراعة الذكية Smart Agriculture Applications الزراعة الدقيقة Precision farming تتضمن الزراعة الدقيقة ري النباتات حسب موقعها ووفق كميات المياه التي تحتاج إليها الأنواع المختلفة من النباتات، ويتطلب هذا النوع من الزراعة جمع وتحليل البيانات من خلال العديد من المستشعرات مثل موقع النبات والرطوبة ودرجة حرارة الأرض، والتي يمكن الحصول عليها من خلال المسح والمراقبة الجوية. وقد اكتسبت الطائرات التي يتحكم فيها عن بعد، والتي تُعرف غالبًا باسم المركبات الجوية دون طيار (Unmanned Aerial Vehicles - UAVs) أو الطائرات المسيرة (Drones) شيوعًا كبيرًا في مجالات المراقبة الجوية. فعلى مدار السنوات الماضية، استخدمت الطائرات دون طيار على نطاق واسع لمراقبة الحقول والمزروعات، ولتقديم حلول زراعية دقيقة وفعالة. لقد أضحى من الممكن من خلال استخدام الاستشعار عن بعد متابعة مجموعة متنوعة من المقاييس المتعلقة بالمحاصيل والغطاء النباتي، وذلك بالاستعانة بصور ذات أطوال موجية متفاوتة حلت بديلاً عن صور الأقمار الصناعية التي كان يُعتمد عليها في الماضي. وقد أثبتت أنظمة الطائرات دون طيار فعاليتها في العديد من تطبيقات الزراعة الدقيقة، بما فيها رش مبيدات الآفات، والتعرف على نقص المياه، وتحديد أمراض النباتات. وهكذا أصبح بالإمكان اتخاذ العديد من القرارات بناءً على البيانات الملتقطة من الطائرات دون طيار لتقدير تكاليف المعالجة للمشاكل المحددة وتحسين جودة الإنتاج. --- SECTION: مركبة جوية دون طيار --- مركبة جوية دون طيار (Unmanned Aerial Vehicle - UAV) : يتم تسمير "المركبات الجوية دون طيار" دون طيارين أو طاقم أو ركاب. يتمثل دور الطائرات دون طيار في التقاط البيانات بتفاصيل مكانية دقيقة، حيث تستخدم العديد من المستشعرات اعتمادًا على المؤشرات الزراعية التي يجب مراقبتها. ويجب أن تفي مستشعرات الطائرات دون طيار بثلاثة متطلبات أساسية: استهلاك منخفض للطاقة، وخفة الوزن، وصغر الحجم. تعمل هذه التقنيات على إنشاء خرائط بيئية تصور طبيعة التربة، مما يسمح بتخطيط أنظمة ري أكثر كفاءة لجميع المحاصيل، وتستخدم تقنيات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) على نطاق واسع للمساعدة في تحديد المواقع والإسناد الجغرافي للأشياء الملتقطة بواسطة الاستشعار عن بعد، ونظرًا لأن معلومات الاستشعار عن بعد تُعد مصدرًا رئيسًا للبيانات البيئية؛ فإنه يتم في العادة استيرادها إلى أنظمة المعلومات الجغرافية (Geographic Information Systems - GISs) ودمجها مع مجموعات البيانات الأخرى. --- SECTION: شكل 5.10 --- شكل 5.10: المتطلبات الأساسية للمركبات الجوية دون طيار --- SECTION: 173 --- وزارة التعليم Ministry of Education 2025 - 1447 --- VISUAL CONTEXT --- **FIGURE**: الزراعة الذكية باستخدام الطائرات دون طيار Description: A photograph of a drone flying over a field of crops. The drone is black with four propellers, positioned slightly above the crop canopy. The field appears to be green or yellowish-green, suggesting agricultural land. The sky is bright and slightly hazy. The image illustrates the use of drones in smart agriculture. Context: Illustrates the application of drones in smart agriculture for monitoring crops. **DIAGRAM**: المتطلبات الأساسية للمركبات الجوية دون طيار Description: A simplified diagram of a drone with three labeled requirements for Unmanned Aerial Vehicles (UAVs). The drone is depicted as a stylized quadcopter. Three boxes with text are connected to the drone by dotted lines, representing its requirements. Key Values: حجم صغير, خفيفة الوزن, طاقة قليلة Context: Highlights the fundamental design requirements for drones used in smart agriculture: small size, light weight, and low power consumption.