در حال حاضر كشاورزي در ايران به شكل فعلي ظرفيت هاي لازم را براي امنيت غذايي، اشتغالزايي و صادرات محصولات كشاورزي به وجود نمي آورد؛ البته اين مشكل تنها به كشور ما محدود نمي شود، چرا كه با افزايش جمعيت در جهان امروز، نيازهاي بشري بيشتر شده و شكل تازه اي به خود گرفته است. در اين ميان با توجه به اهميت كشاورزي در تامين موادغذايي، تحقيقات وسيعي در اين زمينه صورت گرفته است كه كشت گلخانه اي يكي از نتايج آن است. گفتني است افزايش توليدات گلخانه اي هم با كاربرد بيشتر منابع يا استفاده از فناوري ميسر است و با توجه به محدوديت منابع، استفاده مناسب از فناوري مناسب ترين راهكار افزايش توليد به شمار مي آيد.
امروزه احداث گلخانه براي توليد و نگهداري انواع گل ها و گياهان و ميوه هاي خارج از فصل آن به منظور استفاده بهينه از منابع خاك و آب در سراسر جهان گسترش يافته است. گلخانه با ايجاد فضايي بسته شرايط مطلوب تري براي رشد و نمو گياهان فراهم مي كند. رومي ها اولين كساني بودند كه براي حفاظت گياهان از ساختمان استفاده كردند. آنها با پوشاندن گودال ها با ورقه هاي تراشيده شده از سنگ هاي نيمه شفاف و گرم كردن اين فضا، اولين گلخانه ها را به وجود آوردند. در واقع گلخانه به ساختماني اطلاق مي شود كه براي عبور طبيعي نور با مواد شفاف پوشانده شده است و با كنترل عوامل محيطي، شرايط مساعدتري براي پرورش محصولات كشاورزي ايجاد مي كند. اين ساختمان به طور مصنوعي گرم مي شود و ارتفاع و اندازه كافي براي كار كردن فرد در داخل آن وجود دارد. گلخانه امكان برداشت گياهاني كه فقط در فصل ها يا زمان هاي خاصي از سال كشت مي شوند را در سراسر طول سال فراهم مي كند. همچنين امكان پرورش گياهاني كه نياز به شرايط كنترل شده بسيار خاص ودقيق دارند مثل برخي گياهان دارويي و قارچ ها را مقدور ساخته است. از كاربردهاي ديگر گلخانه ها مي توان به پرورش محصولات با اشكال ظاهري متفاوت همچون توليد هندوانه مكعبي شكل به منظور سادگي حمل و نقل نام برد. برخي ديگر از گلخانه ها نيز فقط جهت ايجاد شرايط مطلوب براي نگهداري محصولات خاصي به كار مي روند.
امكان توليد مستمر محصولات در تمام طول سال بدون تاثير محدوديت هاي موجود، بهره وري صحيح و افزايش بهره وري از امكانات محدود آب و خاك، بازدهي تثبيت شده با توجه به كنترل عوامل توليد شامل رطوبت، درجه حرارت، تهويه و نور، كاهش خسارت و تامين امنيت توليد با توجه به كنترل عوامل سوء محيطي در يك محيط بسته، عدم وابستگي توليد به شرايط محيطي و امكان بازاريابي مناسب و تنظيم برنامه كشت مطابق نياز بازار از مزاياي به كارگيري فناوري توليد محصولات گلخانه اي محسوب مي شوند.

گلخانه هيدروپونيك چيست؟
بستر كشت مي تواند خاك يا هيدروپونيك باشد.  در كشت هيدروپونيك هيچ گونه خاك يا بستر خاكي استفاده نمي شود و گياه در محيط خنثي و عاري از هرگونه مواد غذايي قرار مي گيرد. در اين نوع كشت در زمان هاي مشخص، مواد غذايي به صورت محلول در آب ريشه گياه را سيراب مي كند. از مزاياي كشت هيدروپونيك مي توان به صرفه جويي در ميزان آب و مواد مغذي و كنترل شرايط كلي گياه توسط كارشناس كشاورزي اشاره كرد. بنا به گفته بهشتي، ميزان اندازه محصول، طعم و حتي شيريني و ترشي و زمان برداشت در اين نوع كشت قابل كنترل است، بعلاوه در صورت رعايت نكات بهداشتي، اين نوع كشت بيماري هاي موجود در خاك را ندارد.
وي مي افزايد: بستر كشت گلخانه هيدروپونيك علم و صنعت، مخلوط پرليت و كوكو پيت به دو صورت كيسه اي و گلداني است. پرليت از بازمانده هاي مواد آتشفشاني به دست مي آيد كه تركيبات آن سيليكات آهن و آلومينيوم است كه در 100 درجه سانتي گراد حرارت ديده و به شكل دانه هاي سفيد رنگ بسيار سبكي درآمده است كه قابليت جذب و رطوبت بسيار بالايي دارد و كوكوپيت از پوشال تنيده شده دور ميوه نارگيل تهيه مي شود.
بنا به گفته سيامك حسن زاده، دانش آموخته دانشگاه علم و صنعت، مصرف بيش از حد سوخت و انرژي كاهش توليد، افزايش ريسك توليد، كاهش كيفيت محصول و افزايش قيمت تمام شده از جمله مشكلات و خسارات وارده به گلخانه هاي امروزي محسوب مي شوند. در اين ميان كنترل آب و هوا يكي از مهم ترين عوامل در توليد و پرورش گياه است. در واقع فرآيند كنترل محيط گلخانه نيازمند به تحت اختيار درآوردن پارامترهايي همچون دما، رطوبت، دي اكسيد كربن، نور و گردش هواست كه ميان اين كميت ها روابط فيزيكي پيچيده اي حاكم است و كنترل محيط گلخانه را تحت تاثير قرار مي دهد.
از آنجا كه هدف اصلي در كنترل محيطي گلخانه رسيدن به حداكثر سود اقتصادي است و كنترل محيطي گلخانه همواره به نوعي با بهينه سازي همراه است با به كارگيري سيستم كنترل دما و رطوبت، كاهش هزينه انرژي مصرفي و افزايش توليد را مي توان تحقق بخشيد. اين امر اهداف گوناگوني از جمله افزايش بازده فيزيكي، افزايش كيفيت محصول و كاهش هزينه هاي توليد را در بر خواهد داشت. گفتني است، اثر متقابل و تداخل ميان متغيرهاي داخلي و خارجي بر پيچيدگي فرآيند كنترل محيط گلخانه مي افزايد. از طرف ديگر، محدوديت هاي زماني، دما و رطوبت نسبي از سيستم بيولوژيك بر سيستم كنترل محيط تحميل مي شود. به علت تعدد پارامترها را اثر متقابل بالاي آنها، كنترل آن به كمك روش كلاسيك دشوار به نظر مي رسد؛ چرا كه در روش كلاسيك براي كاهش تعداد متغيرها معمولافقط متغيرهايي كه تاثيرگذارترند در نظر گرفته مي شوند. اين در حالي است كه در رشد برخي محصولات كه نيازمند كنترل دقيق تري هستند، نمي توان از اين پارامترها صرف نظر كرد. از اين رو استفاده از روش هاي هوشمند مي تواند راهكار مناسبي براي كنترل آب و هوا با حداكثر سود اقتصادي باشد.

و اما گلخانه هوشمند
با استفاده از فناوري هاي نوين و تجهيزات پيشرفته كنترلي و سيستم هاي ابزار دقيق، گلخانه هيدروپونيك هوشمند به منظور كشت توت فرنگي در دانشگاه علم و صنعت راه اندازي شده است. در اين گلخانه با استفاده از روش بستر كشت متحرك براي اولين بار در ايران فضاي زير كشت در گلخانه به 2 برابر افزايش يافته است و با استفاده از روش هاي هوشمند كنترلي محصول با كيفيت و كاملابهداشتي توليد مي شود. بنا به گفته وي، در اين گلخانه مدرن تمام اتوماتيك، تمام مراحل آبياري، تهيه محلول مورد نياز گياه، تنظيمPH ،EC ، كنترل دما و رطوبت محيط گلخانه به صورت خودكار صورت مي گيرد.
امكان توليد مستمر محصولات در تمام طول سال بدون تاثير محدوديت هاي موجود از مزاياي به كارگيري فناوري توليد محصولات گلخانه اي محسوب مي شودعليرضا محمدشهري، رئيس پژوهشكده الكترونيك دانشگاه و مجري طرح گلخانه هيدروپونيك هوشمند مي افزايد: در اين گلخانه با استفاده از تجهيزات پيشرفته سنسوري و عملگرهاي خاص براي تزريق مواد معدني افزودني و استفاده از سيستم هاي پردازشگر از قبيل رايانه صنعتي و نيزPLC مي توان به طور پيوسته تمام پارامترهاي موردنظر را با استفاده از الگوريتم هاي كنترلي هوشمند كنترل كرد. همچنين استفاده مجدد از آب برگشتي علاوه بر صرفه اقتصادي در به هدر نرفتن آب و مواد افزودني به آن تاثير بسزايي در بهداشت محيط زيست خواهد داشت. سيستم كنترل مدام اطلاعات مواد موجود در آب را توسط سنسورهاي مختلف اندازه گيري مي كند و همزمان با توجه به اطلاعاتي كه از آب ورودي دارد، ميزان تزريق مواد مورد نياز را تنظيم مي نمايد. گفتني است سيستم غني ساز آب موردنظر براي استفاده در اين گلخانه اولين نمونه داخلي اين دستگاه محسوب مي شود.
فن، پد هيتر، مه پاش، پنجره سقفي و پنجره كناري از عملگرهاي موجود در گلخانه هستند كه ضمن صرف كمترين انرژي، دما و رطوبت را در مقادير مطلوب كنترل مي كنند و كيفيت و كميت محصول را افزايش مي دهد.
همچنين با نصب 2 دوربين با پايه هاي پن تيليت در دو سوي گلخانه امكان مشاهده وضعيت عمومي گلخانه روي سايت براي كارشناسان فراهم شده است.
بعلاوه برنامه نرم افزاري طراحي شده توسطLABVIEW علاوه بر قابليت هاي مونيتورينگ شرايط محيطي و وضعيت عملگرها از طريق اينترنت، امكان كنترل اينترنتي را هم فراهم كرده است. به اين ترتيب كه متخصصان ويژه با داشتن رمز عبور قادرند در صورت ايجاد مشكل در سيستم كنترلي، از طريق اينترنت اقدام به رفع مشكل اين مزرعه اينترنتي نمايند كه اين مساله هزينه تعمير و نگهداري گلخانه ها را به مراتب كاهش مي دهد.
بنا به گفته سيامك حسن زاده، فرق عمده اين كنترل كننده با كنترل كننده هاي خودكاري كه توسط شركت هاي آلماني، هلندي و ساير كشورهاي خارجي براي كنترل شرايط محيطي در صنعت گلخانه كشورمان ارائه مي شود، اين است كه كنترل كننده پيشين هوشمند ابتكاري طراحي شده، برخلاف مشابه خارجي كه صرفا به كنترل دما و رطوبت در مقادير مطلوب با دقت هاي بسيار بالاتوجه مي كنند، با در نظر گرفتن دما و رطوبت محيط بيرون و ميزان تابش آفتاب، سرعت و جهت وزش باد، از كم هزينه ترين راه اقدام به كنترل دما و رطوبت مي كند و اقتصادي ترين تصميم كنترلي را به سيستم اعمال مي كند كه البته نتايج پياده سازي اين طرح، صرفه جويي قابل ملاحظه اي را در ميزان مصرف انرژي نشان مي دهد. در عين حال به سبب كنترل دقيق دما و رطوبت در اين روش، افزايش توليد و بهبود كيفيت محصول نيز چشمگير است. مسلما گلخانه هيدروپونيك هوشمند علاوه بر مزاياي بارزي همچون اشتغالزايي، كاهش شغل هاي كاذب، كمك به خودكفايي در محصولات كشاورزي، صرفه جويي قابل توجه در مصرف آب و انرژي، در صورت اهتمام همه جانبه مسوولان مي تواند نقطه عطفي در صنعت كشاورزي و سرآغاز فصلي نو در صادرات غيرنفتي تاريخ ايران باشد.