11 типов датчиков для лучших систем дистанционного мониторинга теплиц

С развитием интеллектуального сельского хозяйства применение систем дистанционного мониторинга в современных теплицах становится все более распространенным. Система дистанционного мониторинга теплиц является важнейшей технологией в современном сельском хозяйстве. Она оптимизирует условия роста сельскохозяйственных культур, повышает урожайность и экономит ресурсы путем мониторинга окружающей среды, состояния культур и оборудования в режиме реального времени. Датчики являются основными компонентами этих систем, отвечающими за сбор критически важных данных. Фермеры или менеджеры по сельскому хозяйству могут отслеживать параметры окружающей среды, состояние воды и удобрений, а также рост сельскохозяйственных культур в режиме реального времени, что позволяет осуществлять точный контроль для повышения урожайности и качества продукции. В этой статье представлены 11 распространенных датчиков, используемых в теплицах, разделенных на четыре основные категории: мониторинг окружающей среды, системы управления, физиология растений и управление водными ресурсами/удобрениями. Описаны функции и роль каждого датчика в управлении теплицей.

 Датчики мониторинга окружающей среды

Эти датчики используются для определения основных факторов окружающей среды, таких как температура, влажность и освещенность, как внутри, так и снаружи теплицы, обеспечивая информационную поддержку для управления теплицей.

1. Датчик температуры, влажности и давления воздуха

   - Функция: Измеряет температуру воздуха, относительную влажность и атмосферное давление внутри теплицы.

   - Роль:

     - Температура: Гарантирует рост сельскохозяйственных культур в требуемом температурном диапазоне, активируя нагревательные или охлаждающие устройства (например, обогреватели или вентиляторы). Например, многим овощам требуется диапазон 20-25°C.

     - Влажность: Контролирует влажность воздуха для предотвращения роста плесени или обезвоживания. Активирует осушители при слишком высокой влажности или системы распыления при слишком низкой.

     - Атмосферное давление: Отслеживает изменения давления для прогнозирования погодных условий и помощи в регулировке вентиляции или конструкции.

   - Применение: Подходит для культур, требующих стабильного микроклимата, таких как томаты или брокколи, обеспечивая постоянную среду для роста.

2. Датчик температуры и влажности почвы

   - Функция: Измеряет температуру и содержание влаги в почве или культивационных субстратах.

   - Роль:

     - Температура почвы: Влияет на развитие корней и поглощение питательных веществ.

     - Влажность почвы: Контролирует содержание воды в почве, оптимизируя ирригацию для предотвращения избыточного или недостаточного полива, защищая здоровье корней и экономя водные ресурсы.

   - Применение: Широко используется в системах капельного орошения.

3. Датчик интенсивности света (PAR/Lux)

   - Функция: Измеряет фотосинтетически активную радиацию (ФАР, 400-700 нм) или освещенность (Люкс) для оценки интенсивности света.

   - Роль:

     - Обеспечивает получение культурами адекватной интенсивности света для фотосинтеза (например, листовым овощам требуется 10 000-20 000 Люкс), активируя дополнительное освещение (например, светодиодные лампы для выращивания) при недостаточном свете или регулируя системы затенения при избыточном.

     - Оптимизирует управление освещением, снижая энергопотребление.

   - Применение: Подходит для культур с высокими требованиями к свету, помогая повысить урожайность и сэкономить энергию.

4. Датчик концентрации CO₂

   - Функция: Измеряет концентрацию углекислого газа (CO₂) в воздухе теплицы.

   - Роль:

     - CO₂ является ключевым фактором фотосинтеза, и оптимальная концентрация (800-1200 ppm) может значительно ускорить рост культур. Датчик запускает системы обогащения CO₂ (например, генераторы CO₂) или системы вентиляции для регулировки концентрации.

     - Балансирует уровень CO₂ и вентиляцию для предотвращения стресса растений или напрасной траты энергии.

   - Применение: Распространено для высокоценных культур, таких как клубника и розы, где обогащение CO₂ может повысить урожайность на 20-30%.

 Датчики системы управления

Датчики системы управления обнаруживают внешние изменения окружающей среды и помогают автоматически включать или выключать тепличные устройства.

5. Датчик скорости и направления ветра

   - Функция: Измеряет скорость и направление ветра снаружи теплицы.

   - Роль:

     - Регулирует систему вентиляции или закрывает форточки в зависимости от скорости ветра, чтобы предотвратить повреждение конструкции теплицы сильным ветром.

     - Прогнозирует погодные условия и заранее настраивает отопительное или охлаждающее оборудование.

   - Применение: Имеет решающее значение в ветреных районах для обеспечения безопасности конструкции теплицы и энергоэффективности. Например, вентиляционные отверстия могут автоматически закрываться, если скорость ветра превышает 10 м/с.

6. Датчик дождя и снега

   - Функция: Обнаруживает наличие дождя или снега.

   - Роль:

     - Автоматически закрывает крыши теплиц или окна во время дождя или снегопада для предотвращения попадания воды или повреждения урожая.

     - Активирует дренажные системы или нагреватели для таяния снега, чтобы предотвратить накопление снега, угрожающее конструкции.

   - Применение: Необходим в районах с частыми осадками, защищая посевы от затопления или повреждения морозом.

 Датчики физиологии растений

Эти датчики фокусируются на физиологическом состоянии растений, обеспечивая более детальный мониторинг здоровья сельскохозяйственных культур.

7. Датчик влажности поверхности листа

   - Функция: Измеряет уровень влаги на листьях растений, отражая воздействие росы или дождя.

   - Роль:

     - Обнаруживает длительное увлажнение поверхности листьев для предотвращения грибковых заболеваний, таких как мучнистая роса, запуская системы вентиляции или отопления для просушки листьев.

     - Оптимизирует время полива, чтобы избежать повторного увлажнения, когда листья уже влажные.

   - Применение: Используется в средах с высокой влажностью для профилактики заболеваний.

8. Датчик роста стебля/плода

   - Функция: Контролирует скорость роста или размер стеблей или плодов растений.

   - Роль:

     - Отслеживает данные о росте в режиме реального времени, оценивая здоровье и развитие растений, и соответствующим образом корректирует освещение, подачу воды или питательных веществ.

     - Обнаруживает стрессовые состояния (например, замедление роста стебля из-за дефицита питательных веществ) для раннего вмешательства.

   - Применение: Оценка роста, сортовые исследования, моделирование роста. Распространено в точном земледелии для ценных культур, так как размер плодов напрямую влияет на рыночную стоимость.

 Датчики систем водоснабжения и удобрений

Точное управление водой и удобрениями является ключевым аспектом «умных» теплиц. Эти три датчика контролируют состояние почвы и системы вода-удобрение в режиме реального времени.

9. Датчик уровня жидкости

   - Функция: Измеряет уровень жидкости в ирригационных или гидропонных системах.

   - Роль:

     - Гарантирует наличие достаточного количества жидкости в резервуарах для воды или контейнерах с питательным раствором, инициируя долив при низком уровне.

     - Предотвращает работу водяных насосов всухую, продлевая срок службы оборудования.

   - Применение: Мониторинг ирригационных баков, управление питательным раствором, обычно используется в гидропонных системах или системах капельного орошения.

10. Датчик pH почвы

   - Функция: Определяет уровень pH почвы, что напрямую влияет на поглощение растениями питательных веществ. Соответствующая корректировка уровней pH может улучшить использование удобрений и здоровье сельскохозяйственных культур.

   - Роль:

     - Контролирует pH почвы (обычно 5,5-7,0 для большинства культур), помогая корректировать планы внесения удобрений и оптимизировать поглощение питательных веществ.

     - Предотвращает чрезмерное закисление или защелачивание почвы, которое может повредить корневую систему и повлиять на здоровье урожая.

   - Применение: Управление почвой, точное внесение удобрений, контроль качества. Используется при выращивании голубики (кислая почва) или томатов (нейтральная почва) для точного внесения удобрений.

11. Датчик электропроводности (EC) почвы

   - Функция: Измеряет содержание солей в почве, что помогает оценить концентрацию растворенных ионов.

   - Роль:

     - Оценивает уровень засоленности почвы, определяя, подходит ли она для роста сельскохозяйственных культур. Высокие значения EC могут вызвать осмотический стресс у корней, влияя на урожайность.

     - Направляет управление водными ресурсами и удобрениями, корректируя ирригацию или внесение удобрений для уменьшения накопления солей.

   - Применение: Улучшение солонцеватых почв, мониторинг питательных солей, интегрированное управление водой и удобрениями. Используется в регионах с высоким риском засоления (например, прибрежные теплицы) или в гидропонных системах для контроля здоровья субстрата.

 Комплексное применение и важность

Эти 11 датчиков образуют основную сеть сбора данных для систем дистанционного мониторинга теплиц. Постоянно контролируя параметры окружающей среды (температуру, свет, CO₂), состояние управляющих устройств (вентиляцию, кровельные системы), физиологические показатели культур (влажность листьев, рост плодов) и условия водоснабжения/удобрения (pH и EC), эти датчики обеспечивают всестороннюю поддержку управления теплицей. Их функции включают:

- Повышение урожайности: Оптимизация условий роста для повышения урожая и качества.

- Экономия ресурсов: Точный контроль использования воды, удобрений и энергии для снижения эксплуатационных расходов.

- Предотвращение рисков: Своевременное обнаружение болезней, аномалий окружающей среды или неисправностей оборудования для минимизации потерь.

- Автоматизация: Интеграция с платформами IoT для удаленного мониторинга и автоматизированного управления.

 Заключение

Успех систем дистанционного мониторинга теплиц зависит от совместной работы этих высокопроизводительных датчиков. От мониторинга окружающей среды до управления водой и удобрениями — каждый датчик предоставляет точные данные для оптимизации производственных решений. Выбор правильной комбинации датчиков (например, датчики света, CO₂ и EC почвы для высокоценных культур или датчики скорости ветра и дождя/снега для регионов с переменчивым климатом) в сочетании с технологией IoT может значительно повысить интеллектуальность и экономическую эффективность теплиц. По мере дальнейшего развития технологий IoT и сенсоров их возможности интеграции будут расширяться, обеспечивая надежную поддержку реализации концепции «безлюдного интеллектуального фермерства» в современном сельском хозяйстве.

Спецификации для 11 типов тепличных датчиков

    Illumination-sensor.pdf

    NBL-W-DS-wind-direction-sensor-Manual.pdf

    NBL-W-RSS-Rain-Snow-Sensor-instruction-manual.pdf

    NBL-S-TM-Soil-temperature-and-moisture-sensor-Instruction-Manual-4.0.pdf

    NBL-S-TMC-Soil-temperature-and-moisture-conductivity-sensor.pdf

    NBL-S-THR-Soil-temperature-and-moisture-sensors-Instruction-Manual-V4.0.pdf

    NBL-W-LM-Leaf-Temperature-and-Humidity-Sensor-Instruction-Manual.pdf

    NBL-W-FGS Fruit Stem Growth Sensor Instruction Manual.pdf

    NBL-S-PH-Soil-PH-Sensor-Instruction-Manual-V4.0.pdf

    NBL-W-RS-Rain-sensors-instruction-manual-V4.0.pdf

    NBL-W-SS-Wind-Speed-Sensors-Instruction-Manual-V4.0.pdf

    NBL-W-CO2 Carbon-Dioxide-Sensor-Instruction-Manual-5000ppm.pdf