Применение датчиков температуры и влажности почвы в интеллектуальном орошении

От поверхностного полива к точной подаче: как почвенные датчики управляют революцией умной ирригации

Дефицит воды стал серьезным вызовом для устойчивости мирового сельского хозяйства. Во многих регионах сельское хозяйство является крупнейшим потребителем воды, а традиционные методы ирригации, во многом опирающиеся на опыт или фиксированные графики, часто приводят к нерациональному расходу ресурсов, повреждению структуры почвы и неравномерному росту культур. С быстрым развитием технологий IoT датчики температуры и влажности почвы становятся основными чувствительными элементами в системах умного полива, направляя фермерство в сторону точности, интеллекта и экологичности.

Непрерывно контролируя среду в корневой зоне сельскохозяйственных культур, эти датчики обеспечивают научную основу для принятия решений об ирригации, способствуя переходу от «полива по ощущениям» к точной подаче воды по требованию.

I. Больше, чем интуиция: датчики предоставляют критические данные об окружающей среде

Датчики температуры и влажности почвы измеряют на месте два важных параметра: объемное содержание влаги в почве (VWC) и температуру почвы. Эти два показателя напрямую связаны со способностью культуры поглощать воду, усваивать питательные вещества и поддерживать жизненно важные физиологические функции.

1. Влажность почвы (VWC): основа решения «когда и сколько» поливать

При традиционном орошении фермеры часто поливают растения на основе прогнозов погоды или внешнего вида культур, не зная реального состояния влажности в корневой зоне. Это часто приводит к:

— Избыточному поливу: ведет к глубокому просачиванию, вымыванию питательных веществ и кислородному голоданию корней.

— Недостаточному поливу: вызывает водный стресс у растений, что негативно сказывается на росте и урожайности.

Устанавливая зонды на разной глубине (например, 10 см, 30 см, 60 см), датчики фиксируют динамические изменения воды в основной корневой зоне. Эти данные позволяют устанавливать точные пороги включения и выключения для автоматизированного контроля:

— Когда VWC падает до заданного нижнего предела, система автоматически начинает полив.

— При достижении верхнего предела подача воды прекращается, что предотвращает переувлажнение.

2. Температура почвы: ключевой фактор активности корней и планирования работ

Температура почвы влияет на прорастание семян, дыхание корней, растворимость питательных веществ и микробную активность.

— Оптимизация времени посева: для кукурузы, например, требуется стабильная температура почвы на глубине 5–10 см. Непрерывный мониторинг помогает принимать эти критические решения.

— Синергия с фертигацией: низкие температуры почвы замедляют поглощение фосфора и калия. Интеграция температурных данных позволяет проводить фертигацию в оптимальные периоды.

II. Системная интеграция: создание цикла «Измерение — Анализ — Исполнение»

Полный потенциал датчика раскрывается только в составе интеллектуальной системы, состоящей из трех уровней:

1. Уровень сбора данных

Датчики размещаются в нескольких точках поля, чтобы учесть различия в типах почвы и уклонах. Они должны обладать высокой стабильностью и защитой от помех.

2. Уровень передачи и анализа данных

Данные передаются через беспроводные технологии (4G, LoRa, NB-IoT) в облако. Система интегрирует их с метеоданными (осадки, испарение) для генерации рекомендаций.

3. Уровень исполнения

Результаты анализа отправляются на контроллеры, которые регулируют электромагнитные клапаны и насосы, обеспечивая зональный полив там, где это необходимо.

III. Ценностное предложение: экономия воды и устойчивое развитие

— Повышение эффективности использования воды: снижение частоты полива в засушливых регионах.

— Оптимизация среды для культур: поддержка здорового развития корней и повышение урожайности.

— Снижение затрат: автоматизация уменьшает трудозатраты и потребление энергии насосами.

IV. Тенденции развития и вызовы

Современные датчики становятся многопараметрическими, интегрируя функции измерения электропроводности (EC) и pH. Использование ИИ позволяет прогнозировать тренды влажности на основе исторических данных.

Заключение

Технологии расширяют возможности земли, а данные стимулируют рост — эра умной ирригации уже наступила. В будущем почвенные датчики будут играть еще большую роль в реализации видения «каждая капля воды имеет значение».

Спецификации датчиков влажности почвы:

1. Датчик температуры и влажности почвы NBL-S-THR

Инструкция NBL-S-THR-V4.0.pdf

2. Датчик температуры, влажности и электропроводности NBL-S-TMC

Инструкция NBL-S-TMC.pdf