Автоматическая система полива с использованием датчика влажности почвы

Автоматическая система орошения с использованием датчика влажности почвы : интеллектуальное решение по управлению водными ресурсами для современного сельского хозяйства

 ВВЕДЕНИЕ

В условиях быстрого развития современного сельского хозяйства эффективное управление водными ресурсами и оптимизация роста сельскохозяйственных культур стали важнейшими вопросами. Традиционные методы орошения часто опираются на временной контроль воды, что может привести к чрезмерному или недостаточному поливу, нерациональному расходованию воды и влиянию на здоровье сельскохозяйственных культур. Для решения этой проблемы были разработаны автоматические системы орошения с датчиками влажности почвы, которые используют передовые сенсорные технологии и автоматизированное управление для реализации интеллектуальности процесса орошения, значительно повышая эффективность использования воды и производственный потенциал сельскохозяйственных культур.

 Ядро системы: датчик влажности почвы .

Ядром автоматизированной системы полива является датчик влажности почвы . Такие датчики могут точно измерять содержание влаги в почве и обеспечивать обратную связь в реальном времени о степени влажности почвы с помощью принципов электромагнитной волны, изменения сопротивления или изменения емкости. Например, датчики серии NBL-S-THR с точностью ±3% могут стабильно работать в диапазоне температур от -50°C до 100°C, обеспечивая точные данные.

 Принцип работы датчика влажности почвы:

Датчики влажности почвы обычно имеют 4 основных принципа работы:

Резистивный датчик: 

путем измерения проводимости почвы для определения содержания влаги в почве. Больше влаги в почве имеет лучшую электропроводность, проводимость выше.

Емкостный датчик: 

Измеряя изменение емкости почвы, можно определить содержание влаги. Влажность почвы влияет на ее диэлектрическую проницаемость, поэтому влажность почвы можно определить, измерив изменение емкости.

Датчик влажности почвы TDR (отражение во временной области):

TDR использует свойства распространения электромагнитных волн для измерения влажности почвы. Основной принцип заключается в отправке импульсного сигнала на электрод в почве и измерении времени распространения импульсного сигнала в почве. Поскольку диэлектрическая проницаемость (влияние на электромагнитные волны) воды больше, чем у других компонентов в почве (таких как песок или органическое вещество), влажность почвы напрямую влияет на скорость распространения сигнала.

Датчик влажности почвы FDR (частотная область отражения)

Технология FDR основана на изменении диэлектрической проницаемости почвы в ответ на частоту электромагнитной волны. FDR определяет влажность почвы путем измерения отражательных и поглощающих свойств электромагнитных волн в почве в определенном диапазоне частот. Различные уровни влажности почвы изменяют диэлектрическую проницаемость почвы, что, в свою очередь, влияет на величину и фазу частотной характеристики.

Данные с этих датчиков передаются в систему орошения в режиме реального времени, помогая системе принимать решения о необходимости орошения.

 Как работают автоматические системы полива и что они предлагают

Рабочий процесс автоматической системы орошения прост и эффективен. Когда влажность почвы падает ниже заданного порогового значения, датчик посылает сигнал в систему управления, которая затем активирует ирригационное оборудование, такое как разбрызгиватели или системы капельного орошения, чтобы обеспечить необходимую воду для урожая. Как только влажность почвы достигает желаемого уровня, орошение автоматически прекращается, что позволяет избежать чрезмерного орошения и потери воды. Такое орошение по требованию не только экономит ценную воду, но и способствует здоровому росту урожая, урожайности и качеству.

 Компоненты автоматической системы полива

Система автоматического полива в основном состоит из следующих компонентов:

1. Датчик влажности почвы : отвечает за мониторинг уровня влажности почвы в режиме реального времени.

2. Контроллер: получает данные от датчика и решает, начинать ли полив на основе заданного порогового значения влажности.

3. Ирригационное оборудование: включая дождевальные головки, трубы капельного орошения и т. д., отвечающее за фактическую подачу воды.

4. Источник воды и насосная система: подача воды в систему орошения и создание в ней давления с помощью насоса для обеспечения разумного распределения влаги.

5. Модуль связи: осуществляет передачу данных между различными частями системы и поддерживает удаленный мониторинг и настройку.

 Рабочий процесс

1. Мониторинг в режиме реального времени: датчик влажности почвы непрерывно отслеживает содержание влаги в почве и передает данные на контроллер.

2. Логическое суждение: контроллер сравнивает пороговые значения влажности почвы с заданными значениями и решает, необходимо ли орошение.

3. Запуск полива: когда влажность почвы ниже установленного порогового значения, контроллер посылает команду на исполнительный механизм полива для включения оросительного оборудования.

4. Динамическая регулировка: во время процесса полива датчик продолжает отслеживать изменения влажности почвы, и когда влажность почвы достигает заданного значения, контроллер отключает оросительное оборудование.

5. Передача данных: модуль связи передает данные о работе системы в центр мониторинга, чтобы пользователи могли просматривать состояние орошения в режиме реального времени через мобильные телефоны, компьютеры и другие терминальные устройства.

 Интеллектуальное управление и интеграция

Современные автоматизированные системы орошения часто оснащены микроконтроллерами или технологией Интернета вещей (IoT), которые можно контролировать и регулировать удаленно с помощью беспроводной связи (например, сетей LoRa или GSM). Пользователи могут даже удаленно просматривать состояние влажности почвы через приложение для смартфона и вносить интеллектуальные корректировки на основе прогнозов погоды и потребностей растений в воде для точного орошения. Кроме того, система может объединять данные о погоде, типе почвы и стадии роста растений для формирования более точной программы орошения.

 Автоматическая система полива с использованием датчика влажности почвы имеет широкий спектр применения.

От домашних садов до крупных сельскохозяйственных парков, автоматические системы орошения с использованием датчиков влажности почвы продемонстрировали свою ценность в широком спектре применений. Конкретные сценарии применения включают:

- Сельскохозяйственное производство: на крупных сельскохозяйственных полях автоматические системы орошения могут точно контролировать подачу воды в соответствии с потребностями культур, что особенно подходит для районов с дефицитом воды.

- Садоводство и озеленение: городские парки, цветники, дворики и другие садоводческие объекты могут использовать автоматические системы полива для интеллектуального управления, чтобы гарантировать, что растения в разные времена года и климатических условиях получат необходимое количество воды.

- Выращивание в теплицах: в тепличных условиях автоматические системы полива можно комбинировать с данными мониторинга окружающей среды (такими как температура, влажность и т. д.) для выполнения разумных корректировок с целью удовлетворения потребностей различных растений в воде.

- Управление газоном: поля для гольфа, спортивные площадки и другие газоны требуют регулярного полива. Автоматические системы полива могут точно контролировать время полива и объем воды для поддержания наилучшего состояния роста газона.

 Экологические и экономические преимущества

В долгосрочной перспективе автоматизированные системы орошения с датчиками влажности почвы обеспечивают значительные экологические и экономические преимущества:

- Экономия и эффективность использования воды: отслеживая влажность почвы в режиме реального времени, автоматизированная система орошения предотвращает избыточное и недостаточное орошение, эффективно экономя воду.

- Улучшение здоровья сельскохозяйственных культур: точное орошение поддерживает оптимальный уровень влажности почвы, что способствует росту корней сельскохозяйственных культур и позволяет избежать заболеваний или увядания растений, вызванных чрезмерным или недостаточным поливом.

- Сокращение затрат на рабочую силу: автоматизированные системы сокращают необходимость в ручных операциях, особенно на крупных фермах или в парках, что позволяет существенно экономить затраты на рабочую силу.

- Интеллектуальное управление: пользователи могут контролировать и управлять системой орошения удаленно с помощью мобильного телефона или компьютера, проверять влажность почвы, прогноз погоды и другие данные в режиме реального времени и вносить соответствующие коррективы, что еще больше повышает гибкость и интеллектуальность системы.

- Экологический баланс: снижение зависимости от грунтовых вод помогает поддерживать экологический баланс и уменьшать эрозию почвы.

 Перспективы будущего

С непрерывным развитием технологий Интернета вещей, искусственного интеллекта и больших данных автоматические системы орошения станут умнее и эффективнее. В будущем датчики влажности почвы будут объединяться с различной информацией, включая данные о погоде, типе почвы и стадии роста сельскохозяйственных культур, чтобы сформировать более точную программу орошения. Кроме того, система может реализовать взаимодействие в реальном времени с прогнозами погоды для заблаговременного прогнозирования осадков, что позволит избежать ненужных операций по орошению и еще больше повысить эффективность водосбережения.

 Краткое содержание

Автоматическая система орошения, использующая датчики влажности почвы, обеспечивает эффективное и водосберегающее решение для современного сельскохозяйственного орошения. Это символ прогресса современных сельскохозяйственных технологий, которые решают многие проблемы традиционного орошения с помощью силы науки и техники. Благодаря точному контролю количества воды и времени орошения она не только экономит воду, но и обеспечивает подходящую среду для роста, обеспечивающую здоровый рост сельскохозяйственных культур и растений. Благодаря постоянному прогрессу технологий и постепенному снижению затрат эта система будет более широко использоваться во всем мире, ведя сельское хозяйство к более зеленому и разумному будущему.

Технический паспорт датчика влажности почвы:

1.Технические данные датчика температуры и влажности почвы NBL-S-THR

NBL-S-THR-Датчики-температуры-и-влажности-почвы-Руководство-по-эксплуатации-V4.0.pdf

2. Технический паспорт датчика температуры и влажности почвы NBL-S-TMC

NBL-S-TMC-Датчик-температуры-и-влагопроводимости-почвы.pdf

3.  Технический паспорт датчика температуры и влажности почвы NBL-S-TM

NBL-S-TM-Датчик-температуры-и-влажности-почвы-Руководство-по-эксплуатации-4.0.pdf

4. Интегрированный датчик температуры, влажности , проводимости и солености почвы NBL-S-TMCS 

NBL-S-TMCS-Датчик температуры, влажности, проводимости и солености почвы.pdf