Интеллектуальная система мониторинга влажности почвы

Интеллектуальная система мониторинга влажности почвы: инновационная технология для точного и устойчивого сельского хозяйства

В современном сельском хозяйстве эффективное управление водными ресурсами и их точное использование напрямую влияют на урожайность и качество сельскохозяйственных культур. Традиционные методы орошения часто основаны на опыте фермеров, что может привести к избыточному расходу воды или недостаточному поливу, в конечном итоге замедляя рост растений. Появление интеллектуальных систем мониторинга влажности почвы предлагает инновационное решение этой проблемы. Объединяя сенсорные технологии, связь через Интернет вещей (IoT), аналитику данных и облачные вычисления, система позволяет в режиме реального времени отслеживать критические параметры почвы, такие как влажность и температура. Это предоставляет руководителям сельскохозяйственных предприятий научно обоснованные рекомендации по орошению, способствуя переходу к точному, интеллектуальному и распределенному сельскому хозяйству.

 Состав и основные технологии системы мониторинга влажности почвы 

Интеллектуальная система мониторинга влажности почвы состоит из нескольких основных устройств, которые работают совместно для обеспечения эффективного сбора, передачи и анализа данных: 

 Датчики температуры и влажности почвы: Выполняя роль «органов чувств» системы, эти датчики с высокой точностью измеряют влажность почвы (0–100% объемного содержания воды), температуру и электропроводность (EC), предоставляя важные данные для принятия решений об орошении. 

 Регистратор данных (Дата-логгер): Отвечает за сбор данных с датчиков и их преобразование в цифровые сигналы. Он поддерживает многоканальный сбор данных для обеспечения комплексного и точного многоточечного мониторинга. 

 Модуль беспроводной передачи данных: «Центральная нервная система» системы использует такие технологии, как LoRa, WiFi или 4G/5G, для передачи данных в режиме реального времени на удаленные платформы с широким охватом и высокой стабильностью передачи. 

 Платформа удаленного мониторинга: «Мозг» системы, интегрирующий функции приема, хранения, анализа и визуализации данных. Она поддерживает прогнозирование тенденций, настройку оповещений и экспорт отчетов для помощи в интеллектуальном управлении сельским хозяйством.

 Основные характеристики и технические преимущества системы 

Интеллектуальная система мониторинга влажности почвы обладает многофункциональностью и высокой масштабируемостью для комплексной поддержки современного сельского хозяйства: 

1. Мониторинг в реальном времени

   Постоянно отслеживает критические параметры, такие как влажность почвы, температура и EC. Система может быть расширена для измерения CO₂, отрицательных ионов, атмосферного давления, осадков, скорости/направления ветра, интенсивности света, температуры/влажности воздуха, PM2.5/PM10, озона, шума и т. д. 

2. Тревожные уведомления

   Отправляет предупреждения об аномалиях, таких как засуха или затопление, через уведомления в приложении, голосовые сообщения или электронную почту, обеспечивая поддержку данных для реагирования на стихийные бедствия. 

3. Анализ и прогнозирование данных

   Анализирует исторические данные в сочетании с прогнозами погоды и моделями роста культур для прогнозирования тенденций влажности почвы и предоставления научно обоснованных предложений по орошению и удобрению. 

4. Интеграция автоматического управления

   Предоставляет доступ к API для бесшовной интеграции с интеллектуальными системами орошения. Графики полива могут автоматически корректироваться на основе данных о влажности почвы в реальном времени. 

5. Высокая масштабируемость и совместимость

   Совместима с метеорологическими датчиками, детекторами питательных веществ и другими сельскохозяйственными устройствами. Поддерживает интеграцию с более широкими системами (например, метеостанциями). 

 Ценность применения: расширение возможностей модернизации сельского хозяйства 

Широкое применение интеллектуальных систем мониторинга влажности почвы приносит значительные выгоды в сельском хозяйстве и охране окружающей среды: 

1. Точное управление сельским хозяйством

   Мониторинг влажности почвы и EC в реальном времени позволяет внедрять целевые стратегии орошения в зависимости от стадий роста культур. Это позволяет избежать «слепого» полива и повышает эффективность использования удобрений более чем на 30%. 

2. Эффективное использование ресурсов 

    Экономия воды: сокращение потребления воды на 40%–60% за счет точного орошения.

    Экономия удобрений: переменное внесение удобрений снижает их потери на 25%–35%.

    Экономия энергии: интеллектуальное управление насосами снижает нерациональный расход энергии и экономит более 20% затрат на электроэнергию. 

3. Повышение урожайности и качества культур

   Предупреждения о засухе или переувлажнении помогают предотвратить повреждения от стресса. Например, на виноградниках содержание сахара увеличилось на 1–2°Brix, а равномерность окраски яблок улучшилась на 15% после внедрения системы. 

4. Сокращение трудозатрат и расходов

   Автоматизация снижает необходимость в полевых инспекциях, сокращая расходы на рабочую силу более чем на 50%. Анализ исторических данных повышает эффективность оборудования и снижает затраты на аварийный ремонт. 

5. Экологические и социальные преимущества

   Точное внесение удобрений уменьшает сток азота и фосфора в окружающую среду. Данные о влажности также поддерживают прослеживаемость для сертификации экологически чистой или органической продукции (например, GAP). 

6. Модернизация «умного» сельского хозяйства

   Система предоставляет ключевые экологические данные для платформ больших данных (big data) в сельском хозяйстве, поддерживая развитие цифровых ферм и помогая в оценке рисков при страховании и кредитовании. 

 Сценарии применения: универсальность в сельском хозяйстве и экологии 

Интеллектуальная система мониторинга влажности почвы демонстрирует широкую применимость в различных областях: 

 Управление орошением сельхозугодий: помогает фермерам составлять научно обоснованные планы полива для повышения эффективности и урожайности.

 Лесное и пастбищное хозяйство: мониторинг влажности почвы для защиты растительности.

 Экологический мониторинг и охрана: оценка деградации и загрязнения почв, поддержка экологического восстановления.  

 Рекомендуемый продукт: Датчик температуры и влажности почвы NBL-S-THR 

NBL-S-THR — это высокоточный и высокочувствительный датчик влажности почвы. Он излучает электромагнитные импульсы, которые передаются по коаксиальному кабелю к зонду, погруженному в почву. Датчик измеряет кажущуюся диэлектрическую проницаемость почвы для расчета истинного содержания влаги. Он обеспечивает быстрые, точные и надежные показания и не подвержен влиянию удобрений или ионов металлов в почве. Идеально подходит для мониторинга влажности, водосберегающего орошения, теплиц, пастбищ и экспресс-анализа почвы.

Технические характеристики датчика температуры и влажности почвы: 

 Диапазон измерений:

Влажность почвы: 0–100% RH;

Температура почвы: от -50°C до 100°C

 Электропитание: DC 12–24V

 Разрешение: 0.1% для влажности; 0.1°C для температуры

 Точность: ±3% для влажности; ±0.5°C для температуры

 Варианты выхода: RS485, ток 4–20 мА, напряжение 0–5 В

 Потребляемая мощность: 0.3 Вт

 Рабочая среда: от -40°C до 80°C

 Уровень защиты: IP68, подходит для длительного погружения 

 Заключение 

Интеллектуальная система мониторинга влажности почвы, основанная на передовых технологиях, революционизирует современное сельское хозяйство. Она значительно повышает эффективность и устойчивость фермерства, обеспечивая при этом надежную поддержку для защиты окружающей среды и предупреждения стихийных бедствий. По мере дальнейшего технологического прогресса и расширения сферы применения эта система будет и дальше способствовать развитию более интеллектуального, точного и экологичного сельского хозяйства, внося вклад в глобальную продовольственную безопасность.

Технические паспорта датчиков влажности почвы:

1. Технический паспорт датчика температуры и влажности почвы NBL-S-THR

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

2. Технический паспорт датчика температуры, влажности и электропроводности (EC) NBL-S-TMC

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

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

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

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

NBL-S-TMCS-Soil-Temperature-Humidity-Conductivity-and-Salinity-Sensor.pdf