Умная система орошения с использованием датчика влажности почвы

Умная система орошения с применением датчика влажности почвы

В современном сельском хозяйстве прецизионное орошение стало ключевой технологией для повышения урожайности и экономии воды. Основой всего этого является датчик влажности почвы . В этой статье мы подробно рассмотрим принцип работы и роль датчика влажности почвы , а также его применение в интеллектуальной системе орошения, чтобы изучить, почему системе орошения нужен датчик влажности почвы, и какую большую ценность он приносит.

I. Введение и принцип работы датчика влажности почвы

Датчик влажности почвы — это прецизионное устройство, которое может контролировать влажность почвы в режиме реального времени. Он определяет влажность почвы, измеряя диэлектрическую проницаемость почвы, сопротивление, емкость и другие физические параметры. Общие принципы работы включают в себя принцип частотной области отражения (FDR), принцип временной области отражения (TDR), метод измерения сопротивления и метод измерения емкости.

Отражение в частотной области (FDR): Диэлектрическая проницаемость почвы определяется путем измерения частоты электромагнитных волн, распространяющихся в почве, что позволяет рассчитать влажность почвы.

Принцип отражения во временной области (TDR): измерение диэлектрической проницаемости почвы путем использования времени отражения электромагнитного импульса в почве, что позволяет получить значение влажности почвы.

Измерение методом сопротивления: Содержание влаги в почве определяется путем измерения сопротивления влаги в почве; чем выше содержание влаги, тем ниже сопротивление.

Емкостной метод измерения: измерение влажности почвы на основе характеристик ее емкости как функции влажности, обычно с использованием влагочувствительного конденсатора в качестве чувствительного элемента датчика.

Благодаря этим принципам датчик влажности почвы может точно определять содержание влаги в почве, предоставляя ключевые данные для сельскохозяйственного производства.

II, роль датчика влажности почвы

Датчик влажности почвы играет важную роль в сельскохозяйственном производстве. Он может контролировать влажность почвы в режиме реального времени, предоставляя фермерам научную основу для орошения, чтобы избежать чрезмерного орошения и засухи, повреждающей посевы. Датчики влажности почвы, точно контролируя количество и частоту поливной воды, помогают повысить урожайность и сократить потери воды.

Системы орошения нуждаются в датчиках влажности почвы, поскольку они могут предоставлять точные данные о влажности почвы для принятия решений по орошению. Отслеживая влажность почвы в режиме реального времени, фермеры могут точно контролировать объем и частоту орошения, чтобы избежать ущерба урожаю, вызванного чрезмерным орошением и засухой. Это не только повышает урожайность, но и сокращает потери воды.

1. Значительный эффект экономии воды: благодаря точному орошению датчики влажности почвы могут значительно сократить потери водных ресурсов. Согласно статистике, по сравнению с традиционными методами орошения, коэффициент использования воды в хозяйствах, использующих интеллектуальные системы орошения, может быть увеличен примерно на 30%.

2. Улучшить урожайность и качество: разумная влажность почвы способствует росту и развитию урожая. Датчики влажности почвы могут помочь фермерам обеспечить наилучшую среду для выращивания сельскохозяйственных культур, тем самым улучшая урожайность и качество.

3. Сокращение производственных затрат: интеллектуальные системы орошения могут сократить трудозатраты и затраты времени. Благодаря автоматизации и интеллектуальному управлению фермеры могут более эффективно управлять своими сельскохозяйственными угодьями и повышать производительность.

4. Защита экологической среды: Точное орошение помогает сократить количество воды, сливаемой с сельскохозяйственных угодий, тем самым уменьшая загрязнение окружающей среды. В то же время, сокращая использование удобрений и пестицидов, датчики влажности почвы также помогают защищать агроэкологическую среду.

Кроме того, датчики влажности почвы могут объединяться с другими сельскохозяйственными датчиками для достижения интегрированного управления водными ресурсами и удобрениями. Благодаря точному внесению удобрений и орошению фермеры могут сократить использование пестицидов и химических удобрений и уменьшить загрязнение окружающей среды. В то же время интеллектуальная система орошения может также снизить интенсивность труда фермеров и повысить эффективность сельскохозяйственного производства.

С точки зрения ценности применение датчиков влажности почвы в интеллектуальных системах орошения приносит значительные экономические и социальные выгоды. Оно повышает урожайность и эффективность использования воды, а также снижает производственные затраты и загрязнение окружающей среды. В то же время интеллектуальная система орошения может также способствовать интеллектуальному и устойчивому развитию сельского хозяйства и оказывать мощную поддержку трансформации и модернизации современного сельского хозяйства.

III. Интеллектуальная система орошения с датчиком влажности почвы

Интеллектуальная система орошения реализует мониторинг влажности почвы в режиме реального времени и автоматическую регулировку орошения путем интеграции датчиков влажности почвы. Этот процесс включает несколько ключевых этапов:

1. Сбор данных: Датчики влажности почвы заглубляются в активный слой корневой системы сельскохозяйственных культур для постоянного мониторинга содержания влаги в почве. Эти датчики используют такие методы, как изменение электрического сопротивления, измерение диэлектрической проницаемости и т. д. для преобразования влажности почвы в электрический сигнал.

2. Обработка сигналов: Собранные электрические сигналы передаются в центр управления, обычно программируемый логический контроллер (ПЛК) или интеллектуальный контроллер орошения. Здесь сигналы преобразуются аналого-цифровым способом в цифровые данные для легкой системной обработки.

3. Интеллектуальное принятие решений: система предварительно настроена на идеальный диапазон влажности почвы, например, от 50% до 60% относительной влажности. Когда фактическая влажность ниже установленного нижнего предела, система определяет, что необходим полив; если она выше верхнего предела, предполагается, что полив не нужен. Этот процесс принятия решений может быть объединен с алгоритмами машинного обучения для оптимизации стратегии полива.

4. Автоматическое управление: После принятия решения о необходимости орошения система автоматически активирует ирригационное оборудование, например, регулируя скорость водяного насоса через инвертор для управления расходом орошения и обеспечения подачи нужного количества воды на поле. Электромагнитные клапаны управляют открытием и закрытием потока воды для обеспечения точного орошения.

5. Обратная связь: В процессе орошения система непрерывно контролирует влажность почвы, чтобы не допустить ее чрезмерного орошения. Когда влажность почвы достигает идеального диапазона, система автоматически останавливает орошение, образуя замкнутую систему управления.

6. Удаленное управление: Современные интеллектуальные системы орошения часто оснащены облачными платформами управления, которые поддерживают удаленный мониторинг и настройку параметров орошения через Интернет, что позволяет менеджерам принимать решения на основе данных в реальном времени в любое время и в любом месте.

7. Адаптивность к окружающей среде: система также может учитывать другие факторы окружающей среды, такие как прогнозы погоды, чтобы избегать полива, когда ожидаются осадки, что еще больше оптимизирует использование воды.

Благодаря автоматизации процесса таким образом интеллектуальные системы орошения не только экономят воду и сокращают потребность в рабочей силе, но и повышают эффективность орошения и качество роста сельскохозяйственных культур, что делает их важной частью современных сельскохозяйственных технологий.

IV.Основные компоненты интеллектуальной системы орошения:

Интеллектуальная система орошения — это высокоинтегрированная научно-техническая система, разработанная для повышения эффективности использования воды и условий роста сельскохозяйственных культур посредством точного управления орошением. Ее основными компонентами являются:

1. Датчики: включая датчики влажности почвы, датчики температуры почвы, метеорологические датчики (например, измерения скорости ветра, влажности, температуры) и т. д., которые используются для мониторинга состояния почвы и окружающей среды в режиме реального времени.

2. Центр управления: как «мозг» системы, обрабатывающий данные датчиков в соответствии с заданными параметрами или интеллектуальными алгоритмами для принятия решения о необходимости полива, а также о количестве и времени полива. 3. Исполнительные механизмы: такие как электромагнитные клапаны и другие устройства.

3. Исполнительные механизмы: такие как электромагнитные клапаны, распылительные форсунки и т. д., напрямую управляют открытием и закрытием оросительного оборудования, гарантируя выполнение задачи полива в соответствии с инструкциями центра управления.

4. Модуль связи: поддерживает беспроводную или проводную связь, обеспечивает передачу данных между датчиком и центром управления, центром управления и платформой удаленного управления, реализует удаленный мониторинг и управление.

5. облачная платформа управления: обеспечивает анализ данных, хранение, интерфейс удаленного управления, менеджеры могут проверять состояние орошения в режиме реального времени и корректировать стратегию орошения с помощью мобильного приложения или компьютера.

6. система водоснабжения: включая объекты водоснабжения, такие как водяные насосы, водонапорные башни, сети трубопроводов и т. д., обеспечивающие подачу воды для орошения.

7. Система питания и электроснабжения: обеспечивает необходимое питание электронных устройств в системе, включая солнечные панели, аккумуляторы или сетевые соединения.

8. дисплеи и пользовательские интерфейсы: включая мобильные приложения, веб-интерфейсы или дисплеи на устройствах, которые позволяют пользователям визуализировать состояние системы и выполнять операции.

9. интеллектуальные алгоритмы: использование аналитики больших данных, машинного обучения и других технологий для оптимизации графиков орошения и автоматической адаптации к различным культурам и изменениям окружающей среды.

10. вспомогательное оборудование: такое как датчики давления и измерители уровня, которые используются для контроля других ключевых параметров системы для обеспечения стабильной работы.

Эти компоненты работают вместе, позволяя интеллектуальной системе орошения автоматически корректировать стратегию орошения в соответствии с фактическими потребностями сельскохозяйственных культур и условиями окружающей среды для достижения цели экономии воды, повышения урожайности и эффективного управления.

V. Исследование случая

Если взять в качестве примера крупную ферму, то эффективность орошения этой фермы значительно повысилась после внедрения датчиков влажности почвы и интеллектуальных систем орошения. Благодаря мониторингу влажности почвы и метеорологических условий в режиме реального времени система способна автоматически регулировать объем и время орошения, чтобы обеспечить наилучшую среду для роста сельскохозяйственных культур. Согласно статистике, по сравнению с традиционным методом орошения, коэффициент использования воды этой фермы увеличился примерно на 30%, а урожайность и качество сельскохозяйственных культур также значительно улучшились.

VI. Заключение и перспективы

Применение датчика влажности почвы в интеллектуальной системе орошения обеспечивает значительную экономию воды и экономические выгоды. Он предоставляет фермерам научную основу для орошения, отслеживая влажность почвы в режиме реального времени, реализуя точное орошение и интегрированное управление водой и удобрениями.

В будущем, с непрерывным развитием Интернета вещей, больших данных, искусственного интеллекта и других технологий, датчик влажности почвы станет более интеллектуальным и интегрированным, обеспечивая более комплексную и эффективную техническую поддержку сельскохозяйственного водосберегающего орошения. В то же время правительство, предприятия и фермеры должны работать вместе, чтобы преодолеть различные проблемы в процессе продвижения технологий, содействовать популяризации и применению водосберегающих ирригационных технологий и способствовать реализации устойчивого развития сельского хозяйства.