Какие датчики используются в точном земледелии?

Точное земледелие — это высокоразвитая система сельскохозяйственных практик, которая использует современные информационные технологии, такие как сенсорные технологии, географические информационные системы (ГИС), глобальные системы позиционирования (GPS), технологии дистанционного зондирования (RS) и анализ больших данных, для оптимизации управления производством сельскохозяйственных культур. Суть этой системы заключается в слове «точность», т. е. персонализированное управление сельскохозяйственными угодьями посредством точного пространственного и временного позиционирования. 

Основные особенности и методы точного земледелия 

- Поддержка информационных технологий: Точное земледелие опирается на информационные технологии, включая технологию 3S (GPS, ГИС, RS), а также оборудование Интернета вещей (IoT) для реализации цифрового мониторинга сельскохозяйственных угодий.

- Анализ пространственных изменений: путем анализа пространственных изменений почвы, воды, питательных веществ и т. д. определяются конкретные потребности роста сельскохозяйственных культур.

- Выбор времени и дозировки: реализация точного внесения удобрений, орошения и опрыскивания в соответствии с конкретными условиями сельскохозяйственных культур и почвы для сокращения потерь ресурсов.

- Диагностика и оптимизация системы: объединение моделей роста сельскохозяйственных культур и данных об окружающей среде для проведения диагностики системы и оптимизации сельскохозяйственных ресурсов, таких как семена, удобрения и использование воды.

- Научное управление: посредством анализа данных разрабатывать научные планы сельскохозяйственных работ для повышения урожайности и качества, одновременно защищая окружающую среду.

- Экономические и экологические выгоды одновременно: достижение устойчивого развития за счет увеличения объемов сельскохозяйственного производства при одновременном снижении затрат.

- ГИС для сада: создание ГИС-системы для интеграции информации о сельскохозяйственных угодьях, поддержки принятия решений и реализации эффективного использования ресурсов.

- Интеллектуальное оборудование: использование интеллектуальной сельскохозяйственной техники, беспилотников и другого оборудования для автоматизации выполнения мер точного управления. 

Предпосылки и значение развития точного земледелия 

Точное земледелие возникло в Соединенных Штатах в конце 1980-х годов с целью решения проблем эффективного использования сельскохозяйственных ресурсов и охраны окружающей среды. Оно изменило традиционное управление сельским хозяйством по принципу «один размер подходит всем» на более персонализированную и эффективную модель производства. С развитием технологий точное земледелие постепенно становится важной частью современного сельского хозяйства, которое не только повышает эффективность сельскохозяйственного производства, но и способствует устойчивости сельского хозяйства и снижает негативное воздействие на окружающую среду, что является важной тенденцией в развитии сельского хозяйства в 21 веке. 

Анемометр Датчик скорости ветра	Датчик направления ветра	Датчик дождя с опрокидывающимся ковшом	Датчик дождя с опрокидывающимся ковшом	Пьезоэлектрический дождемер
Датчик атмосферной температуры, влажности и давления воздуха	Датчик влажности листьев	Ультразвуковой датчик метеостанции 5 в 1	Ультразвуковой датчик метеостанции 6 в 1	Ультразвуковой датчик метеостанции 7 в 1
Датчик уровня воды	Датчик солнечного излучения	Датчик фотосинтетически активной радиации;	датчик освещенности	Датчик pH почвы
Ультразвуковая метеостанция «все в одном»	Датчик углекислого газа  ( датчик CO2 )	Многоглубинный датчик влажности почвы	Датчик роста плодов/стеблей	Датчик влажности и температуры почвы

Датчики широко используются в точном земледелии, и они помогают фермерам контролировать и собирать различные данные, связанные с сельским хозяйством, для оптимизации процесса сельскохозяйственного производства, повышения производительности, сокращения отходов ресурсов и обеспечения качества и безопасности сельскохозяйственной продукции. Вот некоторые из основных типов датчиков и их применения:

Датчики мониторинга окружающей среды:

1. Датчики температуры: используются для контроля температуры почвы и воздуха.

2. Датчики влажности: используются для измерения влажности почвы и воздуха.

3. Датчики интенсивности света : используются для контроля условий освещенности. В закрытых помещениях, таких как теплицы, эти типы датчиков могут помочь фермерам понять ситуацию со светом, чтобы они могли скорректировать дополнительное освещение или меры затенения для обеспечения нормального роста культур.

4. Датчик CO2 : используется для контроля концентрации углекислого газа. Регулируя концентрацию углекислого газа, можно стимулировать фотосинтез сельскохозяйственных культур и повышать урожайность.

5. Датчик скорости и направления ветра : используется для мониторинга ветровых условий, которые влияют на орошение сельскохозяйственных культур и распространение болезней.

6. Датчики осадков : измеряют количество осадков, чтобы помочь фермерам скорректировать графики орошения.

 Датчики мониторинга почвы:

1. Датчики NPK в почве: используются для измерения содержания питательных веществ в почве с целью регулирования внесения удобрений.

2. Датчики температуры и влажности почвы: объединяют мониторинг температуры и влажности почвы, помогая фермерам оптимизировать графики орошения.

3.  Датчики pH почвы : также используются для контроля pH почвы, что имеет решающее значение для роста сельскохозяйственных культур.

4.  Датчики электропроводности почвы (EC Sensors ): оценивают содержание солей и уровень питательных веществ в почве.

 Датчики качества воды:

Датчики качества воды используются для контроля качества оросительной воды, включая pH, мутность, растворенный кислород и вредные вещества. Контролируя качество воды, фермеры могут гарантировать, что качество воды соответствует растущим потребностям аквакультуры.

Биосенсоры:

Биосенсоры: используются для обнаружения биомаркеров, таких как фитогормоны, например, салициловая кислота.

Датчики на основе изображений:

Технология распознавания изображений: для определения индексов растительности (например, NDVI, EVI, GVI) и признаков вредителей и болезней посредством распознавания изображений.

Другие типы датчиков:

Датчики позиционирования GPS: используются для точного определения местоположения сельскохозяйственных угодий.

Инерционные датчики: играют ключевую роль в автоматизированном управлении сельскохозяйственной техникой.

Датчики LiDAR: для измерения параметров леса и целевой геометрии плодовых деревьев.

Флуоресцентные датчики: для управления азотными удобрениями и прогнозирования содержания белка в зерновых культурах.

Беспроводные сенсорные сети:

Беспроводные сенсорные сети (WSN):

Используется для мониторинга содержания макроэлементов в растениях с целью передачи и анализа данных в режиме реального времени.

Мультиспектральные датчики, установленные на БПЛА:

Получайте изображения условий роста сельскохозяйственных культур с воздуха для анализа их здоровья и урожайности.

Датчики спутникового дистанционного зондирования:

Предоставление масштабной информации о сельскохозяйственных землях, включая условия роста сельскохозяйственных культур, влажность почвы и т. д. 

Датчики роста растений:

Эти датчики отслеживают рост растений, включая скорость роста, высоту, содержание хлорофилла и т. д. Понимая рост растений, фермеры могут более точно применять удобрения, обрезку и другие меры управления для повышения урожайности и качества урожая.

Датчик распознавания насекомых:

Датчики распознавания насекомых могут отслеживать типы и количество насекомых вокруг посевов, помогая фермерам своевременно обнаруживать и предотвращать вредителей и болезни. Эти датчики обычно сочетают в себе технологии распознавания изображений и машинного обучения, чтобы обеспечить точное распознавание насекомых.

Датчики расширения фруктов:

В садоводстве для контроля роста плодов используются датчики расширения плодов. Регистрируя изменения в размере плодов, фермеры могут оценить скорость роста и зрелость плодов, чтобы разработать разумный план сбора урожая.

В области точного земледелия сенсорная технология показывает большой потенциал для применения, они могут работать независимо, но также могут быть бесшовно интегрированы в сложную систему управления сельским хозяйством. Эти системы используют беспроводную сетевую технологию для подключения датчиков, разбросанных по всей сельскохозяйственной территории, к центральному блоку управления, создавая сеть для мониторинга и анализа данных в реальном времени. Это преобразование значительно улучшает интеллект и уточнение сельскохозяйственного производства, предоставляет фермерам немедленную, научную поддержку принятия решений и решительно способствует устойчивому развитию сельскохозяйственного производства.

Интеграция технологии IoT делает эти датчики больше не изолированными устройствами, а ключевыми узлами в интеллектуальной сельскохозяйственной экосистеме. Они постоянно собирают данные о влажности почвы, содержании питательных веществ, метеорологических условиях, состоянии роста растений и других аспектах данных, посредством облачной обработки и анализа, преобразуются в фермеров, которые могут интуитивно понимать основу принятия решений. Эта модель принятия решений на основе данных в реальном времени не только повышает эффективность использования ресурсов, например, точное внесение удобрений и орошение по требованию, но и способствует экологически безопасному управлению сельским хозяйством, например, раннему предупреждению и точному контролю вредителей и болезней.

Кроме того, интегрированная интеллектуальная сенсорная система не ограничивается только землей, но и распространяется на воздух. Беспилотные летательные аппараты, оснащенные высокоточными датчиками, такими как многоспектральные камеры и тепловизоры, способны выполнять эффективные задачи воздушного мониторинга, предоставляя фермерам комплексное представление о росте урожая, включая состояние здоровья урожая, оценку цикла роста, а также анализ рельефа и геоморфологии. Эта трехмерная сеть мониторинга обеспечивает фермерам надежную основу данных для разработки долгосрочного сельскохозяйственного планирования, обеспечивая точность и устойчивость сельскохозяйственного производства.

Подводя итог, можно сказать, что применение сенсорных технологий в точном земледелии не только расширяет возможности фермеров контролировать текущую среду сельскохозяйственных угодий, но и указывает направление будущего развития сельского хозяйства, а также реализует беспроигрышную ситуацию с точки зрения производительности сельского хозяйства и экологических преимуществ за счет интеллектуального и усовершенствованного управления.