Углубленная интерпретация интеллектуальных сельскохозяйственных датчиков и приложений

Умное сельское хозяйство, также известное как точное земледелие, позволяет фермерам максимизировать урожайность, используя минимальные ресурсы, такие как вода, удобрения и семена. Развернув датчики и составив карту своих полей, фермеры могут начать понимать свои культуры на микроуровне, экономя ресурсы и уменьшая их воздействие на окружающую среду. История умного земледелия берет свое начало в 1980-х годах, когда стали доступны возможности системы глобального позиционирования (GPS). Как только фермеры смогли точно составить карту своих посевов, они смогли контролировать и вносить удобрения и пропалывать только там, где это необходимо.

       В 1990-х годах первые пользователи точного земледелия использовали мониторинг урожайности для разработки рекомендаций по удобрениям и коррекции pH. Благодаря возможности измерять больше переменных и вводить их в модели сельскохозяйственных культур, рекомендации по внесению удобрений, поливу и даже пиковому времени сбора урожая становятся гораздо более точными.

       1. Сельскохозяйственные датчики

       Многие сенсорные технологии используются в точном земледелии, и предоставляемые ими данные могут помочь фермерам контролировать и оптимизировать свои посевы, чтобы адаптироваться к изменяющимся факторам окружающей среды.

Датчики положения используют сигналы спутников GPS для определения широты, долготы и высоты в пределах футов. Для метода триангуляции требуется как минимум три спутника. Точное позиционирование является краеугольным камнем точного земледелия.

       Оптические датчики используют свет для измерения свойств почвы. Датчики измеряют коэффициент отражения света на разных частотах в ближнем инфракрасном, среднем инфракрасном и поляризованном спектрах света и могут быть размещены на транспортных средствах, таких как дроны или даже спутники, или на высотных платформах для измерения почвы внизу. Данные об отражательной способности почвы и цвете растений — это лишь две переменные, которые могут быть агрегированы и обработаны оптическими датчиками. Разработаны оптические датчики для определения глины, органического вещества и влажности почв. Vishay, например, предлагает сотни фотодетекторов и фотодиодов — основных строительных блоков оптических датчиков.

       Электрохимические датчики предоставляют важную информацию, необходимую для точного земледелия: уровень pH и уровень питательных веществ в почве. Сенсорные электроды работают, обнаруживая определенные ионы в почве. В настоящее время датчики устанавливаются на специально разработанных "коньки" помогите собирать, обрабатывать и картировать данные о химическом составе почвы.

       Механические датчики измеряют уплотнение почвы или "механическое сопротивление". Датчик использует зонд для проникновения в почву и регистрирует сопротивление с помощью тензодатчика или тензодатчика. Похожая форма этой технологии используется на больших тракторах для прогнозирования требований к тяге оборудования, взаимодействующего с землей. Тензиметры, такие как Honeywell FSG15N1A, определяют силу, используемую корневой системой во время поглощения воды, что полезно при орошении.

       Диэлектрические датчики влажности почвы оценивают содержание влаги путем измерения диэлектрической проницаемости (электрического свойства, которое меняется в зависимости от количества влаги) в почве.

       Датчики воздушного потока измеряют проницаемость почвы. Измерения можно выполнять в одном месте или динамически во время движения. Требуемая мощность — это давление, необходимое для того, чтобы протолкнуть заданное количество воздуха в землю на заданную глубину. Различные типы свойств почвы, включая плотность, структуру, тип почвы и влажность, определяют уникальные идентификационные характеристики.

      Агрометеостанции представляют собой автономные устройства, размещенные в различных местах по всему полю. Эти станции содержат датчики, соответствующие местным культурам и климату. Температура воздуха, температура почвы на разной глубине, количество осадков, влажность листьев, содержание хлорофилла, скорость ветра, температура точки росы, направление ветра, относительная влажность, солнечная радиация и атмосферное давление измеряются и регистрируются через заданные промежутки времени. Эти данные компилируются и отправляются по беспроводной сети через запрограммированные интервалы времени в центральный регистратор данных. Их мобильность и снижающаяся цена делают метеостанции привлекательными для ферм любого размера.

       2. Выходные данные датчиков в точном земледелии

       Сенсорная технология предоставляет практические данные, которые можно обрабатывать и применять по мере необходимости для оптимизации урожайности сельскохозяйственных культур при минимизации воздействия на окружающую среду. Вот несколько способов использования этих данных в точном земледелии.

Системы контроля урожайности устанавливаются на зерноуборочные комбайны, такие как комбайны и кукурузоуборочные комбайны. Они могут обеспечить увеличение массы урожая путем измерения, записи времени, расстояния или местоположения по GPS с точностью до 30 см.

Картирование урожайности использует данные пространственных координат от датчиков GPS, установленных на уборочной технике. Данные мониторинга урожайности объединяются с координатами для создания карты урожайности.

       Инструменты для внесения удобрений с переменной нормой контролируют внесение гранулированных, жидких и газообразных удобрений с помощью карт урожайности и оптических исследований состояния растений (которое можно определить по цвету). Контроллерами переменной нормы можно управлять вручную или автоматически с помощью бортового компьютера, ориентируясь на фактическое местоположение GPS.

       Для картирования сорняков в настоящее время используются GPS-приемники.