Усё большая абмежаванасць зямельных і водных рэсурсаў стымулявала развіццё дакладнай сельскай гаспадаркі, якая выкарыстоўвае тэхналогіі дыстанцыйнага зандзіравання для маніторынгу дадзеных аб стане паветра і глебы ў рэжыме рэальнага часу, каб дапамагчы аптымізаваць ураджайнасць сельскагаспадарчых культур. Максімізацыя ўстойлівасці такіх тэхналогій мае вырашальнае значэнне для належнага кіравання навакольным асяроддзем і зніжэння выдаткаў.
Цяпер, у даследаванні, нядаўна апублікаваным у часопісе Advanced Sustainable Systems, даследчыкі з Універсітэта Осакі распрацавалі бесправадную тэхналогію вымярэння вільготнасці глебы, якая ў значнай ступені біяраскладальная. Гэтая праца з'яўляецца важнай вяхой у вырашэнні пакінутых тэхнічных праблем у дакладнай сельскай гаспадарцы, такіх як бяспечная ўтылізацыя выкарыстанага сэнсарнага абсталявання.
Паколькі насельніцтва свету працягвае расці, аптымізацыя ўраджайнасці сельскагаспадарчай прадукцыі і мінімізацыя выкарыстання зямлі і вады маюць важнае значэнне. Дакладная сельская гаспадарка імкнецца задаволіць гэтыя супярэчлівыя патрэбы, выкарыстоўваючы сэнсарныя сеткі для збору інфармацыі аб навакольным асяроддзі, каб рэсурсы маглі быць належным чынам размеркаваны паміж сельскагаспадарчымі ўгоддзямі, калі і дзе яны патрэбныя.
Дроны і спадарожнікі могуць збіраць вялікую колькасць інфармацыі, але яны не ідэальныя для вызначэння вільготнасці глебы і яе ўзроўню. Для аптымальнага збору дадзеных прылады для вымярэння вільготнасці павінны быць устаноўлены на зямлі з высокай шчыльнасцю. Калі датчык не з'яўляецца біяраскладальным, яго неабходна збіраць у канцы тэрміну службы, што можа быць працаёмкім і непрактычным. Мэтай бягучай працы з'яўляецца дасягненне электроннай функцыянальнасці і біяраскладальнасці ў адной тэхналогіі.
«Наша сістэма ўключае ў сябе некалькі датчыкаў, бесправадную крыніцу харчавання і цеплавізійную камеру для збору і перадачы дадзеных аб датчыках і месцазнаходжанні», — тлумачыць Такаакі Касуга, вядучы аўтар даследавання. «Кампаненты глебы ў асноўным экалагічна чыстыя і складаюцца з нанапаперы, субстрата, ахоўнага пакрыцця з натуральнага воску, вугляроднага награвальніка і алавянага правадніка».
Тэхналогія заснавана на тым факце, што эфектыўнасць бесправадной перадачы энергіі на датчык адпавядае тэмпературы награвальніка датчыка і вільготнасці навакольнага асяроддзя. Напрыклад, пры аптымізацыі становішча і вугла датчыка на гладкай глебе павелічэнне вільготнасці глебы з 5% да 30% зніжае эфектыўнасць перадачы з ~46% да ~3%. Затым цеплавізійная камера фіксуе выявы тэрыторыі, каб адначасова збіраць дадзеныя аб вільготнасці глебы і месцазнаходжанні датчыкаў. У канцы ўборачнага сезона датчыкі можна закапаць у глебу для біяраскладання.
«Мы паспяхова выявілі ўчасткі з недастатковай вільготнасцю глебы, выкарыстоўваючы 12 датчыкаў на дэманстрацыйным полі памерам 0,4 х 0,6 метра», — сказаў Касуга. «У выніку наша сістэма можа апрацоўваць высокую шчыльнасць датчыкаў, неабходную для дакладнай сельскай гаспадаркі».
Гэтая праца мае патэнцыял для аптымізацыі дакладнай сельскай гаспадаркі ў свеце з усё больш абмежаванымі рэсурсамі. Максімізацыя эфектыўнасці тэхналогіі даследчыкаў у неідэальных умовах, такіх як няправільнае размяшчэнне датчыкаў і вуглы нахілу на буйных глебах, а таксама, магчыма, іншыя паказчыкі глебавага асяроддзя, акрамя ўзроўню вільготнасці глебы, можа прывесці да шырокага выкарыстання гэтай тэхналогіі сусветнай сельскагаспадарчай супольнасцю.
Час публікацыі: 30 красавіка 2024 г.