В условиях двойного вызова – глобальной нехватки воды и низкой эффективности использования воды в сельском хозяйстве – традиционные модели орошения, основанные на опыте или фиксированных последовательностях, больше не являются устойчивыми. Суть точного орошения заключается в «поставках по требованию», а точное определение и эффективная передача этого «требования» стали ключевым узким местом. Компания HONDE интегрировала высокоточные датчики влажности почвы с маломощной технологией сбора и передачи данных LoRaWAN для создания нового поколения интеллектуальных решений для орошения на основе Интернета вещей. Эта система, обладающая беспрецедентной экономической эффективностью, надежностью и охватом, переводит решения об орошении из разряда «угадывания» в разряд «основанных на данных», базирующихся на реальных условиях водоснабжения полей, обеспечивая прочную техническую основу для цифровой трансформации орошаемого сельского хозяйства.
I. Состав системы: Бесшовная связь от «биологического анализа почвы» до «принятия решений в облаке»
Слой восприятия: «Водный разведчик» в глубине корневой системы
Многоуровневый датчик влажности почвы HONDE: устанавливается в корневой слой растений (например, на глубине 20 см, 40 см, 60 см) и точно измеряет объемное содержание воды в почве, температуру и электропроводность (EC). Полученные данные напрямую отражают «объем питьевой воды» растений и концентрацию почвенного раствора, служа основой для регулирования орошения.
Стратегическая точечная разметка: на основе различий в текстуре почвы, рельефе и картах посевов сельскохозяйственных культур на поле выполняется сетчатая или репрезентативная точечная разметка, которая точно отражает пространственное распределение воды по всему полю.
Транспортный уровень: обширная «невидимая информационная магистраль».
Сборщик данных HONDE LoRa: подключенный к датчикам почвы, он отвечает за сбор, обработку и беспроводную передачу данных. Благодаря сверхнизкому энергопотреблению в сочетании с небольшими солнечными батареями, он обеспечивает непрерывную работу в полевых условиях в течение 3-5 лет без технического обслуживания.
Шлюз LoRaWAN: выступая в качестве регионального узла, он принимает данные, отправляемые всеми устройствами сбора данных в радиусе от 3 до 15 километров, и загружает их в облако через 4G/Ethernet. Один шлюз может легко охватить тысячи или даже десятки тысяч акров сельскохозяйственных угодий, а стоимость развертывания сети чрезвычайно низка.
Уровень принятия решений и их исполнения: интеллектуальный замкнутый цикл от данных к действию.
Облачная система принятия решений по орошению: платформа автоматически рассчитывает потребности в орошении на основе данных о влажности почвы в режиме реального времени, типах культур и стадиях роста, а также метеорологических показателях испарения (которые могут быть интегрированы) и генерирует рекомендации по орошению.
Разнообразные интерфейсы управления: с помощью протоколов API или Интернета вещей можно гибко управлять различным ирригационным оборудованием, таким как центрально-поворотные дождевальные установки, электромагнитные клапаны капельного орошения и насосные станции, обеспечивая точное выполнение операций по времени, количеству и зонам полива.
II. Технические преимущества: Почему LoRaWAN + датчик влажности почвы?
Сверхбольшая дальность и мощное покрытие: технология LoRa обладает значительными преимуществами в области связи на открытых сельскохозяйственных угодьях, обеспечивая большую дальность передачи сигнала за один переход и идеально решая проблему покрытия сигнала на больших площадях без необходимости использования дорогостоящего ретрансляционного оборудования.
Чрезвычайно низкое энергопотребление, а также эксплуатационные и технические расходы: сенсорные узлы большую часть времени находятся в «спящем» состоянии, пробуждаясь лишь несколько раз в день для отправки данных, что позволяет системе солнечного электроснабжения стабильно работать даже в условиях непрерывных дождей, обеспечивая практически «нулевое энергопотребление» и «нулевую проводку», а также значительно снижая общую стоимость владения.
Высокая плотность и большая пропускная способность: сеть LoRaWAN поддерживает массовый доступ терминалов, позволяя развертывать датчики в полевых условиях с разумной плотностью, тем самым точно характеризуя пространственное изменение влажности почвы и закладывая основу для регулируемого орошения.
Исключительная надежность: работая в нелицензированном субгигагерцовом диапазоне частот, устройство обладает высокой помехоустойчивостью и хорошим проникновением сигнала, а также может стабильно работать в сложных условиях, таких как изменения растительного покрова и осадки в течение вегетационного периода.
III. Основные сценарии применения и стратегии точного орошения
Автоматический полив, срабатывающий по пороговому значению
Стратегия: Установите верхний и нижний предельные значения влажности почвы для разных культур и на разных стадиях роста. Когда датчик обнаружит, что влажность ниже нижнего предельного значения, система автоматически выдаст команду на открытие оросительного клапана в соответствующей зоне. Он автоматически закроется, когда будет достигнут верхний предел.
Ценность: Обеспечение постоянного поддержания оптимального уровня влажности в корневой зоне культур, предотвращение засухи и наводнений, а также обеспечение «пополнения запасов воды по требованию», что позволяет сэкономить в среднем 25-40% воды.
2. Переменное орошение, основанное на пространственной изменчивости.
Стратегия: На основе анализа данных, полученных с помощью расположенных по сетке датчиков, создать карту пространственного распределения влажности почвы на поле. Исходя из этого, система управляет ирригационным оборудованием с переменными функциями (например, центрально-поворотными оросительными системами), увеличивая полив в засушливых районах и уменьшая или полностью прекращая его в районах с повышенной влажностью.
Преимущества: Значительно повышает равномерность распределения воды по всему полю, устраняет «недостаток» урожайности, вызванный неравномерной структурой почвы, обеспечивает сбалансированное увеличение производства при одновременной экономии воды и повышает водоэффективность более чем на 30%.
3. Комплексное интеллектуальное управление водными ресурсами и удобрениями.
Стратегия: Объединить данные с датчиков электропроводности почвы для мониторинга изменений засоленности почвы после орошения. Во время орошения, исходя из потребностей культур в питательных веществах и значения электропроводности почвы, точно контролировать пропорции и время внесения удобрений для достижения «сочетания воды и удобрений».
Преимущества: Предотвращает засоление почвы и вымывание питательных веществ, вызванные чрезмерным внесением удобрений, повышает эффективность использования удобрений на 20-30% и защищает здоровье почвы.
4. Оценка эффективности и оптимизация ирригационных систем.
Стратегия: Непрерывный мониторинг динамических изменений влажности почвы на различной глубине до, во время и после орошения позволяет точно оценить глубину инфильтрации, равномерность и эффективность орошения.
Ценность: Диагностика существующих проблем в системе орошения (таких как засорение форсунок, протечки в трубах и нерациональная конструкция) и постоянная оптимизация системы орошения для достижения эффективного управления ею.
IV. Фундаментальные изменения, вызванные системой.
От «полива по мере необходимости» к «поливу по требованию»: в основе принятия решений лежит переход от календарного времени к реальным физиологическим потребностям культур, что позволяет оптимально распределять водные ресурсы.
От «ручного осмотра» к «дистанционному анализу»: менеджеры могут получить полное представление о состоянии влажности почвы на всех полях с помощью мобильных телефонов или компьютеров, что значительно снижает трудозатраты и повышает эффективность управления.
От «равномерного орошения» к «точным переменным»: признание и управление пространственной неоднородностью поля для перехода от экстенсивного к точному орошению соответствует основной сути современного точного земледелия.
От «единственной цели – сохранения водных ресурсов» до «многоцелевой синергии, включающей увеличение производства, улучшение качества и защиту окружающей среды»: обеспечивая оптимальное водное состояние сельскохозяйственных культур для повышения урожайности и улучшения качества, это снижает глубинное просачивание и поверхностный сток, а также уменьшает риск неточечного загрязнения в сельском хозяйстве.
V. Эмпирический пример: Чудо водосбережения и увеличения производства, основанное на данных.
На ферме площадью 850 акров, использующей круговое дождевание, расположенной на Среднем Западе США, специалисты развернули сеть мониторинга влажности почвы HONDE LoRaWAN и связали ее с системой VRI центральной поворотной дождевальной системы. После одного вегетационного сезона было обнаружено, что из-за неравномерной песчаности почвы около 30% площади поля имели крайне низкую влагоудерживающую способность.
Традиционная модель: равномерное орошение по всей территории, недостаток воды в засушливых регионах и глубокое просачивание воды в песчаных районах.
Интеллектуальный регулируемый режим: система автоматически уменьшает объем распыляемой воды при прохождении через песчаные участки и увеличивает его при прохождении через участки с низкой влагоудерживающей способностью.
Результат: Несмотря на 22-процентное сокращение общего объема поливной воды за весь период роста, средняя урожайность кукурузы на поле увеличилась на 8%, поскольку были устранены «точки снижения урожайности», вызванные засухой. Прямые экономические выгоды, полученные за счет экономии воды и увеличения производства, позволили полностью окупить инвестиции в систему в течение одного года.
Заключение
Будущее орошаемого земледелия, несомненно, будет основано на интеллектуальных данных. Интеллектуальная система мониторинга влажности почвы HONDE на базе LoRaWAN, обладающая выдающимися преимуществами широкого охвата, низкого энергопотребления, высокой надежности и простоты развертывания, успешно решила основные проблемы «неточных измерений, невозможности обратной передачи и невозможности точного управления» при крупномасштабном внедрении точного орошения. Это как создание «нейронной сети» для сельскохозяйственных угодий, позволяющей улавливать импульсы воды, обеспечивая точное и своевременное перемещение каждой капли воды. Это не просто технологическая инновация, а революция в управлении орошением. Она знаменует собой официальный переход сельскохозяйственного производства от опоры на естественные осадки и обширное затопляющее орошение к эре интеллектуального и точного орошения на основе данных о почве в режиме реального времени по всему региону, предоставляя воспроизводимое и масштабируемое современное решение для обеспечения глобальной водной и продовольственной безопасности.
О компании HONDE: Будучи активным разработчиком решений в области сельскохозяйственного Интернета вещей и интеллектуального водопользования, компания HONDE стремится интегрировать наиболее подходящие коммуникационные технологии с точными сельскохозяйственными сенсорными технологиями, чтобы предоставлять клиентам комплексные интеллектуальные решения для орошения — от восприятия и передачи данных до принятия решений и их реализации. Мы твердо убеждены, что наделение каждой капли воды данными — это наиболее эффективный способ достижения устойчивого развития сельского хозяйства.
Для получения более подробной информации о почвенных датчиках, пожалуйста, свяжитесь с компанией Honde Technology Co., LTD.
WhatsApp: +86-15210548582
Email: info@hondetech.com
Веб-сайт компании:www.hondetechco.com
Дата публикации: 15 декабря 2025 г.