Сочный зеленый салат прекрасно растет в питательном растворе в резервуарах для выращивания, причем все это контролируется несколькими бесшумно работающими датчиками качества воды.
В университетской лаборатории провинции Цзянсу партия салата бурно растёт без почвы благодаря гидропонной интеллектуальной системе мониторинга, основанной на технологии узкополосного интернета вещей. Исследователь Чжан Цзин объяснил, что система использует несколько датчиков качества воды для мониторинга параметров питательного раствора в режиме реального времени, в сочетании с методами нечёткого управления для автоматической регулировки качества воды в соответствии с потребностями растений.
По мере того, как гидропонная технология становится всё более распространённой, эти незаметные датчики качества воды играют всё более важную роль. От профессиональных исследовательских институтов до обычных домохозяйств: интеллектуальные гидропонные системы незаметно меняют традиционные методы ведения сельского хозяйства.
01 Современное состояние гидропонной технологии
По сравнению с традиционным выращиванием в почве, гидропоника обеспечивает более быстрый рост растений и снижает количество вредителей. Поскольку растения непрерывно усваивают питательные вещества из питательного раствора, крайне важно своевременно и точно контролировать качество воды в гидропонном питательном растворе и пополнять запасы питательных веществ по мере необходимости.
В последние годы, с развитием сенсорных технологий и снижением затрат, интеллектуальные гидропонные системы начали перемещаться из исследовательских институтов в обычные домохозяйства.
Типичная интеллектуальная гидропонная система обычно состоит из трех основных компонентов: датчиков, контроллеров и исполнительных механизмов.
Датчики отвечают за сбор различных параметров качества воды, выполняя функции «глаз» и «ушей» системы. Их точность и стабильность напрямую определяют успешность или неудачу всей гидропонной системы.
02 Подробный обзор основных датчиков
Датчики pH
Значение pH имеет решающее значение для роста растений при гидропонике. Как известно любому специалисту по аквакультуре, оптимальный диапазон pH для водоёмов составляет 7,5–8,5.
Датчики качества воды pH определяют концентрацию ионов водорода в измеряемых веществах и преобразуют ее в соответствующие полезные выходные сигналы.
Ионы H+ в растворе взаимодействуют с электродом датчика, создавая сигнал напряжения, величина которого пропорциональна концентрации H+. Измеряя сигнал напряжения, можно получить соответствующее значение pH раствора.
В продаже имеются специализированные датчики pH, предназначенные для гидропонных применений, такие как автоматические датчики pH для гидропоники, поддерживающие стандартные протоколы связи, с диапазонами измерений 0–14,00 pH и разрешением до 0,01 pH, что позволяет осуществлять точный мониторинг и контроль.
Датчики растворенного кислорода
Растворённый кислород — ключевой фактор для здорового роста корней гидропонных культур. Водоёмы, не загрязнённые веществами, поглощающими кислород, поддерживают уровень растворённого кислорода на уровне насыщения.
Датчики растворенного кислорода измеряют количество кислорода, растворенного в воде.
Молекулы кислорода из измеряемого раствора проникают через селективную мембрану датчика и вступают в соответствующие реакции восстановления или окисления на внутренних катоде и аноде, одновременно генерируя токовые сигналы. Величина тока пропорциональна концентрации растворенного кислорода.
Профессиональные датчики растворенного кислорода выпускаются в различных исполнениях: некоторые из них способны выдерживать суровые условия окружающей среды, обеспечивая при этом превосходную точность; другие оптимизированы по времени отклика и подходят для выборочной проверки и аналитических применений.
Датчики концентрации ионов
Датчики концентрации ионов играют важнейшую роль в мониторинге состава питательного раствора. Концентрация определенных ионов, таких как нитраты, аммоний и хлориды, напрямую влияет на рост растений.
Например, специализированные датчики ионов аммония могут измерять содержание аммония в природных водах, поверхностных водах, грунтовых водах, а также в различных сельскохозяйственных системах.
Патент на датчик концентрации ионов в гидропонных растворах от сельскохозяйственного университета объединяет ионные электроды, датчики температуры и датчики pH, что позволяет быстро отслеживать изменения концентрации ионов, колебания температуры и изменения pH в гидропонных растворах.
Датчики электропроводности (ЭП)
Электропроводность является ключевым показателем, измеряющим общую концентрацию ионов в питательном растворе, напрямую отражающим уровень плодородия питательного раствора.
Автоматические преобразователи EC, специально разработанные для сельскохозяйственного орошения и гидропоники, обеспечивают диапазоны измерений до 0–4000 мкСм/см, поддерживают стандартные выходные протоколы, могут подключаться к дозирующим насосам/клапанам и управлять переключателями насосов/клапанов.
Датчики температуры и мутности
Температура влияет на рост корней и метаболическую активность растений, а мутность отражает количество взвешенных частиц в питательном растворе.
В проектах интеллектуальных теплиц с гидропонными резервуарами разработчики могут использовать высокоточные цифровые модули датчиков температуры и влажности с типичной точностью измерения температуры ±0,3 ℃ и разрешением 0,01 ℃.
Специализированные датчики мутности могут использоваться с многопараметрическими приборами для контроля уровня мутности питательных растворов.
03 Интегрированные приложения в интеллектуальных системах
Данные отдельных датчиков часто недостаточны для полного отражения всей гидропонной среды, поэтому объединение данных нескольких датчиков становится все более популярной тенденцией в интеллектуальных гидропонных системах.
Многопараметрические датчики с экономичной конструкцией легко интегрируются с системами управления и телеметрическими системами, подходящими для долгосрочного развертывания.
Исследовательские группы разработали интеллектуальные системы мониторинга на основе Интернета вещей для гидропоники, которые используют интерфейсы мобильных приложений для мониторинга параметров гидропонной среды в режиме реального времени в сочетании с интеллектуальными методами управления для регулировки параметров качества воды питательного раствора на основе опыта эксплуатации и потребностей культур.
Результаты испытаний показывают, что при регулировании питательных растворов такими системами такие ключевые параметры, как pH и электропроводность, могут поддерживать стабильные заданные значения в течение разумных периодов времени.
04 Технические проблемы и будущие тенденции
Несмотря на значительный прогресс в технологии гидропонных датчиков, остаётся ряд проблем. Долгосрочная стабильность, устойчивость к обрастанию и частота калибровки датчиков являются важнейшими проблемами практического применения.
Ионоселективные электроды особенно восприимчивы к помехам от других ионов и требуют регулярной калибровки.
Будущие гидропонные датчики будут развиваться в направлении многофункциональности, интеллекта и снижения затрат.
Современные сенсорные системы уже позволяют проводить высокопроизводительные измерения различных параметров, включая хлорофилл, пигменты, флуоресценцию, мутность и многое другое.
Между тем, с развитием проектов с открытым исходным кодом барьеры для доступа к интеллектуальным гидропонным системам снижаются, что позволяет большему количеству людей участвовать в этой сельскохозяйственной трансформации.
Сегодня всё больше городских жителей начинают экспериментировать с домашней гидропоникой. На балконах жилых домов в разных городах листовая зелень бурно растёт в умных гидропонных ёмкостях на базе популярных микроконтроллерных платформ.
«Датчики качества воды — это основа гидропонных систем. Они словно «вкусовые рецепторы» растений, сообщающие нам, какие питательные вещества требуют корректировки», — рассказал энтузиаст.
Постоянные прорывы в области сенсорных технологий превращают точное земледелие из идеала в реальность.
Мы также можем предложить различные решения для
1. Портативный многопараметрический измеритель качества воды
2. Система плавучих буев для многопараметрического контроля качества воды
3. Автоматическая щетка для очистки многопараметрического датчика воды
4. Полный комплект серверов и программного беспроводного модуля, поддерживает RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWAN
Для большего количества датчиков воды информация,
пожалуйста, свяжитесь с Honde Technology Co., LTD.
Email: info@hondetech.com
Сайт компании:www.hondetechco.com
Тел.: +86-15210548582
Время публикации: 07 ноября 2025 г.