Пышный зеленый салат прекрасно растет в питательном растворе в резервуарах для выращивания, а контроль качества воды осуществляется несколькими бесшумно работающими датчиками.
В университетской лаборатории в провинции Цзянсу благодаря интеллектуальной гидропонной системе мониторинга на основе узкополосной технологии IoT, в которой активно выращивается салат-латук без почвы, исследователь Чжан Цзин объяснил, что система использует множество датчиков качества воды для мониторинга параметров питательного раствора в режиме реального времени, а также методы нечеткого управления для автоматической регулировки качества воды в соответствии с потребностями культуры.
По мере распространения гидропонных технологий эти незаметные датчики качества воды играют все более важную роль. От профессиональных исследовательских институтов до обычных домохозяйств, интеллектуальные гидропонные системы незаметно преобразуют традиционные методы ведения сельского хозяйства.
01. Современное состояние гидропонных технологий
По сравнению с традиционным выращиванием в почве, гидропоника обеспечивает более быстрый рост растений и снижает проблемы с вредителями. Поскольку растения постоянно поглощают питательные вещества из питательного раствора, крайне важно своевременно и точно контролировать параметры качества воды в гидропонной системе и пополнять запасы питательных веществ по мере необходимости.
В последние годы, благодаря развитию сенсорных технологий и снижению стоимости, интеллектуальные гидропонные системы начали переходить из исследовательских институтов в обычные домохозяйства.
Типичная интеллектуальная гидропонная система обычно состоит из трех основных компонентов: датчиков, контроллеров и исполнительных механизмов.
Среди них датчики отвечают за сбор различных параметров качества воды, выступая в роли «глаз» и «ушей» системы. Их точность и стабильность напрямую определяют успех или неудачу всей гидропонной системы.
02 Подробный обзор основных датчиков
Датчики pH
Значение pH имеет решающее значение для роста растений в гидропонике. Как известно любому специалисту в области аквакультуры, оптимальный диапазон pH для водоемов составляет от 7,5 до 8,5.
Датчики pH воды определяют концентрацию ионов водорода в измеряемых веществах и преобразуют ее в соответствующие выходные сигналы, пригодные для использования.
Ионы H+ в растворе взаимодействуют с электродом датчика, генерируя сигнал напряжения, величина которого пропорциональна концентрации H+. Измеряя сигнал напряжения, можно определить соответствующее значение pH раствора.
В продаже имеются специализированные датчики pH, разработанные для гидропонных систем, например, автоматические датчики pH для гидропоники, поддерживающие стандартные протоколы связи, с диапазоном измерения 0–14,00 pH и разрешением до 0,01 pH, что позволяет осуществлять точный мониторинг и контроль.
Датчики растворенного кислорода
Растворенный кислород является ключевым фактором для здорового роста корней в гидропонных культурах. Водоемы, не загрязненные веществами, потребляющими кислород, поддерживают уровень растворенного кислорода на уровне насыщения.
Датчики растворенного кислорода измеряют количество кислорода, растворенного в воде.
Молекулы кислорода из измеряемого раствора проникают через селективную мембрану датчика и подвергаются соответствующим реакциям восстановления или окисления на внутреннем катоде и аноде, одновременно генерируя токовые сигналы. Величина тока пропорциональна концентрации растворенного кислорода.
Профессиональные датчики растворенного кислорода выпускаются в различных вариантах исполнения: некоторые способны выдерживать суровые условия окружающей среды, обеспечивая при этом превосходную точность; другие оптимизированы по времени отклика и подходят для выборочных проверок и аналитических применений.
Датчики концентрации ионов
Датчики концентрации ионов являются важнейшим оборудованием для мониторинга состава питательного раствора. Концентрации определенных ионов, таких как нитрат, аммоний и хлорид, напрямую влияют на рост сельскохозяйственных культур.
Например, специализированные датчики ионов аммония могут измерять содержание аммония в природных водах, поверхностных водах, грунтовых водах и в различных сельскохозяйственных целях.
В патенте сельскохозяйственного университета на датчик концентрации ионов в гидропонном растворе описана интеграция ионных электродов, датчиков температуры и датчиков pH, позволяющая быстро отслеживать изменения концентрации ионов, колебания температуры и изменения pH в гидропонных растворах.
Датчики электропроводности (ЭП)
Электропроводность — это ключевой показатель, измеряющий общую концентрацию ионов в питательном растворе и напрямую отражающий уровень плодородия питательного раствора.
Автоматические преобразователи EC, специально разработанные для сельскохозяйственного орошения и гидропоники, обеспечивают диапазон измерения до 0-4000 мкСм/см, поддерживают стандартные протоколы вывода, 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 по созданию интеллектуальных теплиц с гидропонными резервуарами разработчики могут использовать высокоточные цифровые датчики температуры и влажности, обеспечивающие типичную точность измерения температуры ±0,3℃ и разрешение 0,01℃.
Специализированные датчики мутности могут использоваться с многопараметрическими приборами для мониторинга уровня мутности питательных растворов.
03 Интегрированные приложения в интеллектуальных системах
Данные с отдельных датчиков часто недостаточны для полного отражения всей гидропонной среды, поэтому объединение данных с нескольких датчиков становится все более распространенной тенденцией в интеллектуальных гидропонных системах.
Многопараметрические датчики с экономичной конструкцией легко интегрируются в системы управления и телеметрии, что делает их пригодными для длительного использования.
Научные группы разработали интеллектуальные системы мониторинга гидропоники на основе Интернета вещей (IoT), использующие интерфейсы мобильных приложений для мониторинга параметров гидропонной среды в режиме реального времени, в сочетании с интеллектуальными методами управления для корректировки параметров качества питательного раствора на основе опыта эксплуатации и потребностей растений.
Результаты испытаний показывают, что при регулировании питательных растворов такими системами ключевые параметры, как pH и электропроводность, могут поддерживать стабильные заданные значения в разумные сроки.
04 Технические проблемы и будущие тенденции
Несмотря на значительный прогресс в технологии гидропонных датчиков, остается ряд проблем. Долговременная стабильность, устойчивость к загрязнению и частота калибровки датчиков являются основными проблемами в практическом применении.
В частности, ионоселективные электроды подвержены влиянию других ионов и требуют регулярной калибровки.
В будущем гидропонные датчики будут развиваться в направлении многофункциональности, интеллектуальности и снижения стоимости.
Современные сенсорные системы уже позволяют проводить высокоточные измерения различных параметров, включая хлорофилл, пигменты, флуоресценцию, мутность и многое другое.
Между тем, благодаря развитию проектов с открытым исходным кодом, барьеры для внедрения интеллектуальных гидропонных систем снижаются, что позволяет большему числу людей участвовать в этой сельскохозяйственной трансформации.
Сегодня все больше городских жителей начинают экспериментировать с домашней гидропоникой. На балконах жилых домов в разных городах в «умных» гидропонных резервуарах, созданных на основе популярных микроконтроллерных платформ, бурно растут зеленые растения.
«Датчики качества воды — это основа гидропонных систем, они подобны «вкусовым рецепторам» растений, подсказывающим нам, какие питательные вещества нуждаются в корректировке», — пояснил один из энтузиастов.
Постоянные прорывы в сенсорных технологиях превращают точное земледелие из идеала в реальность.
Мы также можем предложить различные решения для
1. Портативный измеритель для многопараметрического анализа качества воды.
2. Система плавучих буев для многопараметрического мониторинга качества воды.
3. Автоматическая щетка для очистки многопараметрического датчика воды.
4. Полный комплект серверов и программного обеспечения беспроводного модуля, поддерживающий RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWAN
Для получения дополнительной информации о датчиках воды информация,
Пожалуйста, свяжитесь с компанией Honde Technology Co., LTD.
Email: info@hondetech.com
Веб-сайт компании:www.hondetechco.com
Тел.: +86-15210548582
Дата публикации: 07.11.2025