Все более ограниченные земельные и водные ресурсы стимулируют развитие точного земледелия, которое использует технологию дистанционного зондирования для мониторинга данных об окружающей среде воздуха и почвы в режиме реального времени, чтобы помочь оптимизировать урожайность сельскохозяйственных культур.Максимизация устойчивости таких технологий имеет решающее значение для правильного управления окружающей средой и снижения затрат.
Теперь в исследовании, недавно опубликованном в журнале Advanced Sustainable Systems, исследователи из Университета Осаки разработали беспроводную технологию измерения влажности почвы, которая в значительной степени биоразлагаема.Эта работа является важной вехой в решении остающихся технических проблем в точном земледелии, таких как безопасная утилизация использованного сенсорного оборудования.
Поскольку население планеты продолжает расти, оптимизация урожайности в сельском хозяйстве и минимизация использования земли и воды имеют важное значение.Точное земледелие направлено на удовлетворение этих противоречивых потребностей с помощью сенсорных сетей для сбора экологической информации, чтобы ресурсы можно было соответствующим образом распределять по сельскохозяйственным угодьям, когда и где они необходимы.
Дроны и спутники могут собирать огромное количество информации, но они не идеальны для определения влажности почвы и ее уровня.Для оптимального сбора данных устройства измерения влажности следует устанавливать на земле с высокой плотностью.Если датчик не является биоразлагаемым, его необходимо собрать по окончании срока службы, что может быть трудоемким и непрактичным.Достижение электронной функциональности и биоразлагаемости в одной технологии — цель текущей работы.
«Наша система включает в себя несколько датчиков, беспроводной источник питания и тепловизионную камеру для сбора и передачи данных зондирования и местоположения», — объясняет Такааки Касуга, ведущий автор исследования.«Компоненты почвы в основном экологически чистые и состоят из нанобумаги.подложка, защитное покрытие из натурального воска, угольный нагреватель и оловянный провод».
Технология основана на том, что эффективность беспроводной передачи энергии на датчик соответствует температуре нагревателя датчика и влажности окружающей почвы.Например, при оптимизации положения и угла датчика на гладкой почве увеличение влажности почвы с 5% до 30% снижает эффективность передачи с ~46% до ~3%.Затем тепловизионная камера снимает изображения местности для одновременного сбора данных о влажности почвы и местоположении датчиков.В конце сезона сбора урожая датчики можно закопать в почву для биоразложения.
«Мы успешно сфотографировали участки с недостаточной влажностью почвы, используя 12 датчиков на демонстрационном поле размером 0,4 х 0,6 метра», — сказал Касуга.«В результате наша система может справиться с высокой плотностью датчиков, необходимой для точного земледелия».
Эта работа имеет потенциал для оптимизации точного земледелия в мире, который становится все более ограниченным в ресурсах.Максимизация эффективности технологии исследователей в неидеальных условиях, таких как плохое размещение датчиков и углы наклона на грубых почвах и, возможно, другие показатели почвенной среды, выходящие за рамки уровня влажности почвы, могут привести к широкому использованию этой технологии в мировом сельском хозяйстве. сообщество.
Время публикации: 30 апреля 2024 г.