Биологиялық ыдырайтын топырақ ылғалдылық сенсоры бар тұрақты ақылды ауыл шаруашылығы

Жер және су ресурстарының шектеулілігі дәл ауыл шаруашылығының дамуына түрткі болды, ол ауа мен топырақтың қоршаған орта деректерін нақты уақыт режимінде бақылау үшін қашықтықтан зондтау технологиясын пайдаланады, бұл дақылдардың өнімділігін оңтайландыруға көмектеседі. Мұндай технологиялардың тұрақтылығын барынша арттыру қоршаған ортаны дұрыс басқару және шығындарды азайту үшін өте маңызды.
Жақында Advanced Sustainable Systems журналында жарияланған зерттеуде Осака университетінің зерттеушілері негізінен биологиялық ыдырайтын сымсыз топырақ ылғалдылығын сезу технологиясын жасап шығарды. Бұл жұмыс дәл ауыл шаруашылығындағы пайдаланылған сенсорлық жабдықты қауіпсіз жою сияқты техникалық кедергілерді шешудегі маңызды кезең болып табылады.
Әлем халқы өсе берген сайын, ауыл шаруашылығы өнімділігін оңтайландыру және жер мен суды пайдалануды азайту өте маңызды. Дәл ауыл шаруашылығы қоршаған орта туралы ақпаратты жинау үшін сенсорлық желілерді пайдалану арқылы осы қарама-қайшы қажеттіліктерді шешуге бағытталған, осылайша ресурстарды ауыл шаруашылығы жерлеріне қажет болған кезде және қажет жерде тиісті түрде бөлуге болады.
Дрондар мен спутниктер көптеген ақпарат жинай алады, бірақ олар топырақтың ылғалдылығы мен ылғал деңгейін анықтау үшін өте қолайлы емес. Оңтайлы деректерді жинау үшін ылғал өлшегіш құрылғылар жерге жоғары тығыздықта орнатылуы керек. Егер сенсор биологиялық ыдырамайтын болса, оны қызмет ету мерзімінің соңында жинау керек, бұл көп еңбекті қажет етеді және практикалық емес болуы мүмкін. Қазіргі жұмыстың мақсаты - бір технологияда электрондық функционалдылық пен биологиялық ыдырауға қол жеткізу.
«Біздің жүйемізге бірнеше сенсорлар, сымсыз қуат көзі және сенсорлық және орналасқан жер деректерін жинау және беру үшін жылу бейнелеу камерасы кіреді», - деп түсіндіреді зерттеудің жетекші авторы Такааки Касуга. «Топырақтағы компоненттер негізінен экологиялық таза және наноқағаздан, субстраттан, табиғи балауыздан қорғайтын жабыннан, көміртекті жылытқыштан және қалайы өткізгіш сымнан тұрады».
Технология сенсорға сымсыз энергия беру тиімділігі сенсор қыздырғышының температурасына және айналадағы топырақтың ылғалдылығына сәйкес келетініне негізделген. Мысалы, тегіс топырақта сенсордың орналасуы мен бұрышын оңтайландырған кезде, топырақтың ылғалдылығын 5%-дан 30%-ға дейін арттыру беру тиімділігін ~46%-дан ~3%-ға дейін төмендетеді. Содан кейін жылу бейнелеу камерасы топырақтың ылғалдылығы мен сенсордың орналасқан жері туралы деректерді бір уақытта жинау үшін аумақтың суреттерін түсіреді. Егін жинау маусымының соңында сенсорларды биологиялық ыдырау үшін топыраққа көмуге болады.
«Біз 0,4 х 0,6 метрлік демонстрациялық өрісте 12 сенсорды пайдаланып, топырақ ылғалдылығы жеткіліксіз аймақтарды сәтті суретке түсірдік», - деді Касуга. «Нәтижесінде, біздің жүйеміз дәл ауыл шаруашылығы үшін қажетті жоғары сенсор тығыздығын өңдей алады».
Бұл жұмыс ресурстардың шектеулілігі артып келе жатқан әлемде дәл ауыл шаруашылығын оңтайландыру әлеуетіне ие. Зерттеушілердің технологиясының тиімділігін идеал емес жағдайларда, мысалы, сенсорлардың дұрыс орналаспауы және ірі топырақтардағы көлбеу бұрыштар және топырақ ылғалдылығы деңгейінен тыс топырақ ортасының басқа көрсеткіштері сияқты максималды емес жағдайларда барынша арттыру технологияны әлемдік ауыл шаруашылығы қауымдастығының кеңінен қолдануына әкелуі мүмкін.