Tüm Yazılar
أهمية استخدام مستشعر رطوبة التربة في الري الزراعي
الري في الزراعة هو توفير المياه التي يحتاجها النبات والتي لا يمكن توفيرها عن طريق هطول الأمطار، إلى منطقة جذور النبات في التربة بالكمية والوقت اللازمين. تقع أجزاء كثيرة من بلدنا في منطقة مناخية قاحلة وشبه قاحلة، وفي هذه المناطق الزراعية القاحلة، عندما يكون هطول الأمطار الطبيعي غير كافٍ خلال فترة نمو النباتات، يجب إجراء الري الزراعي بأنسب طريقة للحصول على إنتاجية وجودة عالية.
يوفر الري الزراعي إنبات النباتات وحيوية أعضائها مثل الخلايا والجذع والأغصان والأوراق، كما يسمح بإذابة العناصر الغذائية النباتية الضرورية للجذع بواسطة الجذور ونقلها إلى أجزاء النبات الأخرى.
بالإضافة إلى كون الري مهماً جداً للنبات، فإن الأمر الأكثر أهمية هو فترة الري الحرجة وكمية المياه المطلوبة، والتي تختلف لكل نبات. في الحالات التي لا يتم فيها الانتباه إلى كمية الرطوبة التي تحتاجها النباتات في نموها وفترات الري الحرجة، يُلاحظ فقدان كبير في الإنتاجية وانخفاض في جودة المنتج. ومن أجل القضاء على مثل هذه المشاكل في الزراعة واستخدام مواردنا المائية المتناقصة تدريجياً بشكل فعال، يجب استخدام مستشعرات رطوبة التربة.
مستشعر رطوبة التربة
مستشعر رطوبة التربة هو مستشعر يمكننا استخدامه لقياس كمية الرطوبة داخل التربة. يتم إجراء القياس عن طريق غرس مجسات قياس الرطوبة في التربة المراد قياسها. يتم إجراء قياس قيم الرطوبة لأنواع مختلفة من التربة بشكل تدريجي ومن نقاط متعددة.
أنواع مستشعرات رطوبة التربة
بفضل التكنولوجيا المتطورة، بدأ قياس رطوبة التربة باستخدام مستشعرات رطوبة التربة بدلاً من النهج الوزني (gravimetric). هناك العديد من مستشعرات رطوبة التربة المطورة لهذا الغرض. يمكننا جمع هذه المستشعرات في 3 مجموعات من حيث مبدأ العمل. وهي؛ أجهزة قياس التوتر (tansiometre)، مستشعرات العزل الكهربائي (الانعكاس الكهرومغناطيسي)، وطريقة تشتت النيوترونات.
أجهزة قياس التوتر (Tansiometre)
أجهزة قياس التوتر هي مستشعرات لرطوبة التربة تقيس هذا التوتر بين جزيئات التربة وجزيئات الماء. أجهزة قياس التوتر هي أدوات تتكون من جسم بلاستيكي مملوء بالماء، وطرف سيراميك نفاذ، ومؤشر فراغ (مانومتر). مع انخفاض كمية الرطوبة في التربة، تبدأ التربة في الجفاف ويتم الاحتفاظ بالمياه حول حبيبات التربة بقوة أكبر. بعد فترة من وضع جهاز قياس التوتر في التربة، يبدأ انتقال الماء من طرف السيراميك إلى التربة اعتماداً على كمية الرطوبة في التربة. عندما تمتص التربة المحيطة بطرف السيراميك الماء، يتشكل فراغ داخل جهاز قياس التوتر. يتم رصد هذا الفراغ المتكون من مؤشر المانومتر.
مستشعرات العزل الكهربائي (الانعكاس الكهرومغناطيسي)
تقيس مستشعرات العزل الكهربائي ثابت العزل الكهربائي للتربة، وهو خاصية كهربائية تعتمد على محتوى الرطوبة في التربة. زاد استخدام الأساليب القائمة على خاصية العزل الكهربائي للتربة لقياس محتوى رطوبة التربة في السنوات الأخيرة. تعتمد تقنية العزل الكهربائي على حقيقة وجود فرق كبير بين ثابت العزل الكهربائي في التربة الجافة وثابت العزل الكهربائي للماء النقي. يتم استخدام مستشعرات مثل TDR (زمن الانعكاس الكهرومغناطيسي) و FDR (تردد الانعكاس الكهرومغناطيسي) و TDT (مقياس الإرسال الكهرومغناطيسي) في قياس رطوبة التربة بناءً على ثابت العزل الكهربائي.
- مستشعر TDR (زمن الانعكاس الكهرومغناطيسي): يعتمد على مبدأ إرسال إشارات كهرومغناطيسية من مصدر عبر مسبارين أو ثلاثة يتم وضعهم في التربة. تكون الإشارة على شكل حركة واحدة (نبضة-pulse). تنتقل هذه الموجات الكهرومغناطيسية على طول المجسات وتصطدم الإشارات بالتربة مع المجسات، وتعود كانعكاس إلى المصدر مرة أخرى. يتم قياس المسار الذي تسلكه هذه الموجة الكهرومغناطيسية على طول المسبار ووقت العودة إلى المصدر. يؤدي وجود المزيد من الماء في التربة إلى ارتفاع قوى العزل الكهربائي (تباطؤ أكبر في سرعة الانتقال).
- مستشعر FDR (تردد الانعكاس الكهرومغناطيسي): تعمل مستشعرات رطوبة التربة القائمة على طريقة FDR بشكل مشابه جداً للمستشعرات القائمة على طريقة TDR. ومع ذلك، بينما يقيس TDR وقت سفر الموجات الكهرومغناطيسية، يقيس FDR ترددات الموجات الكهرومغناطيسية. تتوفر أقطاب مستشعرات FDR في نوعين مختلفين: مسباران متوازيان أو حلقة معدنية دائرية. بينما يتم دفن النوع ذو المسبارين المتوازيين في التربة، يتم استخدام النوع ذو الحلقة المعدنية الدائرية داخل أنبوب.
- مستشعر TDT (مقياس الإرسال الكهرومغناطيسي): يقيس مستشعر رطوبة التربة القائم على TDT وقت انتشار النبضة الكهرومغناطيسية في اتجاه واحد على طول خط النقل. لذلك، فهو مشابه لـ TDR ولكنه يتطلب توصيلاً كهربائياً في بداية ونهاية خط النقل.
طريقة تشتت النيوترونات
تعتمد هذه الطريقة على مبدأ الكشف عن ذرات الهيدروجين الموجودة في ماء التربة من خلال قيام ذرات الهيدروجين، التي تمتلك قدرة تباطؤ عالية، بتبطيء النيوترونات المشتتة من المصدر المشع للجهاز. بما أن مصدر الهيدروجين الموجود في التربة هو الماء غالباً، فإن النيوترونات المبطأة التي يتم عدها حول مصدر النيوترونات السريعة تُستخدم في قياس محتوى ماء التربة. بالإضافة إلى ذلك، فإن ضرورة التدريب الخاص والحذر لاستخدام هذه الأجهزة، وكونها باهظة الثمن، تظهر كعيوب في الاستخدام.
مستشعر رطوبة التربة اللاسلكي من Esular المزود بلوحة شمسية
مستشعر الرطوبة اللاسلكي المزود بلوحة شمسية يعمل ببطارية قابلة للشحن. يحتوي على مدخل واحد لمستشعر رطوبة التربة. لا توجد حاجة لأي طاقة خارجية لتغذية المستشعر. يتم إجراء قياس الرطوبة على فترات زمنية معينة وإرسالها، ويمكن مراقبة قيم الرطوبة عن بعد.
يعمل لاسلكياً. يتم إرسال قيم القياس إلى الخادم على فترات زمنية معينة. في الوقت نفسه، يتم إرسال هذه القيم إلى الخادم بمجرد تجاوز فترات معينة ويمكن إنشاء تنبيهات. يمكن ضبط قيم الحدود عن بعد لاسلكياً. بفضل هيكله اللاسلكي والبطارية، من الممكن إجراء المراقبة والتحكم من نقاط متعددة.
نظام الري بمستشعر رطوبة التربة
الري للأغراض الزراعية وتجميل المناظر الطبيعية هي مجالات التطبيق التي تستهلك أكبر قدر من موارد المياه العذبة. تساهم الإدارة الذكية للمياه في زيادة كفاءة الري وتقليل التكاليف والاستدامة البيئية. ولتحسين استخدام المياه وتقليل استهلاك الطاقة وتحسين جودة المحاصيل، يجب إضافة مستشعرات مثل مستشعر الرطوبة إلى نظام الري.
يقوم مستشعر رطوبة التربة بقياس قيمة رطوبة التربة وتحديد وقت الري المناسب ومدة الري. تقوم مستشعرات الرطوبة بتأجيل وقت الري في حالة هطول الأمطار غير المتوقعة.
بصفتنا Esular، فإن تحليل بيانات المستشعرات التي يمكن تسجيلها على نظام السحابة جنباً إلى جنب مع مستشعر رطوبة التربة الذكي اللاسلكي الذي يعمل بالبطارية والخوارزميات الذكية التي طورناها، يساعد في تحديد فترة الري المثالية ومدة الري، كما أننا نقلل من استخدام المياه ونوفر زيادة في الإنتاجية في الإنتاج الزراعي.
مزايا مستشعر رطوبة التربة في الري الزراعي
في تطبيقات الري، يعد القياس الدقيق للرطوبة في منطقة جذور النبات وتقييم تغير الرطوبة في التربة أمراً بالغ الأهمية. الطريقة الأكثر فعالية والتي تقدم حلاً نهائياً في قياس رطوبة التربة هي مستشعر رطوبة التربة. مزايا مستشعر رطوبة التربة في الري الزراعي كثيرة جداً ويمكن تلخيصها على النحو التالي؛
- يقلل من استخدام المياه: بما أن مستشعرات رطوبة التربة يمكنها حساب الرطوبة التي يحتاجها النبات في التربة، فإنها تمنع استخدام المياه أكثر من اللازم، وبهذه الطريقة يحدث انخفاض في استخدام المياه.
- يوفر زيادة في الإنتاجية في الإنتاج الزراعي: تأخذ النباتات الماء إلى أجسامها عن طريق النقل النشط أو السلبي اعتماداً على محتوى بيئة النمو. في حالة عدم وجود كمية كافية من الماء في التربة، تأخذ النباتات الماء عن طريق النقل النشط، وبما أن النقل النشط يتطلب استهلاكاً أكبر للطاقة، فإنه يتسبب في حدوث خسائر في كل فترة من إنبات البذور إلى مرحلة الحصاد. في المقابل، فإن وجود الماء في البيئة بكمية أكبر مما هو مطلوب يؤدي إلى عدم امتصاص العناصر الغذائية النباتية، وتقليل أنشطة الكائنات الدقيقة، وظهور مسببات الأمراض. يعد الحفاظ على محتوى رطوبة التربة عند المستوى الذي تحتاجه النباتات المزروعة أمراً بالغ الأهمية من حيث منع خسائر المنتج وضمان استدامة الإنتاج.
- القياس التدريجي ومن نقاط متعددة: يتم إجراء قياس قيم الرطوبة لأنواع مختلفة من التربة بشكل تدريجي ومن نقاط متعددة، ويتم ضمان تحسين الري الفعال من خلال دعمها بحلول الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي.
- يمكن إنشاء تنبيهات: يتم إرسال قيم القياس إلى الخادم على فترات زمنية معينة. في الوقت نفسه، يتم إرسال هذه القيم بمجرد تجاوز فترات معينة ويمكن إنشاء تنبيهات.
- كونه لاسلكياً ويعمل بالبطارية: بفضل هيكله اللاسلكي والبطارية، لا توجد حاجة لطاقة إضافية لتغذية المستشعر.
- تأجيل الري التلقائي وفقاً لبيانات الأرصاد الجوية ومعلومات حالة هطول الأمطار: يتم الكشف تلقائياً عن المواقف غير المتوقعة مثل هطول الأمطار في المنطقة ويتم تأجيل تشغيل نظام الري. يمكن استشعار كمية الرطوبة التي تمتلكها التربة بواسطة مستشعرات الرطوبة، وبهذه الطريقة يمكن توفير المياه.
Etiketler
Yorumlar