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Die Bedeutung der Verwendung von Bodenfeuchtesensoren in der landwirtschaftlichen Bewässerung
Bewässerung in der Landwirtschaft ist die Bereitstellung von Wasser, das die Pflanze benötigt und das nicht durch Niederschläge gedeckt werden kann, an den Wurzelbereich der Pflanze im Boden in der erforderlichen Menge und zum richtigen Zeitpunkt. Viele Regionen unseres Landes liegen in ariden und semiariden Klimazonen, und in diesen trockenen landwirtschaftlichen Gebieten sollte, wenn die natürlichen Niederschläge während der Wachstumsperiode der Pflanzen unzureichend sind, die landwirtschaftliche Bewässerung mit der am besten geeigneten Methode für hohen Ertrag und Qualität durchgeführt werden.
Die landwirtschaftliche Bewässerung gewährleistet die Keimung der Pflanzen, die Vitalität von Organen wie Zellen, Stängeln, Zweigen und Blättern und stellt sicher, dass die von der Pflanze benötigten Pflanzennährstoffe von den Wurzeln gelöst und in andere Teile der Pflanze transportiert werden.
Neben der Bedeutung der Bewässerung für die Pflanze ist das wirklich Wichtige die kritische Bewässerungsperiode, die für jede Pflanze unterschiedlich ist, und die Menge an Wasser, die sie benötigt. Wenn die Feuchtigkeitsmenge, die Pflanzen während ihrer Entwicklung und ihrer kritischen Bewässerungsperioden benötigen, nicht berücksichtigt wird, sind erhebliche Ertragsverluste und eine Abnahme der Produktqualität zu beobachten. Um solche Probleme in der Landwirtschaft zu beseitigen und unsere abnehmenden Wasserressourcen effektiv zu nutzen, sollten Bodenfeuchtesensoren eingesetzt werden.
Bodenfeuchtesensor
Der Bodenfeuchtesensor ist ein Sensor, mit dem wir die Feuchtigkeitsmenge im Boden messen können. Die Sonden des Feuchtigkeitsmessgeräts werden in den zu messenden Boden gesteckt. Die Feuchtigkeitswerte verschiedener Bodenarten werden schrittweise und an mehreren Punkten gemessen.
Arten von Bodenfeuchtesensoren
Dank der sich entwickelnden Technologie wird die Bodenfeuchtemessung heute eher mit Bodenfeuchtesensoren als mit dem gravimetrischen Ansatz durchgeführt. Es gibt viele Bodenfeuchtesensoren, die zu diesem Zweck entwickelt wurden. Wir können diese Sensoren hinsichtlich ihres Funktionsprinzips in 3 Gruppen einteilen. Diese sind: Tensiometer, dielektrische Sensoren (elektromagnetische Reflexion) und das Neutronenstreuverfahren.
Tensiometer
Tensiometer sind Bodenfeuchtesensoren, die diese Spannung zwischen Bodenpartikeln und Wassermolekülen messen. Tensiometer sind Instrumente, die aus einem mit Wasser gefüllten Kunststoffkörper, einer durchlässigen Keramikspitze und einem Vakuummeter (Manometer) bestehen. Wenn die Feuchtigkeitsmenge im Boden abnimmt, beginnt der Boden auszutrocknen und das um die Bodenkörner gehaltene Wasser wird stärker festgehalten. Nachdem das Tensiometer im Boden platziert wurde, beginnt Wasser von der Keramikspitze in den Boden überzugehen, abhängig von der Feuchtigkeitsmenge im Boden. Da der Boden um die Keramikspitze Wasser absorbiert, entsteht im Inneren des Tensiometers ein Vakuum. Dieses Vakuum wird auf der Manometeranzeige überwacht.
Dielektrische Sensoren (Elektromagnetische Reflexion)
Dielektrische Sensoren messen die Dielektrizitätskonstante des Bodens, eine elektrische Eigenschaft, die vom Feuchtigkeitsgehalt des Bodens abhängt. Die Verwendung von Methoden, die auf der dielektrischen Eigenschaft des Bodens basieren, um den Bodenfeuchtigkeitsgehalt zu messen, hat in den letzten Jahren zugenommen. Die dielektrische Technik basiert auf dem großen Unterschied zwischen der Dielektrizitätskonstante von trockenem Boden und der Dielektrizitätskonstante von reinem Wasser. Sensoren wie TDR (Elektromagnetische Reflexionszeit), FDR (Elektromagnetische Reflexionsfrequenz) und TDT (Elektromagnetisches Transmissionsmessgerät) werden verwendet, um die Bodenfeuchtigkeit basierend auf der Dielektrizitätskonstante zu messen.
- TDR (Elektromagnetische Reflexionszeit) Sensor: Er basiert auf dem Prinzip, elektromagnetische Signale von einer Quelle entlang zweier oder dreier im Boden platzierter Sonden zu senden. Das Signal erfolgt in Form einer einzelnen Bewegung (Schlag, Impuls). Diese elektromagnetischen Wellen wandern entlang der Sonden, die Signale treffen mit den Sonden auf den Boden und kehren als Reflexion zur Quelle zurück. Der von dieser elektromagnetischen Welle entlang der Sondenlänge zurückgelegte Weg und die Zeit, die sie benötigt, um zur Quelle zurückzukehren, werden gemessen. Mehr Wasser im Boden führt zu höheren dielektrischen Stärken (langsamere Übertragungsgeschwindigkeit).
- FDR (Elektromagnetische Reflexionsfrequenz) Sensor: Bodenfeuchtesensoren basierend auf der FDR-Methode arbeiten sehr ähnlich wie Sensoren basierend auf der TDR-Methode. Während TDR jedoch die Laufzeit elektromagnetischer Wellen misst, misst FDR die Frequenz elektromagnetischer Wellen. FDR-Sensoren haben zwei verschiedene Arten von Elektroden: mit zwei parallelen Spitzen oder einem kreisförmigen Metallring. Der Typ mit zwei parallelen Spitzen wird im Boden vergraben, während der kreisförmige Metallring in einem Rohr verwendet wird.
- TDT (Elektromagnetisches Transmissionsmessgerät) Sensor: Der TDT-basierte Bodenfeuchtesensor misst die Zeit, die ein elektromagnetischer Impuls benötigt, um sich unidirektional entlang einer Übertragungsleitung auszubreiten. Daher ist er TDR ähnlich, erfordert jedoch eine elektrische Verbindung am Anfang und Ende der Übertragungsleitung.
Neutronenstreuverfahren
Diese Methode basiert auf dem Prinzip, dass Wasserstoffatome mit hoher Bremskapazität die vom radioaktiven Quellgerät des Geräts gestreuten Neutronen verlangsamen und Wasserstoffatome im Wasser im Boden detektieren. Da die Wasserstoffquelle im Boden meist Wasser ist, werden die um die schnelle Neutronenquelle gezählten verlangsamten Neutronen zur Messung des Bodenwassergehalts verwendet. Darüber hinaus sind die für die Verwendung dieser Geräte erforderliche spezielle Schulung und Aufmerksamkeit sowie deren Kostspieligkeit Nachteile der Verwendung.
Esular Drahtloser Solarpanel-Bodenfeuchtesensor
Drahtloser batteriebetriebener Feuchtigkeitssensor: Er arbeitet mit einer über ein Solarpanel wiederaufladbaren Batterie. Er verfügt über einen Bodenfeuchtesensor-Eingang. Für die Speisung des Sensors ist keine externe Energie erforderlich. Die Feuchtigkeit wird in bestimmten Intervallen gemessen und übertragen, und die Feuchtigkeitswerte können aus der Ferne überwacht werden.
Er arbeitet drahtlos. Messwerte werden in bestimmten Intervallen an den Server übertragen. Gleichzeitig werden diese Werte, wenn sie bestimmte Intervalle überschreiten, an den Server übertragen und Alarme können erstellt werden. Grenzwerte können drahtlos aus der Ferne eingestellt werden. Dank seiner drahtlosen und batteriebetriebenen Struktur ist eine Überwachung und Steuerung von mehreren Punkten aus möglich.
Bewässerungssystem mit Bodenfeuchtesensor
Landwirtschaftliche und Landschaftsbewässerung sind die Anwendungsbereiche, in denen Süßwasserressourcen am meisten verbraucht werden. Intelligentes Wassermanagement trägt zur Steigerung der Bewässerungseffizienz, zur Kostensenkung und zur ökologischen Nachhaltigkeit bei. Um den Wasserverbrauch zu optimieren, den Energieverbrauch zu senken und die Qualität der Ernten zu verbessern, sollten Sensoren wie Feuchtigkeitssensoren zum Bewässerungssystem hinzugefügt werden.
Der Bodenfeuchtesensor bestimmt den geeigneten Bewässerungszeitpunkt und die Bewässerungsdauer durch Messung des Feuchtigkeitswerts des Bodens. Feuchtigkeitssensoren verschieben den Bewässerungszeitpunkt im Falle von unerwartetem Niederschlag.
Als Esular hilft die Analyse von Sensordaten, die mit unserem drahtlosen, batteriebetriebenen intelligenten Bodenfeuchtesensor und intelligenten Algorithmen im Cloud-System aufgezeichnet werden können, bei der Bestimmung der idealen Bewässerungsperiode und Bewässerungsdauer, und wir reduzieren auch den Wasserverbrauch und steigern die Effizienz in der landwirtschaftlichen Produktion.
Vorteile von Bodenfeuchtesensoren in der landwirtschaftlichen Bewässerung
Bei Bewässerungsanwendungen ist es sehr wichtig, die Feuchtigkeit in der Pflanzenwurzelzone genau zu messen und die Feuchtigkeitsänderung im Boden zu bewerten. Die effektivste und definitivste Lösung zur Messung der Bodenfeuchtigkeit ist der Bodenfeuchtesensor. Die Vorteile von Bodenfeuchtesensoren in der landwirtschaftlichen Bewässerung sind vielfältig und lassen sich wie folgt zusammenfassen:
- Reduziert den Wasserverbrauch: Da Bodenfeuchtesensoren die von der Pflanze im Boden benötigte Feuchtigkeit berechnen können, verhindern sie den Verbrauch von mehr Wasser als nötig und reduzieren so den Wasserverbrauch.
- Bietet eine gesteigerte Effizienz in der landwirtschaftlichen Produktion: Pflanzen nehmen Wasser durch aktiven oder passiven Transport in ihren Körper auf, abhängig vom Inhalt der Wachstumsumgebung. Wenn nicht genügend Wasser im Boden vorhanden ist, nehmen Pflanzen Wasser durch aktiven Transport auf, und da aktiver Transport mehr Energie erfordert, verursacht dies Verluste in jeder Phase von der Samenkeimung bis zur Ernte. Wenn andererseits mehr Wasser in der Umgebung vorhanden ist als benötigt, erhält die Pflanze keine Nährstoffe, die Mikroorganismenaktivität nimmt ab und Krankheitserreger treten auf. Die Aufrechterhaltung des Bodenfeuchtigkeitsgehalts auf dem für die angebauten Pflanzen erforderlichen Niveau, die Vermeidung von Produktverlusten und die Gewährleistung der Nachhaltigkeit der Produktion sind extrem wichtig.
- Stufenweise und Mehrpunktmessung: Die Feuchtigkeitswerte verschiedener Bodenarten werden stufenweise und an mehreren Punkten gemessen und eine effektive Bewässerungsoptimierung wird durch die Unterstützung mit Lösungen für künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen bereitgestellt.
- Alarme können erstellt werden: Die Messwerte werden in bestimmten Intervallen an den Server übertragen. Gleichzeitig werden diese Werte an den Server übertragen, wenn bestimmte Intervalle überschreiten werden, und Alarme können erstellt werden.
- Drahtlose Batterie: Dank seiner drahtlosen, batteriebetriebenen Struktur ist keine zusätzliche Energie zur Speisung des Sensors erforderlich.
- Automatische Bewässerungsverzögerung nach meteorologischen Daten und Niederschlagsinformationen: Unerwartete Situationen wie Regen in der Region werden automatisch erkannt und die Aktivierung des Bewässerungssystems wird verzögert. Die Feuchtigkeitsmenge im Boden kann durch Feuchtigkeitssensoren erkannt werden, wodurch Wasser gespart wird.
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