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Die Bedeutung der Verwendung von Bodenfeuchtesensoren in der landwirtschaftlichen Bewässerung
Bewässerung in der Landwirtschaft ist die Zufuhr von Wasser, das die Pflanze benötigt und das nicht durch Niederschläge gedeckt werden kann, in der erforderlichen Menge und zum richtigen Zeitpunkt in die Wurzelzone der Pflanze im Boden. Viele Regionen unseres Landes liegen in einer ariden und semiariden Klimazone, und in diesen ariden landwirtschaftlichen Gebieten muss bei unzureichenden natürlichen Niederschlägen während der Wachstumsperiode der Pflanzen eine landwirtschaftliche Bewässerung mit der am besten geeigneten Methode für hohen Ertrag und hohe Qualität durchgeführt werden.
Die landwirtschaftliche Bewässerung gewährleistet die Keimung der Pflanzen, die Vitalität der Pflanzenorgane wie Zellen, Stamm, Äste und Blätter und ermöglicht zudem, dass die für die Pflanze notwendigen Pflanzennährstoffe von den Wurzeln gelöst und in andere Pflanzenteile transportiert werden.
Neben der großen Bedeutung der Bewässerung für die Pflanze ist die kritische Bewässerungsperiode und die benötigte Wassermenge, die für jede Pflanze unterschiedlich ist, das eigentlich Wichtige. Wenn die für die Entwicklung der Pflanzen erforderliche Feuchtigkeitsmenge und die kritischen Bewässerungsperioden nicht beachtet werden, sind erhebliche Ertragsverluste und ein Rückgang der Produktqualität zu beobachten. Um solche Probleme in der Landwirtschaft zu beseitigen und unsere zunehmend knapper werdenden Wasserressourcen effektiv zu nutzen, sollten Bodenfeuchtesensoren verwendet werden.
Bodenfeuchtesensor
Ein Bodenfeuchtesensor ist ein Sensor, den wir verwenden können, um die Feuchtigkeitsmenge im Boden zu messen. Die Messung erfolgt durch das Einstechen von Feuchtigkeitsmesssonden in den zu messenden Boden. Die Feuchtigkeitswerte verschiedener Bodentypen werden stufenweise und an mehreren Punkten gemessen.
Arten von Bodenfeuchtesensoren
Dank der sich entwickelnden Technologie wird die Messung der Bodenfeuchtigkeit heute eher mit Bodenfeuchtesensoren als mit dem gravimetrischen Ansatz durchgeführt. Zu diesem Zweck wurden zahlreiche Bodenfeuchtesensoren entwickelt. Wir können diese Sensoren hinsichtlich ihres Funktionsprinzips in 3 Gruppen einteilen. Diese sind: Tensiometer, dielektrische Sensoren (elektromagnetische Reflexion) und die Neutronenstreumethode.
Tensiometer
Tensiometer sind Bodenfeuchtesensoren, die diese Spannung zwischen Bodenpartikeln und Wassermolekülen messen. Tensiometer sind Instrumente, die aus einem wassergefüllten Kunststoffkörper, einer durchlässigen Keramikspitze und einer Vakuumanzeige (Manometer) bestehen. Wenn die Feuchtigkeitsmenge im Boden abnimmt, beginnt der Boden auszutrocknen und das um die Bodenkörner gehaltene Wasser wird stärker gebunden. Eine Zeitlang nach dem Einsetzen des Tensiometers in den Boden beginnt je nach Feuchtigkeitsmenge im Boden der Wasserübergang von der Keramikspitze zum Boden. Wenn der Boden um die Keramikspitze das Wasser aufsaugt, entsteht im Tensiometer ein Vakuum. Dieses entstehende Vakuum wird am Manometer abgelesen.
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 den dielektrischen Eigenschaften des Bodens basieren, zur Messung des Bodenfeuchtigkeitsgehalts hat in den letzten Jahren zugenommen. Die dielektrische Technik basiert darauf, dass es einen großen Unterschied zwischen der Dielektrizitätskonstante in trockenem Boden und der Dielektrizitätskonstante von reinem Wasser gibt. Zur Messung der Bodenfeuchtigkeit auf Basis der Dielektrizitätskonstante werden Sensoren wie TDR (Time Domain Reflectometry), FDR (Frequency Domain Reflectometry) und TDT (Time Domain Transmissometry) verwendet.
- TDR (Time Domain Reflectometry) Sensor Basiert auf dem Prinzip des Sendens elektromagnetischer Signale von einer Quelle entlang von zwei oder drei in den Boden eingebrachten Sonden. Das Signal erfolgt in Form eines einzelnen Impulses (Pulse). Diese elektromagnetischen Wellen wandern entlang der Sonden, treffen mit den Sonden auf den Boden und kehren als Reflexion zur Quelle zurück. Der Weg, den diese elektromagnetische Welle entlang der Sondenlänge zurücklegt, und die Zeit bis zur Rückkehr zur Quelle werden gemessen. Mehr Wasser im Boden führt zu höheren dielektrischen Kräften (stärkere Verlangsamung der Ausbreitungsgeschwindigkeit).
- FDR (Frequency Domain Reflectometry) Sensor Bodenfeuchtesensoren auf Basis der FDR-Methode arbeiten sehr ähnlich wie Sensoren auf Basis der TDR-Methode. Während TDR jedoch die Laufzeit elektromagnetischer Wellen misst, misst FDR die Frequenzen elektromagnetischer Wellen. Es gibt zwei verschiedene Typen von FDR-Sensoren: solche mit zwei parallelen Elektrodenenden oder solche mit einem kreisförmigen Metallring. Die Version mit zwei parallelen Enden wird in den Boden eingegraben, während die Version mit kreisförmigem Metallring in einem Rohr verwendet wird.
- TDT (Time Domain Transmissometry) Sensor Ein Bodenfeuchtesensor auf TDT-Basis misst die einseitige Ausbreitungszeit eines elektromagnetischen Impulses entlang einer Übertragungsleitung. Er ähnelt daher dem TDR, erfordert jedoch elektrische Verbindungen am Anfang und am Ende der Übertragungsleitung.
Neutronenstreumethode
Diese Methode basiert auf der Erkennung von Wasserstoffatomen im Bodenwasser, indem Wasserstoffatome mit hoher Bremskapazität die von der radioaktiven Quelle des Geräts gestreuten Neutronen abbremsen. Da die Quelle des im Boden vorhandenen Wasserstoffs meist Wasser ist, werden die abgebremsten Neutronen, die um die schnelle Neutronenquelle herum gezählt werden, zur Messung des Bodenwassergehalts verwendet. Zudem stellen die Notwendigkeit spezieller Schulungen und Vorsicht bei der Verwendung dieser Geräte sowie deren hoher Preis Nachteile bei der Anwendung dar.
Esular kabelloser Bodenfeuchtesensor mit Solarpanel
Der kabellose Feuchtigkeitssensor mit Solarpanel wird mit einer wiederaufladbaren Batterie betrieben. Er verfügt über einen Eingang für einen Bodenfeuchtesensor. Zur Versorgung des Sensors ist keine externe Energie erforderlich. Die Feuchtigkeitsmessung erfolgt in bestimmten Intervallen, wird übertragen und die Feuchtigkeitswerte können aus der Ferne überwacht werden.
Er arbeitet kabellos. Die Messwerte werden in bestimmten Intervallen an den Server übertragen. Gleichzeitig werden diese Werte an den Server übertragen, sobald bestimmte Intervalle überschritten werden, und es können Alarme erstellt werden. Die Grenzwerte können drahtlos aus der Ferne eingestellt werden. Dank seiner kabellosen und batteriebetriebenen Struktur ist eine Überwachung und Steuerung von mehreren Punkten aus möglich.
Bewässerungssystem mit Bodenfeuchtesensor
Bewässerung für landwirtschaftliche und landschaftliche Zwecke sind die Anwendungsbereiche, in denen Süßwasserressourcen am meisten verbraucht werden. Intelligentes Wassermanagement trägt zur Erhöhung der Bewässerungseffizienz, zur Senkung der Kosten und zur ökologischen Nachhaltigkeit bei. Um den Wasserverbrauch zu optimieren, den Energieverbrauch zu senken und die Qualität der Ernte zu steigern, sollten Sensoren wie Feuchtigkeitssensoren in das Bewässerungssystem integriert werden.
Der Bodenfeuchtesensor misst den Feuchtigkeitswert des Bodens und bestimmt den geeigneten Bewässerungszeitpunkt und die Bewässerungsdauer. Feuchtigkeitssensoren verschieben den Bewässerungszeitpunkt bei unerwarteten Niederschlägen.
Mit unserem von Esular entwickelten kabellosen, batteriebetriebenen intelligenten Bodenfeuchtesensor und unseren intelligenten Algorithmen hilft die Analyse der Sensordaten, die auf dem Cloud-System gespeichert werden können, bei der Bestimmung des idealen Bewässerungsintervalls und der Bewässerungsdauer; zudem reduzieren wir den Wasserverbrauch und steigern den Ertrag in der landwirtschaftlichen Produktion.
Vorteile von Bodenfeuchtesensoren in der landwirtschaftlichen Bewässerung
Bei Bewässerungsanwendungen ist die genaue Messung der Feuchtigkeit in der Wurzelzone der Pflanze und die Bewertung der Feuchtigkeitsänderung im Boden äußerst wichtig. 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, wodurch der Wasserverbrauch sinkt.
- Sorgt für Ertragssteigerung in der landwirtschaftlichen Produktion: Pflanzen nehmen Wasser je nach Beschaffenheit des Anbaumediums durch aktiven oder passiven Transport auf. Wenn nicht genügend Wasser im Boden vorhanden ist, nehmen die Pflanzen das Wasser durch aktiven Transport auf; da aktiver Transport mehr Energieverbrauch erfordert, führt dies in jeder Phase von der Keimung der Samen bis zur Erntephase zu Verlusten. Im Gegensatz dazu führt das Vorhandensein von mehr Wasser als benötigt dazu, dass Pflanzennährstoffe nicht aufgenommen werden können, die Mikroorganismenaktivität abnimmt und Krankheitserreger entstehen. Den Bodenfeuchtigkeitsgehalt auf dem von den angebauten Pflanzen benötigten Niveau zu halten, ist äußerst wichtig, um Produktverluste zu vermeiden und die Nachhaltigkeit der Produktion zu gewährleisten.
- Stufenweise Messung an mehreren Punkten: Die Feuchtigkeitswerte verschiedener Bodentypen werden stufenweise und an mehreren Punkten gemessen, und durch die Unterstützung mit Lösungen für künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen wird eine effektive Bewässerungsoptimierung sichergestellt.
- Alarme können erstellt werden: Die Messwerte werden in bestimmten Intervallen an den Server übertragen. Gleichzeitig werden diese Werte an den Server übertragen, sobald bestimmte Intervalle überschritten werden, und es können Alarme erstellt werden.
- Kabellos und batteriebetrieben: Dank der kabellosen, batteriebetriebenen Struktur ist keine zusätzliche Energie zur Versorgung des Sensors erforderlich.
- Automatische Bewässerungsverzögerung basierend auf Wetterdaten und Niederschlagsinformationen: Unerwartete Ereignisse wie Regen in der Region werden automatisch erkannt und die Aktivierung des Bewässerungssystems wird verzögert. Die im Boden vorhandene Feuchtigkeitsmenge kann von den Feuchtigkeitssensoren erkannt werden, was Wassereinsparungen ermöglicht.
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