Станцыя кантролю вільготнасці глебы

Калі вы чуеце «станцыя маніторынгу вільготнасці глебы», першае, што прыходзіць на розум, гэта проста датчык у зямлі і нейкія лічбы на экране. Але на самой справе гэта цэлая сістэма, дзе хібнасць у пару працэнтаў вільготнасці можа азначаць альбо празмерны расход вады на гектарах, альбо страту ўраджаю. Многія дагэтуль лічаць, што галоўнае - купіць «самы дакладны» сэнсар, а астатняе - справа тэхнікі. Але я паспрачаюся: нават з дарагой тэхнікай без належнай інтэграцыі ў сельскагаспадарчыя працэсы карысці будзе мала.

Як мы прыйшлі да неабходнасці маніторынгу

Памятаю, адным з нашых першых праектаў у Shandong Linyao Intelligent Agriculture Technology LLC стала ўстаноўка сістэмы кропельнага арашэння ў цяпліцы пад Варонежам. Заказчык тады зэканоміў на датчыках, вырашыўшы, што аграном будзе «на вока» вызначаць, калі паліваць. Праз месяц мы ўбачылі, што на некаторых участках адбылося забалочванне, пачалі гніць карані, на іншых расліны запаволіліся ў росце. Тады-то і стала ясна: без аб'ектыўных дадзеных аб вільготнасці глебы нават самая дасканалая сістэма арашэння працуе ўсляпую.

Пачалі тэставаць розныя датчыкі — тэнзіяметры, ёмістныя, рэзістыўныя. Аказалася, што для гліністых глеб, напрыклад, тензиометры паказваюць спазненне ў суткі, а ёмістныя патрабуюць частай каліброўкі. Давялося іх аб'яднаць: на глыбіні да 30 см усталявалі ёмістныя датчыкі, а ўнізе - тэнзіометры. Гэта не па падручніках, але на практыцы давала стабільныя дадзеныя.

Цяпер мы распрацоўваем сістэмы дляразумныя сельскагаспадарчыя паркі, мы адразу закладваем шматузроўневы маніторынг. Не толькі вільготнасць, але і тэмпература глебы і электраправоднасць. У адваротным выпадку вы можаце ўпусціць момант, калі каранёвая сістэма перастане ўбіраць вільгаць нават пры дастатковай колькасці.

Тэхнічныя нюансы, пра якія рэдка пішуць у характарыстыках

Адной з распаўсюджаных праблем з'яўляецца так званы «эфект салянага моста». У засушлівых раёнах, дзе мы працавалі, напрыклад, у Стаўрапольскім краі, солі з угнаенняў з часам утвараюць токаправодны пласт вакол датчыка. У вынікустанцыя маніторынгу вільготнасці глебыпачынае заніжаць паказанні. Вы павінны альбо часцей абслугоўваць датчыкі, альбо размяшчаць іх пад невялікім вуглом, каб дажджавая вада сцякала і часткова вымывала солі.

Яшчэ адна тонкасць - размяшчэнне датчыкаў адносна арашальнай сістэмы. Калі мы размесцім яго занадта блізка да кропельніцы, мы атрымаем завышаныя значэнні; калі занадта далёка, мы атрымаем заніжаныя значэнні. Звычайна мы размяшчаем некалькі датчыкаў у зоне распаўсюджвання вільгаці ад выпраменьвальніка і выдаем сярэднеўзважанае. Гэта патрабуе большага абсталявання, але дадзеныя рэпрэзентатыўныя.

Яшчэ адзін момант - каліброўка пад розныя віды глебы. Звычайна вытворцы даюць універсальныя выгібы, але на супясчаных і суглінкавых глебах яны працуюць па-рознаму. Для кожнага буйнога праекта мы робім палявую каліброўку: бярэм пробы глебы, высушваем іх у лабараторыі і параўноўваем з паказаннямі датчыкаў. Гэта працаёмка, але без гэтага хібнасць можа дасягаць 10-15%.

Інтэграцыя з іншымі сістэмамі - дзе складанасці

Калі мы распрацоўвалі праект длявысакаякасныя сельскагаспадарчыя паліу Растоўскай вобласці сутыкнуўся з праблемай сумяшчальнасці пратаколаў.Станцыя назіранняад аднаго вытворцы, кантролеры арашэння ад іншага, праграмнае забеспячэнне для аналізу ад трэцяга. Мне прыйшлося напісаць прамежкавы шлюз, які пераўтвараў дадзеныя ў адзіны фармат. Зараз у Shandong Linyao Intelligent Agriculture Technology Co., Ltd мы стараемся выкарыстоўваць абсталяванне з адкрытым API, нават калі яно крыху даражэйшае.

Важным аспектам з'яўляецца электразабеспячэнне аддаленых станцый. Сонечныя панэлі не заўсёды з'яўляюцца надзейным рашэннем, асабліва ў пахмурны перыяд. У адной з гаспадарак прыйшлося сумясціць: сонечныя батарэі + маламагутны ветрагенератар + рэзервовыя акумулятары. Гэта павысіла кошт сістэмы, але забяспечыла бесперапынны кантроль на працягу ўсяго сезону.

Перадача дадзеных таксама няпростая. У палявых умовах GSM-сувязь нестабільная, спадарожнікавыя каналы дарагія. Мы часта выкарыстоўваем радыёмадэмы ў дыяпазоне 868 МГц, але гэта патрабуе ўважлівага ўліку мясцовасці. У пагорыстых раёнах даводзіцца ўсталёўваць рэтранслятары, што ўскладняе інфраструктуру.

Тэматычныя даследаванні - што атрымалася, а што не

У мінулым годзе мы ўкаранілі сістэму маніторынгу ў садаводчай галіне Краснадарскага краю. Там ставілася задача не толькі кантраляваць вільготнасць, але і прагназаваць палівы з улікам умоў надвор'я. Мы падключылісястанцыі маніторынгу вільготнасці глебыда датчыкаў надвор'я і распрацаваў алгарытм, які ўлічваў выпарэнне. У выніку гаспадарка знізіла расход вады на 22% без страты ўраджаю.

Але быў няўдалы вопыт з праектам у Татарстане. Там мы ўсталёўвалі датчыкі толькі ў верхні пласт глебы (0-50 см); мы не ўлічылі, што ў пладовых дрэў каранёвая сістэма дасягае 1,5 метра. У засушлівы перыяд дрэвы пачалі адчуваць дэфіцыт вільгаці, хоць па паказаннях станцыі ўсё было ў норме. Давялося пераўсталёўваць датчыкі на розныя глыбіні - дадатковых выдаткаў можна было пазбегнуць.

Цяпер на сайце https://www.lyzhihuinongye.ru размяшчаем рэкамендацыі па глыбіні ўстаноўкі датчыкаў для розных культур. Гэта як раз вынік таго няўдалага вопыту - лепш дзяліцца памылкамі, чым іх паўтараць.

Перспектывы развіцця тэхнікі

Зараз мы тэстуем сістэму, з якой даныястанцыі маніторынгупадаюцца ў нейронавую сетку, якая аналізуе не толькі бягучую вільготнасць, але і дынаміку яе змены, а таксама прагназуе аптымальны час паліву. Пакуль жа алгарытм патрабуе ўдасканалення - часам выдае дзіўныя рэкамендацыі пры рэзкай змене надвор'я. Але кірунак перспектыўны.

Яшчэ адзін цікавы кірунак - мультыспектральныя камеры ў спалучэнні з дадзенымі пра вільготнасць глебы. Дазваляе вызначыць зоны воднага стрэсу ў раслін яшчэ да таго, як гэта стане бачным няўзброеным вокам. У адным з праектаў разумнага аграпарку такая камбінацыя дапамагла своечасова выявіць праблемы дрэнажу на пэўных участках.

Думаю, у бліжэйшыя гадыстанцыі маніторынгу вільготнасці глебыстане неад'емнай часткай не толькі буйных гаспадарак, але і сярэдніх гаспадарак. Галоўнае, каб тэхналогіі заставаліся практычнымі і прыбытковымі, а не проста «разумнымі цацкамі». У Shandong Linyao Intelligent Agriculture Technology LLC мы працуем менавіта над гэтым - звязваючы перадавыя распрацоўкі з рэальнымі патрэбамі сельгасвытворцаў.