Dirvožemio drėgmės stebėjimo stotis

Išgirdus „dirvožemio drėgmės stebėjimo stotis“, pirmas dalykas, kuris ateina į galvą, yra žemėje esantis jutiklis ir kai kurie skaičiai ekrane. Tačiau iš tikrųjų tai yra visa sistema, kurioje poros procentų drėgmės paklaida gali reikšti arba per didelį vandens suvartojimą hektaruose, arba derliaus praradimą. Daugelis žmonių vis dar mano, kad svarbiausia yra nusipirkti „tiksliausią“ jutiklį, o visa kita yra technologijos reikalas. Tačiau ginčyčiau: net ir su brangia įranga, tinkamai neintegravus į žemės ūkio procesus, naudos bus mažai.

Kaip priėjome prie stebėjimo poreikio

Prisimenu, vienas iš mūsų pirmųjų projektų Shandong Linyao Intelligent Agriculture Technology LLC buvo lašelinio laistymo sistemos įrengimas šiltnamyje netoli Voronežo. Tada klientas taupė jutiklius ir nusprendė, kad agronomas „iš akies“ nustatys, kada laistyti. Po mėnesio pamatėme, kad kai kur užmirksta, pradėjo pūti šaknys, kitur augalai sulėtėjo augti. Tada ir paaiškėjo: neturint objektyvių duomenų apie dirvožemio drėgmę, aklai veikia net pažangiausia laistymo sistema.

Pradėjome testuoti įvairius jutiklius – tenziometrus, talpinius, varžinius. Paaiškėjo, kad, pavyzdžiui, molio dirvožemio tenziometrai rodo vėlavimą parą, o talpinius reikia dažnai kalibruoti. Teko juos derinti: iki 30 cm gylyje buvo sumontuoti talpiniai davikliai, žemiau – tensiometrai. Tai ne pagal vadovėlius, bet praktiškai tai davė stabilius duomenis.

Dabar, kai kuriame sistemasišmanieji žemės ūkio parkai, mes iš karto nustatome kelių lygių stebėjimą. Ne tik drėgmė, bet ir dirvožemio temperatūra bei elektrinis laidumas. Priešingu atveju galite praleisti momentą, kai šaknų sistema nustos sugerti drėgmę, net jei jos yra pakankamai.

Techniniai niuansai, apie kuriuos retai rašoma specifikacijose

Viena dažna problema yra vadinamasis „druskos tilto efektas“. Sausringuose regionuose, kuriuose dirbome, pavyzdžiui, Stavropolio teritorijoje, iš trąšų esančios druskos ilgainiui aplink jutiklį sudaro laidų sluoksnį. Dėl todirvožemio drėgmės stebėjimo stotispradeda nuvertinti rodmenis. Jutiklius turite arba dažniau aptarnauti, arba padėti juos nedideliu kampu, kad lietaus vanduo nutekėtų ir iš dalies nuplautų druskas.

Kitas subtilumas – jutiklių vieta laistymo sistemos atžvilgiu. Jei pastatysime jį per arti lašintuvo, gausime pervertintas reikšmes; jei per toli, gausime neįvertintas vertybes. Paprastai toje zonoje, kurioje sklinda drėgmė iš emiterio, pastatome kelis jutiklius ir išvedame svertinį vidurkį. Tam reikia daugiau įrangos, tačiau duomenys yra reprezentatyvūs.

Kitas dalykas yra įvairių tipų dirvožemio kalibravimas. Gamintojai dažniausiai pateikia universalias kreives, tačiau priesmėlio ir priemolio dirvose jie dirba skirtingai. Kiekvienam didesniam projektui atliekame lauko kalibravimą: paimame dirvožemio mėginius, džioviname juos laboratorijoje ir lyginame su jutiklių rodmenimis. Tai daug darbo jėgos, tačiau be to klaida gali siekti 10-15%.

Integracija su kitomis sistemomis – kur slypi sunkumai

Kai kūrėme projektą, skirtąaukštos kokybės žemės ūkio laukaiRostovo srityje susidūrė su protokolų suderinamumo problema.Stebėjimo stotisvieno gamintojo, drėkinimo valdikliai – kito, analizės programinė įranga – trečio. Turėjau parašyti tarpinį šliuzą, kuris konvertuotų duomenis į vieną formatą. Dabar Shandong Linyao Intelligent Agriculture Technology Co., Ltd. stengiamės naudoti atvirą API įrangą, net jei ji yra šiek tiek brangesnė.

Svarbus aspektas yra elektros tiekimas nuotolinėms stotims. Saulės baterijos ne visada yra patikimas sprendimas, ypač debesuotais laikotarpiais. Viename ūkyje teko derinti: saulės baterijas + mažos galios vėjo generatorius + atsargines baterijas. Tai padidino sistemos kainą, tačiau užtikrino nuolatinį stebėjimą viso sezono metu.

Duomenų perdavimas taip pat nėra lengvas. Lauko sąlygomis GSM ryšys nestabilus, palydoviniai kanalai brangūs. Dažnai naudojame radijo modemus 868 MHz dažnių juostoje, tačiau tam reikia atidžiai apsvarstyti reljefą. Kalvotose vietovėse tenka įrengti kartotuvus, o tai apsunkina infrastruktūrą.

Atvejų analizė – kas pavyko, o kas ne

Praėjusiais metais įdiegėme stebėjimo sistemą Krasnodaro krašto sodininkystės sektoriuje. Užduotis ten buvo ne tik kontroliuoti drėgmę, bet ir numatyti laistymą, atsižvelgiant į oro sąlygas. Prisijungėmedirvožemio drėgmės stebėjimo stotysprie oro jutiklių ir sukūrė algoritmą, kuriame buvo atsižvelgta į garavimą. Dėl to ūkis sumažino vandens suvartojimą 22%, neprarandant derliaus.

Tačiau buvo bloga patirtis su projektu Tatarstane. Ten jutiklius įrengėme tik viršutiniame grunto sluoksnyje (0-50 cm); neatsižvelgėme į tai, kad vaismedžių šaknų sistema siekia 1,5 metro. Sausuoju laikotarpiu medžiams pradėjo trūkti drėgmės, nors pagal stoties rodmenis viskas buvo normalu. Teko iš naujo montuoti jutiklius skirtinguose gyliuose – būtų buvę galima išvengti papildomų išlaidų.

Dabar svetainėje https://www.lyzhihuinongye.ru skelbiame rekomendacijas dėl skirtingų kultūrų jutiklių įrengimo gylio. Kaip tik tai yra tos blogos patirties rezultatas – klaidomis geriau dalytis, nei jas kartoti.

Technologijų plėtros perspektyvos

Dabar bandome sistemą, kurioje duomenys išstebėjimo stotysyra paduodami į neuroninį tinklą, kuris analizuoja ne tik esamą drėgmę, bet ir jos kitimo dinamiką bei prognozuoja optimalų laistymo laiką. Kol kas algoritmą reikia tobulinti – kartais jis pateikia keistų rekomendacijų, kai staigiai pasikeičia orai. Bet kryptis daug žadanti.

Dar viena įdomi kryptis – daugiaspektrinės kameros kartu su dirvožemio drėgmės duomenimis. Leidžia identifikuoti vietas, kuriose auga vandens trūkumas augaluose, net prieš tai tampant matomam plika akimi. Viename iš išmaniųjų žemės ūkio parkų projektų šis derinys padėjo laiku pastebėti tam tikrų teritorijų drenažo problemas.

Manau, kad ateinančiais metaisdirvožemio drėgmės stebėjimo stotystaps neatsiejama ne tik stambių ūkių, bet ir vidutinių ūkio įmonių dalimi. Svarbiausia, kad technologijos liktų praktiškos ir pelningos, o ne tik „išmanieji žaislai“. „Shandong Linyao Intelligent Agriculture Technology LLC“ mes dirbame būtent tai – pažangius pokyčius siejame su tikrais žemės ūkio gamintojų poreikiais.