Станція моніторингу вологості ґрунту

Коли ви чуєте «станція моніторингу вологості ґрунту», перше, що спадає на думку, це просто датчик у землі та якісь цифри на екрані. Але насправді це ціла система, де похибка в пару відсотків вологості може означати або перевитрату води на гектарах, або втрату врожаю. Багато хто до цих пір вважає, що головне купити «найточніший» датчик, а решта - справа техніки. Але я б заперечив: навіть із дорогою технікою без належної інтеграції в агропроцеси користі буде мало.

Як ми прийшли до необхідності моніторингу

Пам’ятаю, одним із наших перших проектів у Shandong Linyao Intelligent Agriculture Technology LLC було встановлення системи крапельного зрошення в теплиці під Воронежем. Тоді замовник заощадив на датчиках, вирішивши, що агроном «на око» визначає, коли поливати. Через місяць ми побачили, що на одних ділянках сталося перезволоження, почало гнити коріння, на інших рослини сповільнилися в рості. Саме тоді стало зрозуміло: без об’єктивних даних про вологість ґрунту навіть найдосконаліша система поливу працює наосліп.

Ми почали тестувати різні датчики – тензіометри, ємнісні, резистивні. Виявилося, що для глинистих грунтів, наприклад, тензіометри показують із запізненням на добу, а ємнісні вимагають частого калібрування. Довелося їх поєднати: на глибині до 30 см встановили ємнісні датчики, а внизу – тензіометри. Це не за підручниками, але на практиці дало стабільні дані.

Тепер, коли ми розробляємо системи длярозумні агропарки, ми відразу закладаємо багаторівневий моніторинг. Не тільки вологість, а й температура ґрунту та електропровідність. Інакше можна пропустити момент, коли коренева система перестане вбирати вологу навіть при її достатній кількості.

Технічні нюанси, про які рідко пишуть в характеристиках

Однією з поширених проблем є так званий «ефект сольового містка». У посушливих регіонах, де ми працювали, наприклад у Ставропольському краї, солі з добрив з часом утворюють провідний шар навколо датчика. В результатістанція моніторингу вологості ґрунтупочинає занижувати показання. Треба або частіше обслуговувати датчики, або розміщувати їх під невеликим кутом, щоб дощова вода стікала і частково вимивала солі.

Ще одна тонкість – розташування датчиків щодо системи поливу. Якщо ми розмістимо його занадто близько до крапельниці, ми отримаємо завищені значення; якщо занадто далеко, ми отримаємо занижені значення. Зазвичай ми розміщуємо кілька датчиків у зоні поширення вологи від випромінювача та виводимо середньозважене значення. Для цього потрібно більше обладнання, але дані репрезентативні.

Ще один момент – калібрування під різні типи грунту. Зазвичай виробники дають універсальні вигини, але на супіщаних і супіщаних грунтах вони працюють по-різному. Для кожного великого проекту ми проводимо польове калібрування: беремо проби ґрунту, висушуємо їх у лабораторії та порівнюємо з показаннями датчиків. Це трудомістко, але без цього похибка може досягати 10-15%.

Інтеграція з іншими системами - де криються труднощі

Коли ми розробляли проект длявисокоякісні сільськогосподарські поляв Ростовській області зіткнувся з проблемою сумісності протоколів.Станція моніторингувід одного виробника, контролери поливу від іншого, програмне забезпечення для аналізу від третього. Мені довелося написати проміжний шлюз, який перетворював дані в єдиний формат. Тепер у Shandong Linyao Intelligent Agriculture Technology Co., Ltd ми намагаємося використовувати відкрите обладнання API, навіть якщо воно трохи дорожче.

Важливим аспектом є електропостачання віддалених станцій. Сонячні панелі не завжди є надійним рішенням, особливо в похмурі періоди. В одній із ферм довелося поєднати: сонячні панелі + вітрогенератор малої потужності + резервні акумулятори. Це збільшило вартість системи, але забезпечило постійний моніторинг протягом усього сезону.

Передача даних також не проста. У польових умовах зв'язок GSM нестабільний, супутникові канали дорогі. Ми часто використовуємо радіомодеми в діапазоні 868 МГц, але для цього потрібно ретельно враховувати рельєф місцевості. У горбистій місцевості доводиться встановлювати репітери, що ускладнює інфраструктуру.

Кейсові дослідження - що спрацювало, а що ні

У минулому році ми впровадили систему моніторингу в садівничому секторі Краснодарського краю. Там стояло завдання не тільки контролювати вологість, а й прогнозувати полив з урахуванням погодних умов. Ми підключилисястанції моніторингу вологості ґрунтудо метеодатчиків і розробив алгоритм, який враховував випаровування. В результаті господарство знизило споживання води на 22% без втрати врожаю.

Але був невдалий досвід з проектом у Татарстані. Там ми встановлювали датчики тільки у верхній шар ґрунту (0-50 см); ми не врахували, що у плодових дерев коренева система досягає 1,5 метра. У посушливий період дерева почали відчувати дефіцит вологи, хоча за показаннями станції все було в нормі. Довелося перевстановлювати датчики на різній глибині – додаткових витрат можна було уникнути.

Зараз на сайті https://www.lyzhihuinongye.ru ми розміщуємо рекомендації щодо глибини установки датчиків для різних культур. Це якраз результат того невдалого досвіду - краще ділитися помилками, ніж їх повторювати.

Перспективи розвитку техніки

Зараз ми тестуємо систему, з якої даністанції моніторингуподаються в нейромережу, яка аналізує не тільки поточну вологість, але й динаміку її змін, а також прогнозує оптимальний час поливу. Поки що алгоритм потребує доопрацювання – іноді при різкій зміні погоди він видає дивні рекомендації. Але напрямок перспективний.

Ще один цікавий напрямок — мультиспектральні камери в поєднанні з даними про вологість ґрунту. Дозволяє визначити зони водного стресу у рослин ще до того, як це стане видно неозброєним оком. В одному з проектів розумного агропарку таке поєднання допомогло вчасно виявити проблеми з дренажем на окремих ділянках.

Думаю, в найближчі рокистанції моніторингу вологості ґрунтустане невід’ємною частиною не тільки великих господарств, а й середніх фермерських господарств. Головне, щоб технології залишалися практичними та прибутковими, а не просто «розумними іграшками». У Shandong Linyao Intelligent Agriculture Technology LLC ми працюємо саме над цим – поєднанням передових розробок із реальними потребами сільськогосподарських виробників.