Измерение влажности почвы с помощью Wi-Fi DAQ.

10 January
A full set of statistics will be available when the publication has over 100 views.

Почва состоит из смеси компонентов, включающих минеральные и органические частицы, с водой и воздухом, образующими промежутки между ними. Почвенная влага является основным компонентом почвы по отношению к росту растений. Растительность и культуры всегда в большей степени зависят от влажности на уровне корней, чем от количества осадков.

Если содержание влаги в почве оптимально для роста растений, то растения могут легко поглощать почвенную воду. Почвенная вода растворяет соли и составляет почвенный раствор, который является важной средой для снабжения растущих растений питательными веществами.

https://cdn.pixabay.com/photo/2016/09/01/19/34/grown-up-1637302_960_720.jpg
https://cdn.pixabay.com/photo/2016/09/01/19/34/grown-up-1637302_960_720.jpg

Почвенную влагу трудно определить, так как она означает разные вещи в разных дисциплинах.

Кроме того, почвенная влага сильно варьируется. По этим причинам она редко наблюдается на различных измерительных станциях. Кроме того, новые разработанные методы измерения влажности почвы более осуществимы, чем большинство классических методов.

Мониторинг уровня влажности почвы необходим для эффективного управления оросительной водой.

Существует множество испытанных и проверенных методов оценки или измерения влажности почвы. Выбор метода зависит от множества факторов, таких как точность, стоимость и простота использования.

В различных приложениях кабели необходимо снимать с измерительных установок и заменять их беспроводными устройствами, которые подключаются к датчикам и передают данные по беспроводной связи в сеть и на компьютеры. Эти удаленные измерения выполняются с помощью беспроводных модулей или узлов. Такая система очень подходит для прототипирования беспроводных сенсорных измерений, а также для обучения беспроводным измерениям с использованием существующей инфраструктуры Wi-Fi.

Ученые предоставили виртуальный прибор, сочетающий в себе концепции компьютерного прибора, беспроводной связи и системы сбора данных с несколькими датчиками. Датчики, подключенные к измерительным модулям Wi-Fi, посылают данные в точки доступа, которые далее перемещают данные в Интернет.

Измерения влажности почвы выражаются двумя различными способами: содержанием почвенной воды и потенциалом почвенной воды.

Содержание почвенной воды является выражением массы или объема воды в почве, в то время как потенциал почвенной воды является выражением энергетического статуса почвенной воды. Содержание воды в почве обычно выражается либо в безразмерном соотношении двух масс или двух объемов, либо дается в соотношении массы на единицу объема. Эти безразмерные соотношения могут быть представлены либо в виде десятичных дробей, либо в виде процентных долей. Несмотря на то, что единицы, как по массе, так и по объему, могут считаться безразмерными, это не означает, что они эквивалентны.

Косвенные методы опираются на определенные физические и физико-химические свойства почвы и их связь с содержанием воды. Обычно эти связи сложны и требуют сложной методологии и оборудования для их выражения.

В методе нейтронного измерения влажности используется радиоактивный метод. Радиоактивный источник излучает быстрые нейтроны, которые теряют энергию при столкновении с другими атомами, в частности с водородом.

Тепловые сенсоры используют в качестве суррогата теплопроводность почвы. При этом генерируется тепловой импульс и измеряется последующее повышение или понижение температуры прилегающего к нему грунта.

Время прохождения электромагнитного импульса используется для метода временной области рефлектометра. Быстрое время нарастания электромагнитного импульса вводится в волновод, вставленный в почву.

Как правило, проводимость почвы уменьшается с уменьшением влажности почвы. В датчиках проводимости напряжение переменного тока помещается на два электрода в пористом материале, контактирующем с почвой, а количество тока является мерой проводимости и количества воды в пористом материале между электродами.

Тензиометры. Это герметичная, заполненная водой трубка с вакуумметром на верхнем конце и пористым керамическим наконечником на нижнем конце.

Частота колебаний контура используется в качестве суррогата в емкостной технике. В схеме генерируется колебательный ток, частью которого является конденсатор, расположенный таким образом, что почва становится частью диэлектрической среды. На которую воздействует электромагнитное поле между электродами.

https://cdn.pixabay.com/photo/2016/12/23/17/34/wifi-1927659_960_720.jpg
https://cdn.pixabay.com/photo/2016/12/23/17/34/wifi-1927659_960_720.jpg

В своих исследованиях ученые рассмотрели вопрос о проектировании и разработке виртуальной системы Wi-Fi для измерения влажности почвы.

Система была спроектирована и построена с использованием соответствующих аппаратных средств, включая встроенные датчики, шасси Wi-Fi и модуль DAQ. Датчики подключаются непосредственно к разъемам.

Новые технологии, встроенные в представленную измерительную систему Wi-Fi, делают ее пригодной для широкого круга применений. Она хорошо подходит как для учебных лабораторий, так и для ферм и некоторых производственных участков.