חיישן קרקע קיבולי: "מוניטור מגמות לחות" חסכוני

חיישני קרקע קיבוליים הם אחת הטכניקות הנפוצות ביותר במדידת לחות קרקע מודרנית (בדרך כלל שייכים לסוג של רפלקטומטריית תחום תדר (FDR)). העיקרון המרכזי הוא קבלת עקיפה של תכולת הלחות הנפחית של הקרקע על ידי מדידת הקבוע הדיאלקטרי שלה. מכיוון שהקבוע הדיאלקטרי של מים (כ-80) גבוה בהרבה מזה של רכיבים אחרים בקרקע (כ-1 לאוויר וכ-3-5 למטריצת הקרקע), השינוי הכולל בקבוע הדיאלקטרי של הקרקע תלוי בעיקר בתכולת הלחות.

להלן המאפיינים העיקריים שלו:
א. חוזקות ויתרונות מרכזיים
1. עלות נמוכה וקל לפופולריות
בהשוואה לחיישני רפלקטומטריה בתחום זמן (TDR) מדויקים במיוחד, לחיישנים קיבוליים יש רכיבים אלקטרוניים ועלויות ייצור נמוכות יותר, מה שמאפשר יישום נרחב שלהם בתרחישים הדורשים פריסה בקנה מידה גדול, כגון חקלאות חכמה והשקיה בגינון.

2. צריכת חשמל נמוכה במיוחד
למעגלי מדידה קיבוליים עצמם יש צריכת חשמל נמוכה מאוד והם מתאימים מאוד לניטור שדה ארוך טווח ויישומי אינטרנט של הדברים המופעלים על ידי סוללות ופאנלים סולאריים. הם יכולים לפעול ברציפות במשך חודשים או אפילו שנים.

3. ניתן לנטר אותו ברציפות במשך זמן רב
בהשוואה לשיטת הייבוש הדורשת פעולה ידנית, ניתן לקבור חיישנים קיבוליים באדמה כדי לבצע איסוף נתונים רציף ואוטומטי ללא השגחה, ויכולים ללכוד את תהליך השינוי הדינמי של לחות הקרקע, כגון השפעת השקיה, גשמים ואידוי.

4. קומפקטי בגודל וקל להתקנה
חיישנים מתוכננים בדרך כלל כגששים. פשוט קדחו חור בנקודת המדידה והכניסו את הגשושית אנכית לתוך האדמה, ובכך יגרום נזק מועט למבנה האדמה.

5. יציבות טובה וללא רדיואקטיביות
בניגוד למדי נויטרונים, חיישנים קיבוליים אינם כוללים מקורות רדיואקטיביים, בטוחים לשימוש ואינם דורשים אישור או הגנה מיוחדים.

6. אינטגרלי ואינטליגנטי
קל מאוד לשלב אותו עם אוספי נתונים ומודולי שידור אלחוטיים (כגון 4G/LoRa/NB-IoT) כדי ליצור רשת ניטור לחות קרקע מלאה. משתמשים יכולים לצפות בנתונים מרחוק בזמן אמת באמצעות פלטפורמות טלפון נייד או מחשב.

II. מגבלות ואתגרים
דיוק המדידה מושפע ממספר גורמים
השפעת מרקם הקרקע: עקומות הכיול עבור אדמת חרסית, חרסית וחולית שונות. חיישנים בדרך כלל מכוילים עם חול ואדמה סטנדרטיים בעת יציאתם מהמפעל. שימוש ישיר בקרקעות בעלות מרקמים שונים יגרום לשגיאות.
השפעת המוליכות החשמלית של הקרקע (מליחות): זהו אחד ממקורות השגיאה העיקריים עבור חיישנים קיבוליים. יוני מלח בקרקע יכולים להפריע לשדות אלקטרומגנטיים, ולגרום לערכים הנמדדים להיות גבוהים יותר. בקרקע מלוחה, דיוק המדידה יפחת משמעותית.
השפעת דחיסת הקרקע והשפעת נקבוביות: האם המדידה נמצאת במגע הדוק עם הקרקע והאם יש נקבוביות גדולות או אבנים בקרקע, כל אלה ישפיעו על דיוק תוצאות המדידה.
השפעת הטמפרטורה: הקבוע הדיאלקטרי משתנה עם הטמפרטורה. לחיישנים איכותיים יש חיישני טמפרטורה מובנים לפיצוי, אך אפקט הפיצוי מוגבל.

2. נדרש כיול באתר
כדי להשיג תוצאות מדידה מדויקות במיוחד, במיוחד בסוגי קרקע ספציפיים, בדרך כלל נדרש כיול באתר. כלומר, נאספים דגימות קרקע, תכולת הלחות בפועל נמדדת בשיטת ייבוש סטנדרטית, ולאחר מכן מושווים לקריאות החיישן כדי לקבוע משוואת כיול מקומית. זהו שלב מכריע להבטחת דיוק הנתונים, אך הוא גם מגדיל את עלות השימוש ואת הסף הטכני.

3. טווח המדידה הוא מקומי יחסית
טווח המדידה של החיישן מוגבל לנפח הסופי של האדמה סביב הגשוש (כלומר, "האזור הרגיש" של החיישן). אזור זה הוא בדרך כלל קטן מאוד (כמה סנטימטרים מעוקבים), כך שתוצאת המדידה מייצגת את המידע של "נקודה". כדי להבין את תנאי לחות הקרקע של השדה כולו, יש להגדיר מספר נקודות.

4. יציבות וסחיפה לטווח ארוך
אם נקבר המכשיר באדמה למשך זמן רב, המתכת של המכשיר עלולה להתיישן עקב קורוזיה אלקטרוליטית או פעולה כימית, מה שיגרום לערכי המדידה להיסחף. נדרשים בדיקה וכיול מחדש באופן קבוע.

ג. תרחישים רלוונטיים והצעות לבחירה
תרחישים מתאימים מאוד
חקלאות חכמה והשקיה מדויקת: ניטור דינמיקת לחות הקרקע, הנחיית מתי להשקות וכמה מים להשקות, השגת חיסכון במים והגדלת הייצור.
ירוק נוף ותחזוקת מגרשי גולף: חיישני ליבה של מערכות השקיה אוטומטיות.
מחקר מדעי: מחקר בתחומים כמו אקולוגיה, הידרולוגיה ומטאורולוגיה הדורש ניטור ארוך טווח ורציף של לחות הקרקע.
התרעה מוקדמת מפני אסון גיאולוגי: ניטור לחות הקרקע במדרונות ובתשתיות דרכים כדי להתריע מפני סיכוני מפולות.

תרחישים הדורשים שימוש זהיר:
באזורים עם קרקע בעלת מליחות גבוהה ובסיסיות גבוהה: אלא אם כן נעשה שימוש במודלים שתוכננו ומכוילים במיוחד, מהימנות הנתונים נמוכה.
בתרחישי הסמכה מטרולוגיים עם דרישות גבוהות במיוחד לדיוק מוחלט: בשלב זה, ייתכן שיהיה צורך לשקול חיישני TDR יקרים יותר או להשתמש ישירות בשיטת הייבוש.

במילים פשוטות, חיישני קרקע קיבוליים הם אופציה "חסכונית". למרות שהם לא בהכרח מספקים ערכים מדויקים לחלוטין ברמת המעבדה, הם יכולים לשקף היטב את מגמת השינוי היחסית ואת דפוס לחות הקרקע מיבש לרטובה. עבור הרוב המכריע של החלטות הייצור והניהול, לכך כבר יש ערך רב. הבנה נכונה של מאפייניו וביצוע עבודה טובה בכיול הם המפתחות לשימוש יעיל בו.

למידע נוסף על חיישני קרקע, אנא צרו קשר עם Honde Technology Co., LTD.

וואטסאפ: 86-15210548582+

Email: info@hondetech.com

אתר החברה:www.hondetechco.com