הידרופוניקה חכמה מעוררת מהפכה חקלאית, חיישנים מרובי פרמטרים הופכים לגיבורים אלמונים

חסה ירוקה ושופעת משגשגת בתמיסת תזונה בתוך מיכלי גידול, כולם נשלטים על ידי מספר חיישני איכות מים הפועלים בשקט.

במעבדה אוניברסיטאית במחוז ג'יאנגסו, קבוצת חסה גדלה במרץ ללא אדמה, הודות למערכת ניטור הידרופונית חכמה המבוססת על טכנולוגיית IoT צר-פס. החוקר ג'אנג ג'ינג הסביר כי המערכת משתמשת בחיישני איכות מים מרובים כדי לנטר פרמטרים של תמיסות חומרי הזנה בזמן אמת, בשילוב עם שיטות בקרה עמומות כדי להתאים אוטומטית את איכות המים בהתאם לצורכי היבול.

ככל שטכנולוגיית ההידרופוניקה הופכת נפוצה יותר ויותר, חיישני איכות מים בלתי בולטים אלה ממלאים תפקיד חשוב יותר ויותר. ממוסדות מחקר מקצועיים ועד משקי בית רגילים, מערכות הידרופוניות חכמות משנות בשקט את שיטות החקלאות המסורתיות.

01 המצב הנוכחי של טכנולוגיית ההידרופוניקה

בהשוואה לעיבוד אדמה מסורתי, הידרופוניקה מאפשרת גידול מהיר יותר של גידולים ומפחיתה בעיות מזיקים. מכיוון שגידולים סופגים באופן רציף חומרי הזנה מתמיסת ההזנה, חיוני לנטר את פרמטרי איכות המים של תמיסת ההזנה ההידרופונית באופן מיידי ומדויק, ולחדש את כמות החומרים המזינים לפי הצורך.

בשנים האחרונות, עם התפתחות טכנולוגיית החיישנים והפחתת עלויות, מערכות הידרופוניות חכמות החלו לעבור ממוסדות מחקר למשקי בית רגילים.

מערכת הידרופונית חכמה טיפוסית מורכבת בדרך כלל משלושה רכיבים עיקריים: חיישנים, בקרים ומפעילים.

בין אלה, חיישנים אחראים על איסוף פרמטרים שונים של איכות המים, ומשמשים כ"עיניים" ו"אוזניים" של המערכת. דיוקם ויציבותם קובעים ישירות את הצלחתה או כישלונה של המערכת ההידרופונית כולה.

02 סקירה מפורטת של חיישני ליבה

חיישני pH

ערך ה-pH הוא קריטי לגידול יבולים בהידרופוניקה. כפי שכל מי שעוסק בחקלאות ימית יודע, טווח ה-pH האופטימלי לגופי מים הוא בין 7.5-8.5.

חיישני איכות מים pH מזהים את ריכוז יוני המימן בחומרים שנמדדו וממירים אותו לאותות פלט שמישים תואמים.

יוני H+ בתמיסה מקיימים אינטראקציה עם האלקטרודה של החיישן ויוצרים אות מתח, וגודל המתח פרופורציונלי לריכוז ה-H+. על ידי מדידת אות המתח ניתן לקבל את ערך ה-pH המתאים של התמיסה.

חיישני pH ייעודיים המיועדים ליישומים הידרופוניים זמינים מסחרית, כגון חיישני pH הידרופוניים אוטומטיים התומכים בפרוטוקולי תקשורת סטנדרטיים, עם טווחי מדידה של 0-14.00 pH ורזולוציה של עד 0.01 pH, המאפשרים ניטור ובקרה מדויקים.

חיישני חמצן מומס

חמצן מומס הוא גורם מפתח לגדילת שורשים בריאה בגידולים הידרופוניים. מקווי מים שאינם מזוהמים על ידי חומרים צורכי חמצן שומרים על רמות רוויה של חמצן מומס.

חיישני חמצן מומס מודדים את כמות החמצן המומסת במים.

מולקולות חמצן מהתמיסה הנמדדת חודרות דרך הממברנה הסלקטיבית של החיישן ועוברות תגובות חיזור או חמצון תואמות בקתודה ובאנודה הפנימיות, תוך יצירת אותות זרם בו זמנית. גודל הזרם פרופורציונלי לריכוז החמצן המומס.

חיישני חמצן מומס מקצועיים זמינים בעיצובים שונים: חלקם מסוגלים לעמוד בתנאי סביבה קשים תוך מתן דיוק מעולה; אחרים מותאמים לזמן תגובה, מתאימים לבדיקות נקודתיות ויישומים אנליטיים.

חיישני ריכוז יונים

חיישני ריכוז יונים הם ציוד חיוני לניטור הרכב תמיסות חומרים מזינים. ריכוזי יונים ספציפיים כגון ניטרט, אמוניום וכלוריד משפיעים ישירות על צמיחת יבולים.

לדוגמה, חיישני יוני אמוניום ייעודיים יכולים למדוד את תכולת האמוניום במים טבעיים, מי שטח, מי תהום ויישומים חקלאיים שונים.

פטנט לחיישן ריכוז יונים בתמיסה הידרופונית מאוניברסיטה חקלאית משלב אלקטרודות יונים, חיישני טמפרטורה וחיישני pH, המאפשרים הבנה מהירה של שינויי ריכוז יונים, שינויי טמפרטורה ושינויי pH בתמיסות הידרופוניות.

חיישני מוליכות חשמלית (EC)

מוליכות חשמלית היא מדד מפתח המודד את ריכוז היונים הכולל בתמיסת רכיבי הזנה, ומשקף ישירות את רמת הפוריות של תמיסת הרכיבים הזנים.

משדרי EC אוטומטיים שתוכננו במיוחד להשקיה חקלאית והידרופוניקה מציעים טווחי מדידה של עד 0-4000 מיקרושנייה/ס"מ, תומכים בפרוטוקולי פלט סטנדרטיים, מסוגלים להתחבר למשאבות/שסתומי מינון ולשלוט במתגי משאבה/שסתומים.

חיישני טמפרטורה ועכירות

הטמפרטורה משפיעה על צמיחת שורשי היבול ועל פעילות מטבולית, בעוד שעכירות משקפת את כמות החלקיקים המרחפים בתמיסת החומרים המזינים.

בפרויקטים חכמים של מיכלי הידרופוניקה בחממה, מפתחים יכולים להשתמש במודולי חיישני טמפרטורה ולחות דיגיטליים מדויקים, עם דיוק טמפרטורה טיפוסי של ±0.3℃ ורזולוציה של 0.01℃.

ניתן להשתמש בחיישני עכירות ייעודיים עם מכשירים מרובי פרמטרים כדי לנטר את רמת העכירות של תמיסות חומרי הזנה.

03 יישומים משולבים במערכות חכמות

נתונים מחיישנים בודדים לרוב אינם מספיקים כדי לשקף באופן מקיף את סביבת ההידרופוניקה המלאה, מה שהופך את מיזוג החיישנים הרב-חישנים למגמה הולכת וגוברת במערכות הידרופוניות חכמות.

ניתן לשלב בקלות גלאים מרובי פרמטרים עם עיצובים חסכוניים עם מערכות בקרה ומערכות טלמטריה, המתאימים לפריסה ארוכת טווח.

צוותי מחקר פיתחו מערכות ניטור חכמות מבוססות IoT עבור הידרופוניקה, המשתמשות בממשקי יישומים ניידים לניטור בזמן אמת של פרמטרים סביבתיים הידרופוניים, בשילוב עם שיטות בקרה חכמות להתאמת פרמטרים של איכות המים בתמיסות הזנה בהתבסס על ניסיון תפעולי וצרכי ​​הגידולים.

תוצאות הבדיקה מראות שכאשר מערכות כאלה מווסתות תמיסות חומרים מזינים, פרמטרים מרכזיים כמו pH ומוליכות חשמלית יכולים לשמור על ערכים קבועים מראש יציבים בתוך מסגרות זמן סבירות.

04 אתגרים טכניים ומגמות עתידיות

למרות שטכנולוגיית החיישנים ההידרופוניים עשתה התקדמות משמעותית, נותרו מספר אתגרים. יציבות לטווח ארוך, יכולת מניעת עכירות ותדירות כיול של חיישנים הן סוגיות מרכזיות ביישומים מעשיים.

אלקטרודות סלקטיביות יונים במיוחד רגישות להפרעות מיונים אחרים ודורשות כיול קבוע.

חיישנים הידרופוניים עתידיים יתפתחו לכיוון רב-תכליתיות, אינטליגנציה והפחתת עלויות.

מערכות חיישנים מתקדמות כבר מאפשרות מדידה בעלת ביצועים גבוהים של פרמטרים שונים, כולל כלורופיל, פיגמנטים, פלואורסצנציה, עכירות ועוד.

בינתיים, עם פיתוח פרויקטים בקוד פתוח, חסמי הכניסה למערכות הידרופוניות חכמות הולכים ופוחתים, מה שמאפשר ליותר אנשים להשתתף בטרנספורמציה חקלאית זו.

כיום, יותר ויותר תושבים עירוניים מתחילים להתנסות בהידרופוניקה ביתית. במרפסות מגורים בערים שונות, צמחי עלים גדלים במרץ במיכלי הידרופוניקה חכמים המבוססים על פלטפורמות מיקרו-בקרים פופולריות.

"חיישני איכות מים הם הליבה של מערכות הידרופוניות - הם כמו 'בלוטות הטעם' של צמחים, שאומרים לנו אילו חומרים מזינים צריכים התאמה", תיאר חובב גידול.

פריצות דרך מתמשכות בטכנולוגיית חיישנים הופכות את החקלאות מדייקת מאידיאל למציאות.

אנו יכולים גם לספק מגוון פתרונות עבור

1. מד ידני לאיכות מים רב-פרמטרית

2. מערכת מצוף צף לאיכות מים רב-פרמטרית

3. מברשת ניקוי אוטומטית לחיישן מים רב-פרמטרים

4. סט שלם של שרתים ותוכנה מודול אלחוטי, תומך RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWAN

עבור חיישן מים נוסף מֵידָע,

אנא צרו קשר עם Honde Technology Co., LTD.

Email: info@hondetech.com

אתר החברה:www.hondetechco.com

טלפון: 86-15210548582+