مكونات جهاز قياس رطوبة التربة ووظائفه
استكشف مكونات ووظائف مقياس رطوبة التربة: أجهزة قياس التوتر السطحي، ومجسات النيوترون، وأجهزة استشعار FDR، والأجهزة المستندة إلى Arduino، وأجهزة الاستشعار السعوية، وشبكات الاستشعار اللاسلكية، وما إلى ذلك.
جدول المحتويات
أجهزة قياس التوتر المائي في التربة
تُستخدم أجهزة قياس التوتر السطحي لقياس شد الماء أو امتصاصه في التربة، مما يشير إلى مستويات رطوبة التربة. يتطلب بناء جهاز قياس التوتر السطحي الموثوق به مواد وإجراءات محددة. تتضمن المكونات الأساسية أكواب السيراميك والإيبوكسي ومقاييس الفراغ. يمكن الحصول على أكواب السيراميك من بائعين مثل شركة SoilMoisture Equipment Corporation، التي تقدم طرازًا بأبعاد 0.875 بوصة قطر خارجي × 2.75 بوصة طول. يستخدم الإيبوكسي لإغلاق الأجزاء الخزفية والبلاستيكية، مما يضمن المتانة والدقة.
أجهزة قياس رطوبة التربة التناظرية
أجهزة قياس رطوبة التربة التناظرية هي أجهزة بسيطة لا تتطلب بطاريات لتشغيلها. تعمل هذه الأجهزة عن طريق توصيل الكهرباء عبر التربة؛ عندما يتم إدخال المجس، المصنوع عادةً من معدن موصل، في التربة، يتم قياس التيار الكهربائي الطبيعي في التربة لتحديد مستويات الرطوبة. عادةً ما تكون أجهزة القياس التناظرية أقل تكلفة وتتميز بمقياس مرمز بالألوان مع إبرة تتأرجح للإشارة إلى مستوى الرطوبة، مما يجعلها بسيطة وسهلة الاستخدام. ومع ذلك، يمكن أن تكون أقل دقة وأصعب في القراءة مقارنة بنظيراتها الرقمية.
مجسات النيوترون وأجهزة استشعار FDR: تقنيات قياس متقدمة
تعتبر مجسات النيوترون وأجهزة استشعار الانعكاس في المجال الترددي (FDR) أجهزة متقدمة تستخدم لقياس رطوبة التربة. توفر مجسات النيوترون قراءات عبر شاشة مدمجة بعد معايرة خاصة بالموقع، بينما تأتي أجهزة استشعار الانعكاس في المجال الترددي مزودة بأجهزة تسجيل وبرمجيات لعرض البيانات بيانيًا. يلبي كلا الجهازين المتطلبات الأساسية للمدى والدقة والموثوقية ومعالجة البيانات، مما يجعلهما مناسبين لتطبيقات مختلفة.
أجهزة الاستشعار المعتمدة على Arduino: حلول فعالة من حيث التكلفة وقابلة للتخصيص
توفر أجهزة استشعار رطوبة التربة المستندة إلى Arduino حلاً فعالاً من حيث التكلفة وقابلاً للتخصيص لجمع البيانات في الوقت الفعلي. تتضمن المكونات لوحة Arduino UNO، ومستشعر رطوبة التربة السعوي Adafruit STEMMA، وكابلات الأسلاك المناسبة. يتضمن كود المستشعر نهج النافذة المتحركة للقياسات المتوسطة، مما يقلل من الضوضاء والقيم المتطرفة، ويتضمن حدًا للرطوبة/عدم الرطوبة للإبلاغ الفوري عن البيانات.
أجهزة الاستشعار السعوية: استخدام التربة كمادة عازلة
تعمل أجهزة استشعار رطوبة التربة السعوية باستخدام التربة كمادة عازلة. غالبًا ما تتكون هذه المستشعرات من زوج من قضبان الفولاذ المقاوم للصدأ المتوازية أو حلقات معدنية متصلة على طول أنبوب من البولي فينيل كلوريد، مما يسمح بإجراء قياسات متعددة على أعماق مختلفة. تؤدي التغييرات في رطوبة التربة إلى تغيير تردد تشغيل المكثف، والذي يتم اكتشافه ومعالجته بواسطة الإلكترونيات المضمنة في المستشعر قبل إرساله إلى مسجل البيانات.
شبكات الاستشعار اللاسلكية (WSN): ثورة في جمع البيانات
لقد أحدث دمج شبكات الاستشعار اللاسلكية في مراقبة رطوبة التربة ثورة في جمع البيانات وتحليلها. تتألف شبكات الاستشعار اللاسلكية من أجهزة استشعار وميكروكنترولر وقدرات شبكية تعمل على إنشاء شبكات ذكية لنقل البيانات في الوقت الفعلي. تعمل هذه الشبكات على تقليل تعقيد الأسلاك ودعم مبادرات الزراعة الذكية من خلال تمكين مراقبة رطوبة التربة بشكل مستمر وفعال.
مسجلات البيانات: ضرورية للتسجيل والتحليل
تلعب مسجلات البيانات دورًا حاسمًا في أنظمة مراقبة رطوبة التربة، حيث تسجل البيانات من أجهزة استشعار متعددة على فترات زمنية مختلفة. يمكن لمسجلات البيانات المتقدمة التعامل مع ما يصل إلى ثمانية أجهزة استشعار، بما في ذلك أجهزة استشعار رطوبة التربة ودرجة الحرارة. وهي توفر فترات تسجيل مرنة وقادرة على تخزين البيانات لفترات طويلة، اعتمادًا على وتيرة القياسات. كما تدعم بعض مسجلات البيانات شبكات شبكية لاسلكية، مما يوفر إمكانية الوصول إلى البيانات في الوقت الفعلي والتسجيل التلقائي.
تعليقات
العلامات
أسئلة شائعة
تتضمن المكونات الرئيسية لمقياس التوتر السطحي أكوابًا سيراميكية وإيبوكسي ومقاييس فراغ. تُستخدم الأكواب السيراميكية لقياس توتر الماء في التربة، ويغلق الإيبوكسي الأجزاء الخزفية والبلاستيكية، وتعرض مقاييس الفراغ القياسات.
توفر مجسات النيوترون قراءات عبر شاشة مدمجة بعد معايرة خاصة بالموقع، في حين تأتي أجهزة استشعار FDR مزودة بأجهزة تسجيل وبرمجيات لعرض البيانات بيانياً. يوفر كلاهما دقة عالية ولكنهما يستخدمان تقنيات مختلفة لقياس رطوبة التربة.
تعتبر أجهزة استشعار رطوبة التربة المستندة إلى Arduino فعالة من حيث التكلفة وقابلة للتخصيص وتوفر جمع البيانات في الوقت الفعلي. ويمكن برمجتها لاستخدام تقنيات مثل المتوسط المتحرك للنافذة لتقليل الضوضاء والقيم المتطرفة في القياسات.
تعمل شبكات الاستشعار اللاسلكية على إحداث ثورة في مراقبة رطوبة التربة من خلال تمكين نقل البيانات في الوقت الفعلي، وتقليل تعقيد الأسلاك، ودعم مبادرات الزراعة الذكية. فهي تخلق شبكات ذكية تسمح بمراقبة رطوبة التربة بشكل مستمر وفعال عبر مناطق واسعة.