Išmaniojo žemės ūkio srityje jutiklių suderinamumas ir duomenų perdavimo efektyvumas yra pagrindiniai elementai kuriant tikslią stebėjimo sistemą. SDI12 dirvožemio jutiklių išvestis, kurios pagrindas yra standartizuotas skaitmeninio ryšio protokolas, sukuria naujos kartos dirvožemio stebėjimo įrangą, pasižyminčią „didelio tikslumo stebėjimu + patogia integracija + stabiliu perdavimu“, užtikrinančia patikimą duomenų palaikymą tokiuose scenarijuose kaip išmanioji dirbama žemė, išmanieji šiltnamiai ir mokslinių tyrimų stebėsena, bei iš naujo apibrėžiančia dirvožemio jutimo techninius standartus.
1. SDI12 protokolas: kodėl tai „universalioji kalba“ žemės ūkio daiktų internete?
SDI12 (nuoseklioji skaitmeninė sąsaja 12) yra tarptautiniu mastu pripažintas aplinkos jutiklių ryšio protokolas, specialiai sukurtas mažo energijos suvartojimo ir kelių įrenginių tinklo scenarijams, ir turi tris pagrindinius privalumus:
Standartizuotas sujungimas: vieningas ryšio protokolas panaikina įrenginių barjerus ir gali būti sklandžiai integruotas su pagrindiniais duomenų rinkėjais (pvz., „Campbell“, „HOBO“) ir daiktų interneto platformomis (pvz., „Alibaba Cloud“, „Tencent Cloud“), todėl nereikia kurti papildomų tvarkyklių ir sistemos integravimo išlaidos sumažėja daugiau nei 30 %.
Mažas energijos suvartojimas ir didelio efektyvumo perdavimas: įrenginys palaiko asinchroninį nuoseklųjį ryšį ir „pagrindinio-pavaldžio režimo“ kelių įrenginių tinklą (vienoje magistralėje galima prijungti iki 100 jutiklių), o ryšio energijos suvartojimas siekia vos μA, todėl jis tinka lauko stebėjimo scenarijams, maitinamiems saulės energija.
Stiprus atsparumas trukdžiams: Diferencinio signalo perdavimo konstrukcija efektyviai slopina elektromagnetinius trukdžius. Net šalia aukštos įtampos elektros tinklų ir ryšio bazinių stočių duomenų perdavimo tikslumas vis tiek siekia 99,9 %.
2. Pagrindinės stebėsenos galimybės: dirvožemio „stetoskopas“ su daugiaparametrine sinteze
Dirvožemio jutiklis, sukurtas remiantis SDI12 protokolu, gali lanksčiai konfigūruoti stebėjimo parametrus pagal reikalavimus, kad būtų pasiektas visavertis dirvožemio aplinkos suvokimas:
(1) Pagrindinis penkių parametrų derinys
Dirvožemio drėgmė: naudojamas dažnio srities atspindžio metodas (FDR), kurio matavimo diapazonas yra 0–100 % tūrio drėgmės, tikslumas ± 3 %, o atsako laikas – mažesnis nei 1 sekundė.
Dirvožemio temperatūra: Įrengtas įmontuotas PT1000 temperatūros jutiklis, temperatūros matavimo diapazonas yra nuo -40 ℃ iki 85 ℃, o tikslumas yra ±0,5 ℃, todėl galima realiuoju laiku stebėti temperatūros pokyčius šaknų sluoksnyje.
Dirvožemio elektrinis laidumas (EC): įvertinkite dirvožemio druskų kiekį (0–20 dS/m) ±5 % tikslumu, kad įspėtumėte apie įdruskėjimo riziką;
Dirvožemio pH vertė: matavimo diapazonas 3–12, tikslumas ±0,1, padeda pagerinti rūgštų/šarminį dirvožemį;
Atmosferos temperatūra ir drėgmė: vienu metu stebėti aplinkos klimato veiksnius, kad būtų lengviau analizuoti dirvožemio ir atmosferos vandens bei šilumos mainus.
(2) Išplėstinė funkcijų išplėtimas
Maistinių medžiagų stebėjimas: Galima įsigyti pasirenkamus azoto (N), fosforo (P) ir kalio (K) jonų elektrodus, kad būtų galima realiuoju laiku stebėti maistinių medžiagų (pvz., NO₃⁻-N, PO₄³⁻-P) koncentraciją ±8 % tikslumu.
Sunkiųjų metalų aptikimas: mokslinių tyrimų scenarijuose gali integruoti sunkiųjų metalų jutiklius, tokius kaip švinas (Pb) ir kadmis (Cd), kurių skiriamoji geba siekia ppb lygį.
Pasėlių fiziologinis stebėjimas: integruojant stiebų skysčio srauto jutiklius ir lapų paviršiaus drėgmės jutiklius, sukuriama nuolatinė stebėjimo grandinė „dirvožemis – pasėliai – atmosfera“.
3. Aparatinės įrangos dizainas: pramoninės klasės kokybė, skirta sudėtingoms aplinkoms
Patvarumo inovacijos
Korpuso medžiaga: aviacijos ir kosmoso klasės aliuminio lydinys + politetrafluoretileno (PTFE) zondas, atsparus rūgščių ir šarmų korozijai (pH 1–14), atsparus dirvožemio mikrobų skaidymui, kurio tarnavimo laikas yra daugiau nei 8 metai.
Apsaugos klasė: IP68, atspari vandeniui ir dulkėms, gali atlaikyti panardinimą į 1 metro gylį 72 valandas, tinka ekstremalioms oro sąlygoms, tokioms kaip stiprus lietus ir potvyniai.
(2) Mažo energijos suvartojimo architektūra
Miego žadinimo mechanizmas: palaiko laiko nustatymu nustatytą duomenų rinkimą (pvz., kas 10 minučių) ir įvykių suaktyvintą duomenų rinkimą (pvz., aktyvų ataskaitų teikimą staiga pasikeitus drėgmei), budėjimo režimo energijos suvartojimas yra mažesnis nei 50 μA, o suporuotas su 5 Ah ličio baterija, jis gali nepertraukiamai veikti 12 mėnesių.
Saulės energijos tiekimo sprendimas: galima įsigyti pasirenkamus 5 W saulės baterijų elementus ir įkrovimo valdymo modulį, kad būtų užtikrintas ilgalaikis stebėjimas „nereikalaujantis priežiūros“ vietose, kur gausu saulės šviesos.
(3) Įrengimo lankstumas
Prijunk ir ištrauk – konstrukcija: zondą ir pagrindinį bloką galima atskirti, todėl jutiklio modulį galima pakeisti vietoje, nereikia iš naujo užkasti laido.
Dislokavimas įvairiame gylyje: Įrenginys tiekia skirtingo ilgio, pvz., 10 cm, 20 cm ir 30 cm, zondus, kad būtų galima stebėti šaknų pasiskirstymą skirtinguose augalų augimo etapuose (pvz., seklaus sluoksnio matavimas daigų stadijoje ir gilaus sluoksnio matavimas brandos stadijoje).
4. Tipiniai taikymo scenarijai
Išmanus dirbamos žemės valdymas
Tikslus drėkinimas: dirvožemio drėgmės duomenys perduodami į išmanųjį drėkinimo valdiklį per SDI12 protokolą, kad būtų pasiektas „drėgmės slenksčio suaktyvinamas drėkinimas“ (pvz., lašelinis drėkinimas automatiškai pradedamas, kai drėgmė nukrenta žemiau 40 %, ir sustabdomas, kai pasiekia 60 %), o vandens taupymo rodiklis siekia 40 %.
Kintamas tręšimas: derinant EB ir maistinių medžiagų duomenis, tręšimo technika valdoma taip, kad veiktų skirtingose zonose pagal nurodymų diagramas (pvz., mažinant cheminių trąšų kiekį didelės druskos koncentracijos vietovėse ir didinant karbamido naudojimą mažos azoto koncentracijos vietovėse), o trąšų panaudojimo lygis padidinamas 25 %.
(2) Mokslinių tyrimų stebėsenos tinklas
Ilgalaikiai ekologiniai tyrimai: nacionalinio lygio žemės ūkio paskirties žemės kokybės stebėjimo stotyse dislokuoti daugiaparametriai SDI12 jutikliai, skirti dirvožemio duomenims rinkti kas valandą. Duomenys yra užšifruojami ir perduodami į mokslinių tyrimų duomenų bazę per VPN, siekiant paremti klimato kaitos ir dirvožemio degradacijos tyrimus.
Vazono kontrolės eksperimentas: šiltnamyje buvo sukonstruotas SDI12 jutiklių tinklas, skirtas tiksliai kontroliuoti kiekvieno augalų vazono dirvožemio aplinką (pvz., nustatyti skirtingus pH gradientus), o duomenys buvo sinchronizuoti su laboratorijos valdymo sistema, taip 30 % sutrumpinant eksperimentinį ciklą.
(3) Žemės ūkio įrenginių integravimas
Pažangus šiltnamio sujungimas: prijunkite SDI12 jutiklį prie šiltnamio centrinės valdymo sistemos. Kai dirvožemio temperatūra viršija 35 ℃, o drėgmė yra mažesnė nei 30 %, sistema automatiškai įjungs ventiliatoriaus vandens užuolaidos aušinimą ir lašelinio drėkinimo vandens papildymą, užtikrindama uždaros grandinės „duomenys – sprendimų priėmimas – vykdymas“ valdymą.
Dirvožemio neturinčio auginimo stebėjimas: Hidroponinio / substrato auginimo scenarijuose maistinių medžiagų tirpalo EC vertė ir pH vertė stebimi realiuoju laiku, o rūgščių-šarmų neutralizatorius ir maistinių medžiagų papildymo siurblys automatiškai reguliuojami, siekiant užtikrinti geriausią augalų augimo aplinką.
5. Techninis palyginimas: SDI12 ir tradicinis analoginio signalo jutiklis
| Dimension tradicinis analoginio signalo jutiklis | SDI12 skaitmeninis jutiklis | ||
| Duomenų tikslumui lengvai įtakos turi kabelio ilgis ir elektromagnetiniai trukdžiai, o paklaida gali būti nuo ±5 % iki 8 %. | Skaitmeninis signalo perdavimas, kurio paklaida yra ±1–3 %, pasižymi dideliu ilgalaikiu stabilumu | ||
| Sistemos integracijai reikia pritaikyti signalo apdorojimo modulį, o kūrimo kaina yra didelė. | Prijunk ir naudokis, suderinamas su pagrindiniais kolekcininkais ir platformomis | ||
| Tinklo galimybė leidžia vienai magistralei prijungti iki 5–10 įrenginių. | Viena magistralė palaiko 100 įrenginių ir yra suderinama su medžio / žvaigždės topologijomis | ||
| Energijos suvartojimas: Nuolatinis maitinimo šaltinis, energijos suvartojimas > 1mA | Neveikimo būsenos energijos suvartojimas yra mažesnis nei 50 μA, todėl tinka maitinti baterijomis / saulės energija | ||
| Priežiūros išlaidos reikalauja kalibravimo 1–2 kartus per metus, o kabeliai yra linkę senėti ir būti pažeidžiami. | Jame įrengtas vidinis savaiminio kalibravimo algoritmas, todėl nereikia kalibruoti per visą jo eksploatavimo laiką ir 70 % sumažėja kabelio keitimo išlaidos. |
6. Vartotojų atsiliepimai: šuolis nuo „duomenų silosų“ prie „efektyvaus bendradarbiavimo“
Provincijos žemės ūkio akademija teigė: „Anksčiau buvo naudojami analoginiai jutikliai. Kiekvienam įdiegtam stebėjimo taškui reikėjo sukurti atskirą ryšio modulį, o vien derinimas užtruko du mėnesius.“ Perėjus prie SDI12 jutiklio, 50 taškų tinklas buvo sujungtas per vieną savaitę, o duomenys buvo tiesiogiai prijungti prie mokslinių tyrimų platformos, todėl tyrimų efektyvumas gerokai padidėjo.
Šiaurės vakarų Kinijoje esančioje vandens taupymo žemės ūkio demonstracinėje zonoje: „Integruodami SDI12 jutiklį su išmaniaisiais vartais, pasiekėme automatinį vandens paskirstymą namų ūkiams, atsižvelgiant į dirvožemio drėgmės sąlygas. Anksčiau rankinės kanalų patikros buvo atliekamos du kartus per dieną, tačiau dabar jas galima stebėti mobiliaisiais telefonais. Vandens taupymo rodiklis padidėjo nuo 30 % iki 45 %, o laistymo išlaidos ūkininkams sumažėjo 80 juanių.“
Inicijuoti naują tiksliosios žemdirbystės duomenų infrastruktūrą
SDI12 dirvožemio jutiklio išvestis yra ne tik stebėjimo įrenginys, bet ir išmaniojo žemės ūkio duomenų „infrastruktūra“. Jis panaikina barjerus tarp įrangos ir sistemų, naudodamas standartizuotus protokolus, padeda priimti mokslinius sprendimus, naudodamas didelio tikslumo duomenis, ir PRITAIKO ilgalaikiam lauko stebėjimui, naudodamas mažos galios konstrukciją. Nesvarbu, ar tai būtų didelių ūkių efektyvumo didinimas, ar mokslinių tyrimų institucijų pažangiausi tyrimai, jis gali padėti tvirtą pagrindą dirvožemio stebėjimo tinklui, paversdamas kiekvieną duomenų dalį varomąja jėga žemės ūkio modernizavimui.
Contact us immediately: Tel: +86-15210548582, Email: info@hondetech.com or click www.hondetechco.comSDI12 jutiklių tinklo vadovui, kuris padės jūsų stebėjimo sistemą padaryti išmanesnę, patikimesnę ir lengviau pritaikomą!
Skaitmeninis signalo perdavimas, kurio paklaida yra ±1–3 %, pasižymi dideliu ilgalaikiu stabilumu
Įrašo laikas: 2025 m. balandžio 28 d.