土壤湿度传感器防水准确
时间：2024-04-22
涉川
人们呼吁在农业中使用信息技术已经很久了，但在灌溉方面，仍然经常使用依赖经验和直觉的老式方法。基于传感器的测量和反馈控制没有取得进展的原因之一是没有易于使用且准确的传感器。湿度传感器主要是美国等海外厂商的产品，但它们是原样输出从电极获得的值，因此其特性非常奇特，与国外存在较大差异。一种产品到另一种产品。此外，由于土壤中盐分等的影响，含水量会出现误差，因此其使用仅限于专门研究土壤物理的大学研究人员。
随着农业ICT时代的到来，我们相信将需要一种易于普罗大众使用的传感器，因此我们开始开发，目标是创造一种具有更高成本和性能以及出色可用性的传感器。湿度传感器已经投入商用，但大多数是海外制造商生产的产品，并且由于它们直接输出从电极获得的值，因此其特性很强并且因人而异。仅限于物理学领域的研究人员。因此，我们认为需要一种易于大众使用的传感器，因此我们开始开发，目标是提高成本和性能，并提供出色的可用性。最大特点是它内置了可重写的微控制器，可以通过检查和校正过程吸收硬件和土壤的变化，从而可以运输具有统一特性的产品。
用户无需进行高难度的校准工作，只需连接设备并嵌入传感器即可实现稳定的测量。采用聚酯热熔树脂，含有大量粘合剂，含水量极低，以提高防水性。虽然它对印刷电路板有很强的附着力和优异的防水性能，但最初使用聚酯热熔树脂制造极其困难，这种树脂成型后热收缩率大，容易粘模和缩痕。经过一年多的反复改造模具，包括改变形状和涂层以及开发条件，他们能够建立成型条件并将产品商业化。由于其精确性、防水性和易用性在用于田间服务器和灌溉控制设备等农业 ICT 设备时在日本拥有第一的记录。
作为委托开发的一个例子，我们有一个通过连接（可以测量水分、电导率和温度）自动控制水分和液体肥料的控制装置的记录。此外，我们还拥有农业以外领域的墙面绿化监控和混凝土养护管理系统的跟踪记录，并且我们还实现了利用通信线路将数据上传到云端的能力。农作物的产量和品质不仅取决于土壤的含水量，还受到温度、湿度、阳光、二氧化碳浓度等多种因素的影响。在室外栽培中，土壤湿度基本上取决于气候，如果没有下雨，则通过检查土壤表面和植物状况来浇水。即使在温室栽培中，也是在一天中的规定时间浇水，并根据植物的状况进行调整，但通过根据传感器的测量更主动地进行调整，可以期待更大的效果。以西红柿为例，采用故意不给植物浇水直至死亡的耕作方法，结果导致甜味成分浓缩，果实变得更甜，很难生产。
通过使用传感器收集和分析数据，将有可能创建允许任何人生长到相同质量的程序数据，并将农业方法作为数据传递给下一代。此外，仅仅节约用水就有很大的好处。过去，由于涉及劳动力，短时间内大量施水，导致很大一部分未被植物吸收的浪费水，例如土壤表面的水分流失或渗入地下水。必要时尽可能多地浇水，可以避免这种浪费，并可达到节水效果。一个值得注意的结果是，在使用无纺布在墙上种植植物的墙面绿化应用中，利用传感器在雨天停止灌溉，平均每年节水69%（需水量的1/3）。水的实验结果也已报告。同时提供相同或更好的测量精度。通过使其变得更小，它可以插入盆栽植物或苗荚中，这有望大大扩大应用范围。开发将电导率测量范围扩大到50mS/cm左右的产品（能够测量海水水平的盐度），以及不需要电源的内置电池的产品。
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