هیدروپونیک هوشمند، انقلاب کشاورزی را رقم می‌زند، حسگرهای چند پارامتری قهرمانان گمنام می‌شوند

کاهوی سبز و شاداب در محلول غذایی درون مخازن کشت رشد می‌کند و همه این مخازن توسط چندین حسگر کیفیت آب که بی‌صدا کار می‌کنند، کنترل می‌شوند.

در یک آزمایشگاه دانشگاهی در استان جیانگسو، به لطف یک سیستم نظارت هوشمند هیدروپونیک مبتنی بر فناوری اینترنت اشیا با باند باریک، دسته‌ای از کاهوها بدون خاک به شدت در حال رشد هستند. محقق ژانگ جینگ توضیح داد که این سیستم از چندین حسگر کیفیت آب برای نظارت بر پارامترهای محلول غذایی در زمان واقعی استفاده می‌کند و با روش‌های کنترل فازی ترکیب می‌شود تا به طور خودکار کیفیت آب را با توجه به نیازهای محصول تنظیم کند.

با گسترش روزافزون فناوری هیدروپونیک، این حسگرهای نامحسوس کیفیت آب نقش مهمی ایفا می‌کنند. از مؤسسات تحقیقاتی حرفه‌ای گرفته تا خانه‌های معمولی، سیستم‌های هوشمند هیدروپونیک بی‌سروصدا در حال تغییر روش‌های سنتی کشاورزی هستند.

01 وضعیت فعلی فناوری هیدروپونیک

در مقایسه با کشت سنتی خاکی، هیدروپونیک رشد سریع‌تر محصول را امکان‌پذیر می‌کند و مشکلات آفات را کاهش می‌دهد. از آنجایی که محصولات به طور مداوم مواد مغذی را از محلول غذایی جذب می‌کنند، نظارت سریع و دقیق بر پارامترهای کیفیت آب محلول غذایی هیدروپونیک و جایگزینی مواد مغذی در صورت نیاز ضروری است.

در سال‌های اخیر، با توسعه فناوری حسگرها و کاهش هزینه‌ها، سیستم‌های هوشمند هیدروپونیک از مؤسسات تحقیقاتی به خانه‌های معمولی منتقل شده‌اند.

یک سیستم هیدروپونیک هوشمند معمولی معمولاً از سه جزء اصلی تشکیل شده است: حسگرها، کنترل‌کننده‌ها و محرک‌ها.

در میان این موارد، حسگرها مسئول جمع‌آوری پارامترهای مختلف کیفیت آب هستند و به عنوان «چشم» و «گوش» سیستم عمل می‌کنند. دقت و پایداری آنها مستقیماً موفقیت یا شکست کل سیستم هیدروپونیک را تعیین می‌کند.

02 بررسی اجمالی سنسورهای اصلی

سنسورهای pH

مقدار pH برای رشد محصول در هیدروپونیک بسیار مهم است. همانطور که هر کسی در آبزی‌پروری می‌داند، محدوده pH بهینه برای بدنه‌های آبی بین ۷.۵ تا ۸.۵ است.

حسگرهای کیفیت آب pH غلظت یون هیدروژن را در مواد اندازه‌گیری شده تشخیص داده و آن را به سیگنال‌های خروجی قابل استفاده مربوطه تبدیل می‌کنند.

یون‌های H+ موجود در محلول با الکترود حسگر واکنش می‌دهند و یک سیگنال ولتاژ تولید می‌کنند و بزرگی ولتاژ متناسب با غلظت H+ است. با اندازه‌گیری سیگنال ولتاژ، می‌توان مقدار pH مربوط به محلول را بدست آورد.

حسگرهای pH تخصصی طراحی‌شده برای کاربردهای هیدروپونیک، مانند حسگرهای pH خودکار هیدروپونیک که از پروتکل‌های ارتباطی استاندارد پشتیبانی می‌کنند، با محدوده اندازه‌گیری pH 0-14.00 و وضوح تا pH 0.01، که امکان نظارت و کنترل دقیق را فراهم می‌کند، به صورت تجاری در دسترس هستند.

سنسورهای اکسیژن محلول

اکسیژن محلول عامل کلیدی برای رشد سالم ریشه در محصولات هیدروپونیک است. آب‌هایی که توسط مواد مصرف‌کننده اکسیژن آلوده نشده‌اند، اکسیژن محلول را در سطح اشباع نگه می‌دارند.

حسگرهای اکسیژن محلول، میزان اکسیژن محلول در آب را اندازه‌گیری می‌کنند.

مولکول‌های اکسیژن از محلول اندازه‌گیری شده از طریق غشای انتخابی حسگر نفوذ می‌کنند و در کاتد و آند داخلی واکنش‌های کاهش یا اکسیداسیون مربوطه را انجام می‌دهند و همزمان سیگنال‌های جریان تولید می‌کنند. بزرگی جریان متناسب با غلظت اکسیژن محلول است.

حسگرهای اکسیژن محلول حرفه‌ای در طرح‌های مختلفی موجود هستند: برخی قادر به تحمل شرایط سخت محیطی هستند و در عین حال دقت بسیار خوبی ارائه می‌دهند؛ برخی دیگر از نظر زمان پاسخ بهینه شده‌اند و برای بررسی نقطه‌ای و کاربردهای تحلیلی مناسب هستند.

سنسورهای غلظت یون

حسگرهای غلظت یون، تجهیزات حیاتی برای نظارت بر ترکیب محلول غذایی هستند. غلظت یون‌های خاص مانند نیترات، آمونیوم و کلرید مستقیماً بر رشد محصول تأثیر می‌گذارد.

برای مثال، حسگرهای تخصصی یون آمونیوم می‌توانند میزان آمونیوم را در آب‌های طبیعی، آب‌های سطحی، آب‌های زیرزمینی و کاربردهای مختلف کشاورزی اندازه‌گیری کنند.

یک اختراع برای حسگر غلظت یون محلول هیدروپونیک از یک دانشگاه کشاورزی، الکترودهای یونی، حسگرهای دما و حسگرهای pH را ادغام می‌کند و امکان درک سریع تغییرات غلظت یون، تغییرات دما و تغییرات pH در محلول‌های هیدروپونیک را فراهم می‌کند.

حسگرهای رسانایی الکتریکی (EC)

رسانایی الکتریکی یک شاخص کلیدی برای اندازه‌گیری غلظت کل یون در محلول غذایی است که مستقیماً سطح حاصلخیزی محلول غذایی را منعکس می‌کند.

ترانسمیترهای خودکار EC که به طور خاص برای آبیاری کشاورزی و هیدروپونیک طراحی شده‌اند، محدوده اندازه‌گیری تا 0-4000 میکروزیمنس بر سانتی‌متر را ارائه می‌دهند، از پروتکل‌های خروجی استاندارد پشتیبانی می‌کنند، قادر به اتصال به پمپ‌ها/شیرهای دوزینگ و کنترل سوئیچ‌های پمپ/شیر هستند.

سنسورهای دما و کدورت

دما بر رشد ریشه و فعالیت متابولیکی محصول تأثیر می‌گذارد، در حالی که کدورت، میزان ذرات معلق در محلول غذایی را نشان می‌دهد.

در پروژه‌های مخزن هیدروپونیک گلخانه‌ای هوشمند، توسعه‌دهندگان می‌توانند از ماژول‌های حسگر دما و رطوبت دیجیتال با دقت بالا، با دقت دمایی معمول ±0.3℃ و وضوح 0.01℃ استفاده کنند.

حسگرهای کدورت تخصصی را می‌توان با ابزارهای چند پارامتری برای نظارت بر سطح کدورت محلول‌های مغذی استفاده کرد.

03 برنامه‌های کاربردی یکپارچه در سیستم‌های هوشمند

داده‌های حاصل از حسگرهای منفرد اغلب برای انعکاس جامع کل محیط هیدروپونیک کافی نیستند، و این امر باعث می‌شود که ادغام چند حسگر به یک روند رو به رشد در سیستم‌های هوشمند هیدروپونیک تبدیل شود.

پروب‌های چند پارامتری با طراحی‌های مقرون‌به‌صرفه می‌توانند به راحتی با سیستم‌های کنترل و سیستم‌های تله‌متری ادغام شوند و برای استقرار طولانی‌مدت مناسب باشند.

تیم‌های تحقیقاتی سیستم‌های نظارت هوشمند مبتنی بر اینترنت اشیا را برای هیدروپونیک توسعه داده‌اند که از رابط‌های برنامه‌های کاربردی تلفن همراه برای نظارت بلادرنگ بر پارامترهای محیطی هیدروپونیک استفاده می‌کنند و با روش‌های کنترل هوشمند برای تنظیم پارامترهای کیفیت آب محلول غذایی بر اساس تجربه عملیاتی و نیازهای محصول ترکیب می‌شوند.

نتایج آزمایش‌ها نشان می‌دهد که وقتی چنین سیستم‌هایی محلول‌های غذایی را تنظیم می‌کنند، پارامترهای کلیدی مانند pH و رسانایی الکتریکی می‌توانند مقادیر از پیش تعیین‌شده و پایداری را در بازه‌های زمانی معقول حفظ کنند.

04 چالش‌های فنی و روندهای آینده

اگرچه فناوری حسگر هیدروپونیک پیشرفت قابل توجهی داشته است، اما چالش‌های متعددی همچنان باقی مانده است. پایداری بلندمدت، قابلیت ضد رسوب و فرکانس کالیبراسیون حسگرها از مسائل اصلی در کاربردهای عملی هستند.

به ویژه الکترودهای یون‌گزین مستعد تداخل با یون‌های دیگر هستند و نیاز به کالیبراسیون منظم دارند.

حسگرهای هیدروپونیک آینده به سمت چندمنظوره بودن، هوشمند بودن و کاهش هزینه توسعه خواهند یافت.

سیستم‌های حسگر پیشرفته، اندازه‌گیری پارامترهای مختلف از جمله کلروفیل، رنگدانه‌ها، فلورسانس، کدورت و موارد دیگر را با کارایی بالا امکان‌پذیر می‌کنند.

در همین حال، با توسعه پروژه‌های متن‌باز، موانع ورود به سیستم‌های هوشمند هیدروپونیک در حال کاهش است و افراد بیشتری را قادر می‌سازد تا در این تحول کشاورزی مشارکت کنند.

امروزه، تعداد فزاینده‌ای از ساکنان شهرها شروع به آزمایش هیدروپونیک خانگی کرده‌اند. در بالکن‌های مسکونی در شهرهای مختلف، سبزیجات برگ‌دار در مخازن هوشمند هیدروپونیک مبتنی بر پلتفرم‌های میکروکنترلر محبوب، به شدت رشد می‌کنند.

یکی از علاقه‌مندان توضیح داد: «حسگرهای کیفیت آب هسته اصلی سیستم‌های هیدروپونیک هستند - آنها مانند «جوانه‌های چشایی» گیاهان هستند و به ما می‌گویند کدام مواد مغذی نیاز به تنظیم دارند.»

پیشرفت‌های مداوم در فناوری حسگرها، کشاورزی دقیق را از یک ایده‌آل به واقعیت تبدیل می‌کند.

ما همچنین می‌توانیم راه‌حل‌های متنوعی برای

۱. کنتور دستی برای کیفیت آب چند پارامتری

۲. سیستم شناور شناور برای کیفیت آب چند پارامتری

۳. برس تمیزکننده خودکار برای حسگر آب چند پارامتری

۴. مجموعه کامل سرورها و ماژول بی‌سیم نرم‌افزاری، پشتیبانی از RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWAN

برای حسگر آب بیشتر اطلاعات،

لطفا با شرکت فناوری هونده تماس بگیرید.

Email: info@hondetech.com

وب‌سایت شرکت:www.hondetechco.com

تلفن: +86-15210548582