1. Техникийн тодорхойлолт ба үндсэн чиг үүрэг
Хөрсний мэдрэгч нь хөрсний орчны үзүүлэлтүүдийг физик болон химийн аргаар бодит цаг хугацаанд хянадаг ухаалаг төхөөрөмж юм. Хяналтын үндсэн хэмжүүрүүд нь:
Усны хяналт: Усны хэмжээ (VWC), матрицын потенциал (кПа)
Физик ба химийн шинж чанар: Цахилгаан дамжуулах чанар (EC), рН, REDOX потенциал (ORP)
Шим тэжээлийн шинжилгээ: Азот, фосфор, кали (NPK) агууламж, органик бодисын агууламж
Термодинамик үзүүлэлтүүд: хөрсний температурын үзүүлэлт (0-100см градиент хэмжилт)
Биологийн үзүүлэлтүүд: Микробын идэвхжил (CO₂ амьсгалын хэмжээ)
Хоёрдугаарт, ерөнхий мэдрэгч технологийн шинжилгээ
Чийг мэдрэгч
TDR төрөл (цаг хугацааны долгионы тусгал хэмжилт): цахилгаан соронзон долгионы тархалтын хугацааг хэмжих (нарийвчлал ±1%, муж 0-100%)
FDR төрөл (давтамжийн домайн тусгал): Конденсаторын нэвтрүүлэх чадварыг илрүүлэх (бага өртөгтэй, тогтмол тохируулга хийх шаардлагатай)
Нейтрон датчик: Устөрөгчөөр зохицуулсан нейтроны тоо (лабораторийн түвшний нарийвчлал, цацрагийн зөвшөөрөл шаардлагатай)
Олон параметрийн нийлмэл датчик
5-ын 1 мэдрэгч: Чийг +EC+ температур +рН+ Азот (IP68 хамгаалалт, давсны шүлтлэг зэврэлтээс хамгаалах)
Спектроскоп мэдрэгч: Ойролцоох хэт улаан туяаны (NIR) органик бодисыг газар дээр нь илрүүлэх (илрүүлэх хязгаар 0.5%)
Технологийн шинэ нээлт
Нүүрстөрөгчийн нано хоолойн электрод: EC хэмжилтийн нарийвчлал 1μS/см хүртэл
Бичил шингэний чип: Нитрат азотыг хурдан илрүүлэхэд 30 секунд зарцуулна
Гуравдугаарт, салбарын хэрэглээний хувилбарууд ба өгөгдлийн үнэ цэнэ
1. Ухаалаг хөдөө аж ахуйн нарийн менежмент (АНУ, Айова дахь эрдэнэ шишийн талбай)
Байршуулах схем:
10 га тутамд нэг профайл хянах станц (20/50/100см гурван түвшний)
Утасгүй сүлжээ (LoRaWAN, дамжуулах зай 3км)
Ухаалаг шийдвэр:
Усалгааны гох: 40см гүнд VWC<18% байх үед дуслын усалгааг эхлүүлнэ.
Хувьсах бордоо: Азотын хэрэглээний динамик тохируулга нь EC-ийн ±20% -ийн утгын зөрүүг үндэслэнэ.
Үр ашгийн өгөгдөл:
Усны хэмнэлт 28%, азотын ашиглалт 35% нэмэгджээ.
Нэг га-гаас 0.8 тонн эрдэнэ шишийн өсөлт
2. Цөлжилтийн хяналтын мониторинг (Сахарын захын экологийн нөхөн сэргээлтийн төсөл)
Мэдрэгчийн массив:
Усны хүснэгтийн хяналт (пьезорезисттив, 0-10МПа муж)
Давсны урд хяналт (1 мм электродын зайтай өндөр нягтралтай EC датчик)
Эрт анхааруулах загвар:
Цөлжилтийн индекс =0.4×(EC>4dS/m)+0.3×(органик бодис <0.6%)+0.3×(усны агууламж <5%)
Засаглалын нөлөө:
Ургамлын бүрхэвч 12% -иас 37% хүртэл нэмэгдэв.
гадаргын давсжилтыг 62%-иар бууруулсан
3. Геологийн гамшгийн сэрэмжлүүлэг (Японы Шизүока муж, хөрсний гулсалтыг хянах сүлжээ)
Хяналтын систем:
Дотор налуу: нүхний усны даралт мэдрэгч (0-200кПа хүрээ)
Гадаргуугийн шилжилт: MEMS дипметр (нарийвчлал 0.001°)
Эрт анхааруулах алгоритм:
Чухал хур тунадас: хөрсний ханалт >85%, цагийн хур тунадас >30мм
Нүүлгэн шилжүүлэх хурд: 3 цаг дараалан > 5мм/ц улаан дохиололыг идэвхжүүлнэ
Хэрэгжилтийн үр дүн:
2021 онд гурван удаа хөрсний гулгалт үүсэхийг анхааруулсан
Яаралтай тусламжийн цагийг 15 минут болгон бууруулсан
4. Бохирдсон талбайн нөхөн сэргээлт (Германы Рурын аж үйлдвэрийн бүсэд хүнд металлын эмчилгээ)
Илрүүлэх схем:
XRF Флюресцент мэдрэгч: Хар тугалга/кадми/Арсеникийг газар дээр нь илрүүлэх (ppm нарийвчлал)
REDOX боломжит гинжин хэлхээ: Био нөхөн сэргээх үйл явцыг хянах
Ухаалаг удирдлага:
Хүнцлийн концентраци 50 ppm-ээс доош унах үед фиторемедиацийг идэвхжүүлдэг
Потенциал > 200 мВ бол электрон донорын тарилга нь бичил биетний задралыг дэмждэг.
Засаглалын өгөгдөл:
Хар тугалгын бохирдол 92%-иар буурсан
Засварын мөчлөг 40%-иар буурсан
4. Технологийн хувьслын чиг хандлага
Жижигрүүлэх ба массив
Нано утас мэдрэгч (<100нм диаметртэй) нь нэг ургамлын үндэсийн бүсийн хяналтыг идэвхжүүлдэг
Уян электрон арьс (300% сунадаг) Хөрсний хэв гажилтанд дасан зохицдог
Multimodal perceptual fusion
Акустик долгион ба цахилгаан дамжуулалтаар хөрсний бүтэц урвуу
Ус дамжуулах чанарыг дулааны импульсийн аргаар хэмжих (нарийвчлал ±5%)
AI нь ухаалаг аналитикийг удирддаг
Хувиралт мэдрэлийн сүлжээ нь хөрсний төрлийг тодорхойлдог (98% нарийвчлалтай)
Дижитал ихрүүд шим тэжээлийн шилжилтийг дуурайдаг
5. Хэрэглээний ердийн тохиолдол: Зүүн хойд Хятад дахь хар газрыг хамгаалах төсөл
Хяналтын сүлжээ:
100,000 иж бүрдэл мэдрэгч нь 5 сая акр тариалангийн талбайг хамардаг
Хөрсний 0-50 см давхаргад “чийгшил, үржил шим, нягтрал”-ын 3D мэдээллийн санг бий болгосон.
Хамгаалалтын бодлого:
Органик бодис 3% -иас бага байвал сүрэлийг гүн эргүүлэх шаардлагатай
Хөрсний нягтрал > 1.35г/см³ нь хөрсний хөрсний үйл ажиллагааг идэвхжүүлдэг
Хэрэгжилтийн үр дүн:
Хар хөрсний давхаргын алдагдлын хэмжээ 76 хувиар буурсан.
Шар буурцгийн дундаж ургац 21%-иар өссөн.
Нүүрстөрөгчийн агуулах жилд 0.8 тонн/га-аар нэмэгджээ
Дүгнэлт
"Эмпирик ферм"-ээс "өгөгдлийн аж ахуй" хүртэл хөрсний мэдрэгч нь хүний газартай харилцах арга барилыг өөрчилж байна. MEMS процесс болон Internet of Things технологийг гүн гүнзгий нэгтгэснээр хөрсний мониторинг нь нано хэмжээст орон зайн нарийвчлал, минутын түвшний цаг хугацааны хариу үйлдэл зэрэгт ирээдүйд амжилтанд хүрэх болно. Дэлхийн хүнсний аюулгүй байдал, экологийн доройтол зэрэг сорилтуудын хариуд эдгээр гүнд булагдсан "чимээгүй харуулууд" нь үндсэн мэдээллийн дэмжлэгийг үргэлжлүүлэн өгч, дэлхийн гадаргуугийн системийг ухаалаг удирдлага, хяналтад байлгах болно.
Шуудангийн цаг: 2025 оны 2-р сарын 17