1. Техникийн тодорхойлолт ба үндсэн функцууд
Хөрсний мэдрэгч нь хөрсний орчны параметрүүдийг физик эсвэл химийн аргаар бодит цаг хугацаанд хянадаг ухаалаг төхөөрөмж юм. Үүний үндсэн хяналтын хэмжээсүүд нь:
Усны хяналт: Эзлэхүүний усны агууламж (VWC), матрицын потенциал (кПа)
Физик ба химийн шинж чанарууд: Цахилгаан дамжуулах чанар (EC), рН, redox потенциал (ORP)
Шим тэжээлийн шинжилгээ: Азот, фосфор ба калийн (NPK) агууламж, органик бодисын агууламж
Термодинамикийн параметрүүд: хөрсний температурын профайл (0-100см градиентийн хэмжилт)
Биологийн үзүүлэлтүүд: Бичил биетний идэвхжил (CO₂ амьсгалын хурд)
Хоёрдугаарт, гол урсгалын мэдрэгч технологийн шинжилгээ
Чийг мэдрэгч
TDR төрөл (цаг хугацааны домэйн тусгал хэмжилт): цахилгаан соронзон долгионы тархалтын хугацааны хэмжилт (нарийвчлал ±1%, хүрээ 0-100%)
FDR төрөл (давтамжийн домэйн тусгал): Конденсаторын диэлектрик нэвчилтийг илрүүлэх (бага өртөгтэй, тогтмол тохируулга шаардлагатай)
Нейтрон датчик: Устөрөгчийн хяналттай нейтроны тоо (лабораторийн түвшний нарийвчлал, цацрагийн зөвшөөрөл шаардлагатай)
Олон параметртэй нийлмэл датчик
5-in-1 мэдрэгч: Чийгшил +EC+ температур +рН+ Азот (IP68 хамгаалалт, давс-шүлтийн зэврэлтэнд тэсвэртэй)
Спектроскопийн мэдрэгч: Органик бодисын ойролцоох хэт улаан туяаны (NIR) илрүүлэлт (илрүүлэлтийн хязгаар 0.5%)
Технологийн шинэ нээлт
Нүүрстөрөгчийн нано хоолойн электрод: EC хэмжилтийн нарийвчлал нь 1μS/cm хүртэл
Микрофлюидик чип: Нитратын азотыг хурдан илрүүлэхэд 30 секунд
Гуравдугаарт, салбарын хэрэглээний хувилбарууд болон өгөгдлийн үнэ цэнэ
1. Ухаалаг хөдөө аж ахуйн нарийн менежмент (АНУ-ын Айова мужийн эрдэнэ шишийн талбай)
Байршуулалтын схем:
10 га тутамд нэг профайлын хяналтын станц (20/50/100см гурван түвшний)
Утасгүй сүлжээ (LoRaWAN, дамжуулах зай 3 км)
Ухаалаг шийдвэр:
Усжуулалтын горим: 40 см-ийн гүнд VWC <18% байх үед дуслын усалгааг эхлүүлнэ үү
Хувьсах бордоо: ±20% -ийн EC утгын зөрүү дээр үндэслэн азотын хэрэглээний динамик тохируулга
Тэтгэмжийн мэдээлэл:
Усны хэмнэлт 28%, азотын хэрэглээний түвшин 35%-иар нэмэгдсэн
Нэг га-д ногдох эрдэнэ шишийн ургац 0.8 тонноор нэмэгдсэн
2. Цөлжилтийн хяналтыг хянах (Сахарын захын экологийн нөхөн сэргээлтийн төсөл)
Мэдрэгчийн массив:
Усны түвшний хяналт (пьезорезистив, 0-10MPa хүрээ)
Давсны урд талын хяналт (1мм электродын зайтай өндөр нягтралтай EC датчик)
Эрт сэрэмжлүүлгийн загвар:
Цөлжилтийн индекс =0.4×(EC>4dS/m)+0.3×(органик бодис <0.6%)+0.3×(усны агууламж <5%)
Засаглалын нөлөө:
Ургамлын бүрхэлт 12%-иас 37% болж нэмэгдсэн
Гадаргуугийн давсжилт 62%-иар буурсан
3. Геологийн гамшгийн сэрэмжлүүлэг (Шизуока муж, Японы хөрсний гулсалтын хяналтын сүлжээ)
Хяналтын систем:
Дотор налуу: нүх сүвний усны даралтын мэдрэгч (0-200кПа хүрээ)
Гадаргуугийн шилжилт: MEMS диафрагм (нягтрал 0.001°)
Эрт сэрэмжлүүлгийн алгоритм:
Хур тунадасны чухал хэмжээ: хөрсний ханалт >85% ба цагийн хур тунадас >30 мм
Нүүлгэлтийн хурд: дараалсан 3 цаг >5мм/цаг улаан дохиолол асаана
Хэрэгжилтийн үр дүн:
2021 онд гурван удаагийн хөрсний гулсалтыг амжилттай анхааруулсан
Яаралтай тусламжийн хугацааг 15 минут болгон бууруулсан
4. Бохирдсон газрыг нөхөн сэргээх (Германы Рурын аж үйлдвэрийн бүсэд хүнд металлын боловсруулалт)
Илрүүлэлтийн схем:
XRF флуоресценцийн мэдрэгч: Хар тугалга/кадми/хүнцэл in situation (ppm нарийвчлал)
REDOX потенциалын гинжин хэлхээ: Био нөхөн сэргээлтийн үйл явцыг хянах
Ухаалаг удирдлага:
Хүнцлийн агууламж 50ppm-ээс доош унасан үед фиторемедиация идэвхждэг.
Потенциал >200мВ үед электрон донорыг тариулах нь бичил биетний задралыг дэмждэг
Засаглалын мэдээлэл:
Хар тугалганы бохирдлыг 92%-иар бууруулсан
Засварын мөчлөг 40%-иар буурсан
4. Технологийн хувьслын чиг хандлага
Миниатюрчлал ба массив
Нано утас мэдрэгч (диаметр нь <100нм) нь ургамлын ганц үндэсний бүсийг хянах боломжийг олгодог
Уян хатан электрон арьс (300% сунадаг) Хөрсний хэв гажилтад дасан зохицдог
Олон төрлийн ойлголтын нэгдэл
Акустик долгион ба цахилгаан дамжуулах чадварын нөлөөгөөр хөрсний бүтэц урвуу байна
Ус дамжуулах чадварыг хэмжих дулааны импульсийн арга (нарийвчлал ±5%)
Хиймэл оюун ухаант аналитикийг удирддаг
Эргэлдэх мэдрэлийн сүлжээ нь хөрсний төрлийг тодорхойлдог (98% нарийвчлалтай)
Дижитал ихрүүд шим тэжээлийн шилжилтийг дуурайдаг
5. Хэрэглээний ердийн тохиолдлууд: Зүүн хойд Хятадын хар арьстнуудын газрыг хамгаалах төсөл
Хяналтын сүлжээ:
100,000 багц мэдрэгч нь 5 сая акр газар тариалангийн газрыг хамардаг
0-50 см хөрсний давхаргын “чийгшил, үржил шим, нягтрал”-ын 3 хэмжээст мэдээллийн санг бий болгосон.
Хамгаалалтын бодлого:
Органик бодис <3% үед сүрлийг гүн эргүүлэх шаардлагатай
Хөрсний нягтрал >1.35г/см³ нь хөрсний хөрс хучих ажиллагааг идэвхжүүлдэг
Хэрэгжилтийн үр дүн:
Хар хөрсний давхаргын алдагдлын хэмжээ 76%-иар буурсан.
Шар буурцгийн нэг му тутамд ногдох дундаж ургац 21%-иар өссөн
Нүүрстөрөгчийн агуулах жилд 0.8 тонн/га-аар нэмэгдсэн
Дүгнэлт
"Эмпирик газар тариалан"-аас "өгөгдөл газар тариалан" хүртэл хөрсний мэдрэгч нь хүмүүсийн газартай харилцах арга барилыг өөрчилж байна. MEMS процесс болон Интернетийн Эд зүйлсийн технологийн гүнзгий интеграцчилалтайгаар хөрсний хяналт нь ирээдүйд нано хэмжээний орон зайн нягтрал болон минутын түвшний хариу үйлдэлд нээлт хийх болно. Дэлхийн хүнсний аюулгүй байдал, экологийн доройтол зэрэг сорилтуудад хариу үйлдэл үзүүлэхийн тулд эдгээр гүн гүнзгий булагдсан "чимээгүй харуулууд" нь гол өгөгдлийн дэмжлэгийг үргэлжлүүлэн үзүүлж, дэлхийн гадаргын системийн ухаалаг удирдлага, хяналтыг дэмжих болно.
Нийтэлсэн цаг: 2025 оны 2-р сарын 17