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工廠傳感器能夠帶給人們哪些便利 遠端監測土壤剖面頂層土壤含水量的另一個有效方法是使用微波範圍(30厘米至1毫米)的輻射計

作者:小黑知識局

工廠傳感器能夠帶給人們哪些便利

遠端監測土壤剖面頂層土壤含水量的另一個有效方法是使用微波範圍(30厘米至1毫米)的輻射計。

由散射計和伽馬射線輻射計組成的遙感系統,以測定三個深度間隔——0至5、0至30和5至30厘米的土壤含水量。

本研究中的散射儀在P波段中傳輸電磁脈沖,而伽馬射線輻射計檢測輻射。這些波長的輻射對表面粗糙度和植被的敏感性很低。

通過對潮濕和幹燥的土壤樣本進行重量測量,以及現場時域反射測量傳感器,實作了土壤含水量的地面真相。

使用自動雷射系統直接進行表面粗糙度測量。這項研究報告說,由散射儀和伽馬射線輻射計确定的土壤含水量值與在0-5厘米深度采集的地面樣本的最佳相關性,沙子、沙質壤土和壤土的相關系數為0.9以上。

最近大規模估計地表和近地表土壤濕度的新方法是宇宙射線土壤濕度觀測系統。這個靜止的探測器位于地面上方時,測量土壤表面上方的宇宙射線中子。

在這個水準上,快中子的強度與幾厘米深的土壤水分含量成反比。傳感足迹範圍的半徑從120米到240米,而影響深度在幹燥土壤中限制在83厘米,在潮濕土壤中限制在15厘米。

快速中子強度因傳入的中子密度、大氣壓力、水蒸氣和周圍植被的時間變化而得到糾正。該儀器根據與影響範圍相同的原位土壤水傳感器的大量土壤水分讀數獲得的面積平均土壤水分進行校準。

重要的是要認識到,探針受到近地表濕氣的影響,如池塘、生物質和大氣水蒸氣。然而,如果對周圍的水源進行量化,讀數可以接受地調整。

報告說,基于探針周圍作物的測量葉面積指數的校正提供了土壤含水量估計,低于0.03立方米立方米的土壤水分含量估計,其足迹與探針影響的足迹相同。

由于其占地面積大,這些傳感器不太可能用于在現場規模上安排灌溉。然而,傳感器目前正在使用,通過對位于表面附近的各種原位傳感器進行校準和驗證,來改善土壤剖面頂層土壤水分含量的縮放。

傳感器網絡可能有助于克服表面土壤水測量的變異性,這是使用原位傳感器進行多點測量所固有的。

此外,傳感器網絡可以支援天氣或氣候預測,并為水文模型提供資料同化。在另一項工作中,在阻抗探頭的原位測試台上用GPS接收器校準了漫遊者。

研究結果表明,漫遊車可用于有效地将土壤濕度映射到0-5厘米的深度,并可用于确定空間尺度上的平均土壤濕度,以便進行衛星校準。

用于灌溉排程的植物傳感器可以分為兩大類;侵入性,與植物接觸;非侵入性,不接觸植物,但提供近端傳感測量。

入侵植物傳感器特别用于葡萄、果園等高價值作物的灌溉管理,在某些文化中,用于棉花灌溉排程。

水壓力是一個主要的減産因素。至少在過去30年裡,侵入性和非侵入性類型的植物傳感器都已開發,作為灌溉排程的工具。

研究人員和行業在某種程度上采用了基于植物的傳感器來監測植物水壓力和控制灌溉排程。侵入性植物傳感器的例子包括測量葉水勢的壓力炸彈,樹狀儀,樹狀圖和樹液流量計,傳感器需要一定程度的手動幹預、破壞性采樣,或将傳感器夾在植物上或插入組織中。

盡管繁瑣,但入侵型植物傳感器繼續用于葡萄園、棉花田和各種果園進行灌溉排程。

基于植物的灌溉排程的大多數進步都包括使用非侵入性植物傳感器。這種類型的傳感器包括輻射計、紅外溫度計、熱圖像和衛星圖像。

是以,部署傳感器和傳感技術具有多項優勢,包括預測性和預防性維護。它們不僅可以確定更快地傳輸測量數 據,還可以提高準确性,進而改善過程控制并增強資産健康狀況。新型傳感器能夠進行有線和無線傳輸,可從資産和過程提供實時,連續的資料饋送。這使主管人員可以更 全面地了解過程工廠。利用傳感器的企業比以往任何時候都更具連接配接性,安全性和靈活性。

參考文獻:

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[2] 設施農業能源網際網路智能預警理論:評述與展望[J]. 付學謙;楊菲菲;周亞中;魏中輝.農業工程學報,2021(21)

[3]智慧農業水田作物網絡化精準灌溉系統設計[J]. 魯旭濤;張麗娜;劉昊;智超群;李靜.農業工程學報,2021(17)

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