Като важна зона за засаждане на култури, напояването и управлението на нивото на водата в оризовите полета играят жизненоважна роля за качеството и добива на ориз. С развитието на съвременното земеделие, ефективното използване и управление на водните ресурси се превърна в ключова задача. Капацитивните нивомери постепенно се превърнаха в идеален избор за наблюдение на нивото на водата в оризовите полета, благодарение на високата си прецизност, стабилност и издръжливост. Тази статия ще обсъди принципа на работа, предимствата на приложението, практическите случаи и перспективите за развитие на капацитивните нивомери за оризови полета.
1. Принцип на работа на капацитивен нивомер
Принципът на работа на капацитивния нивомер се основава на промяната на капацитета. Когато нивото на течността се промени, съответната диелектрична константа на течността влияе върху капацитета на кондензатора, като по този начин се осъществява измерването на нивото на течността. Конкретните стъпки са следните:
Структура на кондензатора: Капацитивният нивомер обикновено се състои от два електрода, единият от които е сондата, а другият е обикновено заземяващият проводник или самият контейнер.
Промяна на диелектричната константа: Промяната на нивото на течността ще доведе до промяна на средата между електродите. Когато нивото на течността се повиши или понижи, диелектричната константа около електрода (например диелектричната константа на въздуха е 1, а диелектричната константа на водата е около 80) се променя.
Измерване на капацитет: Нивомерът непрекъснато следи промяната на капацитета през веригата и след това я преобразува в числов изход на нивото на течността.
Изходен сигнал: Нивомерът обикновено предава измерената стойност на нивото на течността към системата за управление или дисплея чрез аналогов сигнал (като 4-20mA) или цифров сигнал (като RS485).
2. Характеристики на капацитивен нивомер за оризови полета
Проектирането и приложението на капацитивни нивомери за оризови полета отчитат особеностите на средата на оризовите полета. Неговите характеристики се отразяват главно в следните аспекти:
Силна способност за предотвратяване на смущения: Средата в оризовото поле е сложна и капацитивният нивомер обикновено използва схеми за предотвратяване на смущения при проектирането си, за да осигури висока стабилност при влажност и климатични промени.
Високопрецизно измерване: Капацитивният нивомер може да осигури точност на измерване на нивото на водата до милиметър, което е подходящо за фино управление на напояването и водните ресурси.
Устойчиви на корозия материали: В оризовите полета нивомерът трябва да е устойчив на корозия от вода, почва и други химикали, така че сондата обикновено е изработена от устойчиви на корозия материали (като неръждаема стомана, пластмаса и др.).
Лесен за инсталиране и поддръжка: Капацитивният нивомер е с опростен дизайн, не заема много място за инсталиране и е сравнително лесен за поддръжка, което го прави подходящ за употреба в селски райони.
Функция за дистанционно наблюдение: Много капацитивни нивомери за оризови полета са оборудвани с модули за безжична комуникация, които могат да осъществяват дистанционно наблюдение и управление на данни и да подобрят нивото на интелигентност при управление на напояването.
3. Предимства на приложението на капацитивни нивомери за оризови полета
Управление на водните ресурси: Чрез наблюдение в реално време на нивото на водата в оризовите полета, фермерите могат точно да преценят нуждите от напояване, да намалят разхищението на вода и да подобрят ефективността на използването на водата.
Увеличаване на добивите: Научното управление на нивото на водата може да насърчи растежа и развитието на ориза, да осигури адекватно водоснабдяване и да избегне намаляване на производството, причинено от недостиг на вода или натрупване на вода.
Интелигентно земеделие: Комбинирайки сензорната технология и Интернет на нещата, капацитивните нивомери могат да бъдат включени в цялостната система за управление на селското стопанство, за да се формира интелигентно решение за напояване и да се постигне прецизно земеделие.
Вземане на решения, подкрепени от данни: Чрез дългосрочен мониторинг и анализ на данните за нивото на водата, фермерите и селскостопанските мениджъри могат да вземат по-научни решения, да оптимизират методите и времето за земеделие и да подобрят цялостното ниво на управление на селското стопанство.
4. Реални случаи
Случай 1: Управление на нивото на водата в оризово поле във Виетнам
В оризово поле във Виетнам, фермерите традиционно разчитат на ръчни проверки на нивото на водата за напояване. Този метод е неефективен и податлив на грешки поради субективна преценка. За да подобрят ефективността на използването на водните ресурси, фермерите решиха да въведат капацитивни нивомери като оборудване за наблюдение на нивото на водата.
След инсталирането на капацитивния нивомер, фермерите могат да следят нивото на водата в оризищата в реално време и да получават данни за нивото на водата по всяко време чрез безжична връзка с мобилни телефони и компютри. Когато нивото на течността е по-ниско от зададената стойност, системата автоматично напомня на фермерите да поливат. Чрез това интелигентно решение фермерите значително са намалили разхищението на вода и са увеличили производството на ориз с 10%.
Случай 2: Интелигентна напоителна система за оризови полета в Мианмар
Голяма ферма в Мианмар въведе капацитивен нивомер и го комбинира с други сензори, за да образува интелигентна система за управление на напояването. Тази система автоматично регулира количеството вода за напояване, като следи точно данни като ниво на водата, влажност на почвата и температура.
В пилотния проект на фермата, капацитивният нивомер е отчел повишаването на температурата и намаляването на почвената влажност, а системата автоматично е стартирала напояване, за да гарантира, че оризовите полета получават достатъчно вода през сухия период. В резултат на това цикълът на растеж на ориза е съкратен, успешно са постигнати множество сортове в рамките на един сезон, а общият добив на фермата се е увеличил с 15%.
Случай 3: База за разсад от ориз в Индонезия
В база за разсад на ориз в Индонезия, за да се осигури стабилност на нивото на водата по време на етапа на покълване, управителят внедри капацитивен нивомер. Базата непрекъснато следи нивото на водата, комбинира оборудването със система за анализ на големи данни и редовно коригира стандарта за ниво на водата.
Чрез данни в реално време, мениджърите установиха, че твърде ниското ниво на водата ще повлияе на процента на оцеляване на разсада, докато твърде високото ниво на водата лесно ще доведе до болести и вредители. След няколко месеца на отстраняване на грешки и оптимизация, контролът на нивото на водата най-накрая беше постигнат точно, а процентът на успех на отглеждането на разсад се увеличи с 20%, което получи добри отзиви от пазара.
5. Перспективи за развитие
С непрекъснатото развитие на селскостопанските технологии, перспективите за приложение на капацитивните нивомери за оризови полета са широки. Бъдещата посока на развитие се отразява главно в следните аспекти:
Интелигентна интеграция: Интегрирайте капацитивни нивомери с други сензори (като сензори за температура и влажност, сензори за влажност на почвата и др.) в интелигентна платформа за управление на селското стопанство, за да постигнете по-цялостно наблюдение и управление.
Безжична комуникационна технология: С развитието на технологията „Интернет на нещата“, нивомерите ще използват по-широко безжична комуникационна технология, за да опростят инсталацията, да подобрят ефективността на предаване на данни и да осъществят дистанционно наблюдение.
Анализ и приложение на данни: Чрез съвременни технологии като големи данни и изкуствен интелект се извлича информация за релевантността на данните от измерванията на нивото на течностите, за да се осигури допълнителна подкрепа за вземане на решения в селскостопанското производство.
Непрекъснати технологични иновации: Производителите трябва непрекъснато да разработват нови материали и нови технологии, за да подобрят способността за защита от смущения, живота и точността на капацитивните нивомери, за да отговорят на нуждите на различни среди и потребители.
Заключение
Специализираните капацитивни нивомери за оризови полета играят все по-важна роля в съвременното земеделие. Приложението им за мониторинг на нивото на водата не само подобрява ефективността на използване на водните ресурси, но и осигурява ефективна техническа поддръжка за прецизно земеделие. С напредъка на науката и технологиите и напредъка в модернизацията на селското стопанство, капацитивните нивомери ще продължат да играят своите уникални предимства, за да подпомогнат устойчивото развитие на производството на ориз и да увеличат производството и доходите на земеделските производители.
Време на публикуване: 16 април 2025 г.