Пищната зелена маруля вирее в хранителен разтвор в резервоари за култивиране, всички контролирани от няколко тихо работещи сензора за качество на водата.
В университетска лаборатория в провинция Дзянсу, партида маруля расте енергично без почва, благодарение на интелигентна хидропонна система за мониторинг, базирана на теснолентова IoT технология. Изследователят Джан Дзин обясни, че системата използва множество сензори за качество на водата, за да наблюдава параметрите на хранителния разтвор в реално време, комбинирани с методи за размит контрол, за да регулира автоматично качеството на водата според нуждите на културата.
С все по-широкото разпространение на хидропонната технология, тези незабележими сензори за качеството на водата играят все по-важна роля. От професионални изследователски институции до обикновени домакинства, интелигентните хидропонни системи тихо трансформират традиционните методи на земеделие.
01 Съвременно състояние на хидропонните технологии
В сравнение с традиционното обработване на почвата, хидропониката позволява по-бърз растеж на културите и намалява проблемите с вредителите. Тъй като културите непрекъснато абсорбират хранителни вещества от хранителния разтвор, е важно да се следят параметрите на качеството на водата в хидропонния хранителен разтвор своевременно и точно и да се попълват хранителните вещества, когато е необходимо.
През последните години, с развитието на сензорните технологии и намаляването на разходите, интелигентните хидропонни системи започнаха да се преместват от изследователските институции към обикновените домакинства.
Типичната интелигентна хидропонна система обикновено се състои от три основни компонента: сензори, контролери и изпълнителни механизми.
Сред тях сензорите са отговорни за събирането на различни параметри за качеството на водата, служейки като „очи“ и „уши“ на системата. Тяхната точност и стабилност директно определят успеха или неуспеха на цялата хидропонна система.
02 Подробен преглед на основните сензори
pH сензори
Стойността на pH е от решаващо значение за растежа на културите в хидропониката. Както всеки, занимаващ се с аквакултури, знае, оптималният диапазон на pH за водните басейни е между 7,5-8,5.
Сензорите за pH качество на водата откриват концентрацията на водородни йони в измерваните вещества и я преобразуват в съответните използваеми изходни сигнали.
H+ йоните в разтвора взаимодействат с електрода на сензора, за да генерират сигнал на напрежение, а величината на напрежението е пропорционална на концентрацията на H+. Чрез измерване на сигнала на напрежението може да се получи съответната pH стойност на разтвора.
Специализирани pH сензори, предназначени за хидропонни приложения, се предлагат в търговската мрежа, като например автоматични хидропонни pH сензори, поддържащи стандартни комуникационни протоколи, с диапазони на измерване от 0-14,00 pH и резолюция до 0,01 pH, което позволява прецизен мониторинг и контрол.
Сензори за разтворен кислород
Разтвореният кислород е ключов фактор за здравословния растеж на корените при хидропонните култури. Водните басейни, които не са замърсени с вещества, консумиращи кислород, поддържат разтворения кислород на нива на насищане.
Сензорите за разтворен кислород измерват количеството кислород, разтворен във вода.
Кислородните молекули от измервания разтвор проникват през селективната мембрана на сензора и претърпяват съответните редукционни или окислителни реакции на вътрешния катод и анод, като едновременно генерират токови сигнали. Големината на тока е пропорционална на концентрацията на разтворен кислород.
Професионалните сензори за разтворен кислород се предлагат в различни дизайни: някои са способни да издържат на тежки условия на околната среда, като същевременно осигуряват отлична точност; други са оптимизирани за време на реакция, подходящи за точкови проверки и аналитични приложения.
Сензори за йонна концентрация
Сензорите за концентрация на йони са ключово оборудване за наблюдение на състава на хранителния разтвор. Концентрациите на специфични йони, като нитрати, амоний и хлорид, пряко влияят върху растежа на културите.
Например, специализирани сензори за амониеви йони могат да измерват съдържанието на амоний в естествени води, повърхностни води, подземни води и различни селскостопански приложения.
Патент за сензор за концентрация на йони в хидропонен разтвор от аграрен университет интегрира йонни електроди, температурни сензори и pH сензори, което позволява бързо разбиране на промените в концентрацията на йони, температурните колебания и промените в pH в хидропонни разтвори.
Сензори за електрическа проводимост (EC)
Електрическата проводимост е ключов индикатор, измерващ общата концентрация на йони в хранителния разтвор, който директно отразява нивото на плодородие на хранителния разтвор.
Автоматичните EC предаватели, специално проектирани за напояване в селското стопанство и хидропоника, предлагат диапазони на измерване до 0-4000 µS/cm, поддържат стандартни изходни протоколи, могат да се свързват с дозиращи помпи/вентили и да управляват превключватели на помпи/вентили.
Сензори за температура и мътност
Температурата влияе върху растежа на корените на културите и метаболитната активност, докато мътността отразява количеството суспендирани частици в хранителния разтвор.
В проекти за интелигентни хидропонни резервоари за оранжерии, разработчиците могат да използват високопрецизни цифрови модули за сензори за температура и влажност, с типична температурна точност от ±0,3 ℃ и резолюция от 0,01 ℃.
Специализирани сензори за мътност могат да се използват с многопараметрични инструменти за наблюдение на нивото на мътност на хранителните разтвори.
03 Интегрирани приложения в интелигентни системи
Данните от отделните сензори често са недостатъчни, за да отразят цялостно цялата хидропонна среда, което прави мултисензорното сливане нарастваща тенденция в интелигентните хидропонни системи.
Многопараметричните сонди с рентабилни конструкции могат лесно да се интегрират със системи за управление и телеметрични системи, подходящи за дългосрочно внедряване.
Изследователски екипи са разработили интелигентни системи за мониторинг на хидропоника, базирани на IoT, които използват интерфейси за мобилни приложения за наблюдение в реално време на параметрите на хидропонната среда, комбинирани с интелигентни методи за контрол за регулиране на параметрите на качеството на водата в хранителния разтвор въз основа на оперативния опит и нуждите на културите.
Резултатите от тестовете показват, че когато такива системи регулират хранителни разтвори, ключови параметри като pH и електрическа проводимост могат да поддържат стабилни предварително зададени стойности в разумни срокове.
04 Технически предизвикателства и бъдещи тенденции
Въпреки че технологията на хидропонните сензори е постигнала значителен напредък, остават няколко предизвикателства. Дългосрочната стабилност, способността за предотвратяване на замърсяване и честотата на калибриране на сензорите са основни проблеми в практическите приложения.
Особено йонно-селективните електроди са податливи на смущения от други йони и изискват редовно калибриране.
Бъдещите хидропонни сензори ще се развиват към многофункционалност, интелигентност и намаляване на разходите.
Усъвършенстваните сензорни системи вече позволяват високоефективно измерване на различни параметри, включително хлорофил, пигменти, флуоресценция, мътност и други.
Междувременно, с развитието на проекти с отворен код, бариерите за навлизане на интелигентни хидропонни системи намаляват, което позволява на повече хора да участват в тази селскостопанска трансформация.
Днес все повече градски жители започват да експериментират с домашна хидропоника. На балконите на жилищни сгради в различни градове, листните зеленчуци растат енергично в интелигентни хидропонни резервоари, базирани на популярни микроконтролерни платформи.
„Сензорите за качество на водата са в основата на хидропонните системи – те са като „вкусовите рецептори“ на растенията, които ни казват кои хранителни вещества се нуждаят от корекция“, описа ентусиаст.
Непрекъснатите пробиви в сензорните технологии превръщат прецизното земеделие от идеал в реалност.
Можем да предложим и разнообразни решения за
1. Ръчен измервателен уред за многопараметрично качество на водата
2. Система с плаващи буи за многопараметрично качество на водата
3. Четка за автоматично почистване на многопараметричен сензор за вода
4. Пълен комплект сървъри и софтуерен безжичен модул, поддържа RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWAN
За повече сензор за вода информация,
Моля, свържете се с Honde Technology Co., LTD.
Email: info@hondetech.com
Уебсайт на компанията:www.hondetechco.com
Тел.: +86-15210548582
Време на публикуване: 07 ноември 2025 г.