Sve ograničeniji zemljišni i vodni resursi inspirisali su razvoj precizne poljoprivrede, što je upotreba tehnologije daljinskog otkrivanja za praćenje podataka o životnoj sredini o vazduhu i tlu u realnom vremenu kako bi se optimizovala proizvodnja useva. Maksimiziranje održivosti takve tehnologije je ključno za pravilno upravljanje životnom sredinom i smanjenje troškova.
Sada, u studiji koja je nedavno objavljena u Advanced Sustainable Sistems, istraživači sa Univerziteta u Osaki razvili su bežično napajanu tehnologiju za detekciju vlage u tlu koja je u velikoj meri biorazgradiva. Ovaj rad je važna prekretnica u otklanjanju preostalih tehničkih uskih grla u preciznoj poljoprivredi, kao što je bezbedno odlaganje korišćenih senzorskih uređaja.
Sa rastućom globalnom populacijom, imperativ je optimizovati poljoprivrednu proizvodnju, a minimizirati korišćenje zemljišta i vode. Precizna poljoprivreda ima za cilj da zadovolji ove konfliktne potrebe korišćenjem senzorskih mreža za prikupljanje informacija o životnoj sredini za pravilnu alokaciju resursa za useve kada i gde su ti resursi potrebni.
Dronovi i sateliti mogu da shvate mnogo informacija, ali nisu idealni za određivanje nivoa vlažnosti i vlage u zemljištu. Za optimalno prikupljanje podataka, uređaji za detekciju vlage moraju biti instalirani na nivou tla sa velikom gustinom. Ako senzori nisu biorazgradivi, moraju se prikupiti na kraju njihovog radnog veka, što može biti radno intenzivno, što ih čini nepraktičnim. Postizanje elektronske funkcionalnosti i biorazgradljivosti u jednoj tehnologiji je cilj ovog rada.
„Naš sistem se sastoji od nekoliko senzora, bežičnog napajanja i termalne kamere za prikupljanje i prenos podataka o senzorima i lokaciji“, objašnjava Takaaki Kasuga, vodeći autor studije. „Komponente u tlu su u velikoj meri ekološki prihvatljive; sastavljene od podloge od nanopapira, prirodnog zaštitnog premaza od voska, ugljeničnog grejača i limenih provodnih linija.
Osnova tehnologije je da efikasnost bežičnog prenosa energije do senzora odgovara temperaturi grejača senzora i sadržaju vlage u okolnom zemljištu. Na primer, pri optimizovanim pozicijama i uglovima senzora na glatkom tlu, povećanje sadržaja vlage u zemljištu sa 5% na 30% smanjuje efikasnost prenosa sa ~46% na ~3%. Termalna kamera zatim snima slike područja kako bi istovremeno prikupila podatke o sadržaju vlage u tlu i podatke o lokaciji senzora. Na kraju sezone useva, senzori se mogu obraditi u zemljište radi biorazgradnje.
„Uspešno smo vizuelizovali područja deficita vlage u tlu korišćenjem 12 senzora u demonstracionom polju od 0,4 metra sa 0,6 metara“, kaže Kasuga. „Dakle, naš sistem radi na visokoj gustini senzora potrebnim za preciznu poljoprivredu.“
Ovaj rad ima potencijal da optimizuje preciznu poljoprivredu za svet sa sve ograničenijim resursima. Maksimiziranje performansi istraživačke tehnologije u neidealnim uslovima (kao što su nepravilni položaji senzora i uglovi na grubom tlu), a možda i za druge metrike životne sredine zemljišta osim nivoa vlage u zemljištu, moglo bi olakšati široko usvajanje od strane globalne poljoprivredne zajednice.
