การเลือกเซ็นเซอร์ความชื้นในดินราคาประหยัด

คอลลีน โจเซฟสัน ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมไฟฟ้าและคอมพิวเตอร์ มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานตาครูซ ได้สร้างต้นแบบของแท็กความถี่วิทยุแบบพาสซีฟ ซึ่งสามารถฝังไว้ใต้ดินและสะท้อนคลื่นวิทยุจากเครื่องอ่านที่อยู่เหนือพื้นดินได้ ไม่ว่าจะถือโดยคน ถือโดยโดรน หรือติดตั้งบนยานพาหนะ เซ็นเซอร์นี้จะแจ้งให้เกษตรกรทราบปริมาณความชื้นในดิน โดยพิจารณาจากระยะเวลาที่คลื่นวิทยุเหล่านั้นเดินทาง
เป้าหมายของโจเซฟสันคือการส่งเสริมการใช้การสำรวจระยะไกลในการตัดสินใจด้านการชลประทาน
“แรงจูงใจหลักๆ คือการปรับปรุงความแม่นยำในการชลประทาน” โจเซฟสันกล่าว “งานวิจัยหลายทศวรรษแสดงให้เห็นว่าเมื่อคุณใช้ระบบชลประทานที่ใช้เซ็นเซอร์ คุณจะประหยัดน้ำและรักษาผลผลิตให้อยู่ในระดับสูงได้”
อย่างไรก็ตาม เครือข่ายเซ็นเซอร์ในปัจจุบันมีราคาแพง ต้องใช้แผงโซลาร์เซลล์ สายไฟ และการเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตซึ่งอาจมีค่าใช้จ่ายหลายพันดอลลาร์ต่อไซต์ตรวจสอบแต่ละแห่ง
ประเด็นสำคัญคือผู้อ่านจะต้องเดินผ่านไปใกล้ๆ กับแท็ก เธอประเมินว่าทีมของเธอสามารถทำให้แท็กทำงานได้ภายในระยะ 10 เมตรเหนือพื้นดิน และลึกลงไปใต้ดินเพียง 1 เมตร
โจเซฟสันและทีมของเธอได้สร้างต้นแบบของแท็กที่ประสบความสำเร็จ โดยเป็นกล่องที่มีขนาดประมาณกล่องรองเท้า ภายในบรรจุแท็กความถี่วิทยุที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ AA สองก้อน และเครื่องอ่านเหนือพื้นดิน
ด้วยทุนสนับสนุนจากมูลนิธิวิจัยอาหารและการเกษตร เธอวางแผนที่จะทำซ้ำการทดลองด้วยต้นแบบขนาดเล็กกว่าและผลิตต้นแบบหลายสิบชุด ซึ่งเพียงพอสำหรับการทดลองภาคสนามในฟาร์มที่บริหารจัดการเชิงพาณิชย์ เธอกล่าวว่าการทดลองจะเน้นผักใบเขียวและผลเบอร์รี่ เพราะเป็นพืชหลักในหุบเขาซาลินาสใกล้ซานตาครูซ
เป้าหมายหนึ่งคือการประเมินว่าสัญญาณจะเดินทางผ่านเรือนยอดไม้ร่มรื่นได้ดีเพียงใด ณ ขณะนี้ ที่สถานี พวกเขาได้ฝังแท็กไว้ใกล้กับสายน้ำหยดลึกถึง 2.5 ฟุต และกำลังได้รับค่าดินที่แม่นยำ
ผู้เชี่ยวชาญด้านการชลประทานในภาคตะวันตกเฉียงเหนือยกย่องแนวคิดดังกล่าว — การชลประทานแบบแม่นยำนั้นมีราคาแพงจริง — แต่ก็ยังมีคำถามมากมาย
เชต ดูโฟลต์ ผู้ปลูกพืชที่ใช้เครื่องมือชลประทานอัตโนมัติ ชอบแนวคิดนี้แต่ลังเลใจกับแรงงานที่จำเป็นในการนำเซ็นเซอร์มาไว้ใกล้กับแท็ก
“หากคุณต้องส่งใครหรือตัวคุณเองไป … คุณสามารถเสียบหัววัดดินได้ภายใน 10 วินาทีอย่างง่ายดายเช่นกัน” เขากล่าว
Troy Peters ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมระบบชีวภาพจากมหาวิทยาลัยแห่งรัฐวอชิงตัน ตั้งคำถามว่าประเภท ความหนาแน่น เนื้อสัมผัส และความขรุขระของดินส่งผลต่อการอ่านค่าอย่างไร และจำเป็นต้องปรับเทียบแต่ละตำแหน่งแยกกันหรือไม่
เซ็นเซอร์หลายร้อยตัวที่ติดตั้งและบำรุงรักษาโดยช่างเทคนิคของบริษัท สื่อสารผ่านวิทยุกับเครื่องรับเพียงตัวเดียวที่ใช้พลังงานจากแผงโซลาร์เซลล์ที่อยู่ห่างออกไปถึง 1,500 ฟุต ซึ่งจะส่งข้อมูลไปยังคลาวด์ อายุการใช้งานแบตเตอรี่ไม่ใช่ปัญหา เพราะช่างเทคนิคเหล่านี้จะไปตรวจสอบเซ็นเซอร์แต่ละตัวอย่างน้อยปีละครั้ง
ต้นแบบของโจเซฟสันย้อนกลับไปเมื่อ 30 ปีก่อน เบน สมิธ ผู้เชี่ยวชาญด้านการชลประทานทางเทคนิคของ Semios กล่าว เขาจำได้ว่ามีสายไฟโผล่ขึ้นมาฝังอยู่ ซึ่งคนงานจะเสียบเข้ากับเครื่องบันทึกข้อมูลแบบพกพา
เซ็นเซอร์ในปัจจุบันสามารถแยกข้อมูลด้านน้ำ โภชนาการ สภาพภูมิอากาศ แมลงศัตรูพืช และอื่นๆ ได้ ยกตัวอย่างเช่น เครื่องตรวจจับดินของบริษัทจะวัดค่าทุก 10 นาที ช่วยให้นักวิเคราะห์สามารถระบุแนวโน้มได้