เกษตรกรรมอัจฉริยะที่ยั่งยืนด้วยเซ็นเซอร์ความชื้นในดินที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ

ทรัพยากรที่ดินและน้ำที่จำกัดมากขึ้นได้กระตุ้นให้เกิดการพัฒนาเกษตรกรรมที่แม่นยำ ซึ่งใช้เทคโนโลยีการรับรู้ระยะไกลเพื่อตรวจสอบข้อมูลสิ่งแวดล้อมทางอากาศและดินแบบเรียลไทม์ เพื่อช่วยเพิ่มประสิทธิภาพผลผลิตพืชผลการเพิ่มความยั่งยืนสูงสุดของเทคโนโลยีดังกล่าวเป็นสิ่งสำคัญในการจัดการสิ่งแวดล้อมอย่างเหมาะสมและลดต้นทุน
ขณะนี้ในการศึกษาที่ตีพิมพ์เมื่อเร็ว ๆ นี้ในวารสาร Advanced Sustainable Systems นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยโอซาก้าได้พัฒนาเทคโนโลยีตรวจจับความชื้นในดินแบบไร้สายซึ่งสามารถย่อยสลายทางชีวภาพได้เป็นส่วนใหญ่งานนี้ถือเป็นก้าวสำคัญในการจัดการกับปัญหาคอขวดทางเทคนิคที่เหลืออยู่ในการเกษตรกรรมแบบแม่นยำ เช่น การกำจัดอุปกรณ์เซ็นเซอร์ที่ใช้แล้วอย่างปลอดภัย
เนื่องจากประชากรโลกมีจำนวนเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง การเพิ่มประสิทธิภาพผลผลิตทางการเกษตรและลดการใช้ที่ดินและน้ำจึงถือเป็นสิ่งสำคัญเกษตรกรรมที่แม่นยำมุ่งตอบสนองความต้องการที่ขัดแย้งกันเหล่านี้โดยใช้เครือข่ายเซ็นเซอร์เพื่อรวบรวมข้อมูลด้านสิ่งแวดล้อม เพื่อให้สามารถจัดสรรทรัพยากรอย่างเหมาะสมให้กับพื้นที่เกษตรกรรมได้ทุกที่ทุกเวลาที่ต้องการ
โดรนและดาวเทียมสามารถรวบรวมข้อมูลได้มากมาย แต่ไม่เหมาะสำหรับการระบุความชื้นในดินและระดับความชื้นเพื่อการรวบรวมข้อมูลที่เหมาะสมที่สุด ควรติดตั้งอุปกรณ์วัดความชื้นบนพื้นที่มีความหนาแน่นสูงหากเซ็นเซอร์ไม่สามารถย่อยสลายทางชีวภาพได้ จะต้องรวบรวมเซ็นเซอร์เมื่อสิ้นสุดอายุการใช้งาน ซึ่งอาจต้องใช้แรงงานเข้มข้นและใช้งานไม่ได้การบรรลุฟังก์ชันอิเล็กทรอนิกส์และความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพในเทคโนโลยีเดียวคือเป้าหมายของงานในปัจจุบัน
“ระบบของเรามีเซ็นเซอร์หลายตัว แหล่งจ่ายไฟไร้สาย และกล้องถ่ายภาพความร้อนเพื่อรวบรวมและส่งข้อมูลการตรวจจับและตำแหน่ง” ทาคาอากิ คาซูกะ ผู้เขียนหลักของการศึกษานี้อธิบาย“ส่วนประกอบในดินส่วนใหญ่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมและประกอบด้วยกระดาษนาโนสารตั้งต้น, สารเคลือบป้องกันขี้ผึ้งธรรมชาติ, เครื่องทำความร้อนคาร์บอน และลวดตัวนำดีบุก”
เทคโนโลยีนี้ขึ้นอยู่กับความจริงที่ว่าประสิทธิภาพของการถ่ายโอนพลังงานไร้สายไปยังเซ็นเซอร์นั้นสอดคล้องกับอุณหภูมิของเครื่องทำความร้อนเซ็นเซอร์และความชื้นของดินโดยรอบตัวอย่างเช่น เมื่อปรับตำแหน่งและมุมเซ็นเซอร์ให้เหมาะสมบนดินเรียบ การเพิ่มความชื้นในดินจาก 5% เป็น 30% จะลดประสิทธิภาพการส่งผ่านจาก ~46% เป็น ~3%จากนั้นกล้องถ่ายภาพความร้อนจะจับภาพของพื้นที่เพื่อรวบรวมความชื้นในดินและข้อมูลตำแหน่งของเซ็นเซอร์ไปพร้อมๆ กันเมื่อสิ้นสุดฤดูเก็บเกี่ยว เซ็นเซอร์สามารถฝังลงในดินเพื่อย่อยสลายทางชีวภาพได้
“เราประสบความสำเร็จในการถ่ายภาพพื้นที่ที่มีความชื้นในดินไม่เพียงพอโดยใช้เซ็นเซอร์ 12 ตัวในพื้นที่สาธิตขนาด 0.4 x 0.6 เมตร” Kasuga กล่าว“ด้วยเหตุนี้ ระบบของเราจึงสามารถรองรับเซ็นเซอร์ที่มีความหนาแน่นสูงซึ่งจำเป็นต่อการเกษตรที่แม่นยำ”
งานนี้มีศักยภาพในการเพิ่มประสิทธิภาพการเกษตรที่แม่นยำในโลกที่มีทรัพยากรจำกัดมากขึ้นการเพิ่มประสิทธิภาพสูงสุดของเทคโนโลยีของนักวิจัยภายใต้สภาวะที่ไม่เหมาะ เช่น ตำแหน่งเซ็นเซอร์ที่ไม่ดีและมุมลาดเอียงบนดินหยาบ และอาจเป็นตัวบ่งชี้อื่นๆ ของสภาพแวดล้อมในดินที่เกินระดับความชื้นในดิน อาจนำไปสู่การใช้เทคโนโลยีอย่างกว้างขวางโดยภาคเกษตรกรรมทั่วโลก ชุมชน.