Új szenzorok és mérőeszközök a mezőgazdaságban

A precíziós mezőgazdaságban a méréstechnológia számos elemét alkalmazzák, amelyek lehetővé teszik a gazdák számára, hogy maximalizálják a hozamot és minimalizálják az erőforrások felhasználását. Az igen széles termékválasztékból most az ISARIA PRO Active és az ISARIA PRO Compact elnevezésű optikai növényérzékelőt mutatjuk be.

Az intelligens, precíziós mezőgazdaság kialakulásában, valamint továbbfejlődésében a méréstudomány alapvető feladatot tölt be. A méréstudomány (metrológia) igen összetett tárgykörébe minden beletartozik, ami a méréssel kapcsolatos, legyen az a mérési eljárás megtervezése, lefolytatása vagy az eredmények elemzése.

 

új szenzorok

 

Szenzor, érzékelő

A szenzor vagy érzékelő olyan elem, amely egy mérendő vagy jelzendő tulajdonságtól függő jelet szolgáltat. A mérendő tulajdonság és a jel egyaránt lehet fizikai, kémiai, biológiai stb. jellegű. A mérendő tulajdonság és a szenzor által szolgáltatott jel szükségszerűen egymásnak függvényei kell hogy legyenek. A szenzor legfontosabb jellemzője, hogy milyen kapcsolat jön létre a mérendő tulajdonság és a szolgáltatott jel között.

 

Mérőeszköz, mérőműszer

A mérőeszköz, illetve a mérőműszer önmagában vagy kiegészítő eszközökkel együtt egy anyag, egy tárgy, dolog, akár egy természeti jelenség adott tulajdonságának mérésére készített eszköz.

Az intelligens mezőgazdasági technológia öt legfontosabb mérésterületét és érzékelőit a következőkben foglaljuk össze.

 

Elektrokémiai érzékelők

A tápanyagok rendelkezésre állása fontos a növények és az állatok növekedéséhez és az egyéb élőlények fennmaradásához. A pH-érzékelők használata kritikus visszajelzést ad a talaj tápanyaghiányáról vagy a nemkívánt vegyi anyagok jelenlétéről.

 

Műholdas érzékelők

Igen elterjedt napjainkban a műholdas helymeghatározó rendszerek alkalmazása. A műholdak jeleit a földi rádiós korrekciós (RTK) rendszerekkel kiegészítve ±2 cm pontosságú helymeghatározás érhető el. Ezzel megvalósítható például a szántóföld művelésében az automatikus vezérlésű rendszerek használata, optimalizálhatóak a feladatok elvégzései, illetve ma már a növény- és állatállomány megfigyelése is elérhető műholdakon keresztül.

 

Mezőgazdasági hőmérsékletérzékelők

A hőmérséklet-érzékelők széles körű alkalmazása közismert. A hőmérséklet-érzékelők egyre nagyobb szerephez jutnak az összetett gépek vezérlésének szabályozásában, a gépállapot megfigyelésében, valamint a növényi és állati betegségek időbeli felismerésében stb.

 

Mezőgazdasági meteorológiai állomások

Ezek az állomások önálló egységek, amelyeket a termőföldek különböző pontjain helyeznek el. A meteorológiai állomások előre meghatározott időközönként mérnek és rögzítenek olyan információkat, mint például a levegő hőmérséklete, a talaj hőmérséklete különböző mélységekben, a csapadék és a levélnedvesség, a klorofilltartalom, a szélsebesség, a harmatpont-hőmérséklet, a szélirány, a relatív páratartalom, a napsugárzás és a légköri nyomás.

 

Intelligens fényképezőgépek és okostelefonok

A mezőgazdasági adatgyűjtő műholdak és – újabban – a drónok multispektrális képalkotó rendszerrel rendelkeznek. A termőterületen készített légi felvételek feldolgozása után növényspecifikus mutatók, paraméterek szolgáltatásával elősegítik a gazdaságosabb növénytermesztés megvalósítását, az állatállomány megfigyelését stb.

A mezőgazdaságban az okostelefonok alkalmazásával kezdődött el a digitális technika széles körű alkalmazása (1. kép). Az adatgyűjtés és a fotók készítése mellett a mezőgazdasági munkavégzést, a gépek üzemeltetését elősegíti az internetről letölthető szolgáltatást nyújtó „app”-ok, programok sokasága.

 

AFS Connect Steiger 500 típusjelzésű traktor vezetőfülkéje

  1. kép. AFS Connect Steiger 500 típusjelzésű traktor vezetőfülkéje (forrás: http://mediacentre.caseiheurope.com)

A mérőeszközökben a szenzorok integrálásának folyamata és újszerű felhasználása figyelhető meg.

 

Talajelemzés ISARIA optikai növényérzékelővel

A német Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG vállalat ISARIA márkanévvel készít a mezőgazdaság számára digitális mérőeszközöket. Termékválasztékukból az ISARIA PRO Active és az ISARIA PRO Compact elnevezésű optikai növényérzékelőt mutatjuk be. A két üzemi szenzor mérési módszerében különbözik egymástól (2. kép).

 

Optikai ISARIA növényérzékelők

  1. kép. Optikai ISARIA növényérzékelők: a, ISARIA PRO Active, b, ISARIA PRO Compact (forrás: www.isaria-digitalfarming.com)

 

Az ISARIA PRO Active növényérzékelő – mivel saját fényforrással rendelkezik – napfénytől függetlenül használható, ezért aktívnak nevezhető. Az érzékelőfejben négy, nagy teljesítményű LED infravörös tartományban bocsájt ki fényhullámokat, amelyeket a növényzet visszaver. Ezt a visszaverődést az érzékelő fejében lévő szenzor méri. A folyamat a napsugárzástól függetlenül működik, mert a zöld levél körülbelül hétszer annyi fénymennyiséget tükröz vissza infravörös tartományban, mint látható fény tartományban. A traktor első részén felszerelt függesztőszerkezeten két érzékelőfejet helyeznek el, amelyek függőlegesen lefelé mérnek (3. kép).

 

ISARI PRO Active jobb oldali mérőfeje

  1. kép. ISARIA PRO Active jobb oldali mérőfeje (forrás: www.isaria-digitalfarming.com)

 

Az újabb ISARIA PRO Compact mérőegysége passzív, nem rendelkezik fényforrással, ezt a terményérzékelőt kifejezetten nappali fényben való használatra fejlesztették ki. A passzív növényérzékelők a visszavert napsugárzás intenzitását mérik, amelyet a traktorfülke tetején elhelyezett napfényérzékelő jelével korrigálnak. Ezek az érzékelők a talajra lefelé 45o-os szögben mérnek, és például a traktor külső tükreire is könnyen felszerelhetők (4. kép).

 

ISARIA PRO Compact bal oldali mérőfeje a visszapillantó tükrön

  1. kép. ISARIA PRO Compact bal oldali mérőfeje a visszapillantó tükrön (forrás: www.isaria-digitalfarming.com)

 

Mindkét fajta növényérzékelő jelét a jelfeldolgozó elektronika az aktuális növényhez (gabonafélék, kukorica, krumpli, gyep stb.) adott szoftver segítségével kiértékeli, és az ISOBUS-rendszeren keresztül vezérli a traktor-munkagép (trágyaszóró, permetező, vetőgép stb.) optimális működését (5. kép). Minden adat online úton számítógépre kerül, és az ISARIA CONNECT alkalmazásával az irodában megtörténhet a további értékelés, dokumentálás.

 

  1. kép. ISARIA PRO alkalmazási vázlata (forrás: www.isaria-digitalfarming.com)

 

Előnyök és hátrányok a traktorra szerelt optikai növényérzékelő és a műholdas képszolgáltatás között

A növényérzékelő előnyei a műholddal szemben: azonnal használható, nem befolyásolja a felhőzet, a mért valós idejű aktuális állapotot tükrözi, a traktoros bármikor felülbírálhatja a kiszórt mennyiséget, nincs szükség a korábban létrehozott alkalmazástérképekre stb.

A növényérzékelő hátrányai: beruházásigénye magas, 100 ha alatt soká térül meg a befektetés, felázott talaj esetén nem használható stb.

A műhold előnyei: alacsonyabb belépési költségek (de nincs amortizáció), bevezetett rendszer, adatok gyorsan elérhetők, jó hosszú távú elemzésekhez stb.

A műhold hátrányai: a felhőtakaró és az erdőszél zavarása, bizonyos növényi növekedési szakaszokban pontatlan, a műhold átlagosan csak 5 naponta repül át a webhely felett stb.

Ahhoz, hogy egy gazdaság a jövőben is versenyképes maradhasson, elengedhetetlen az intelligens gazdálkodás bevezetése. Az ISARIA segíti a gazdákat abban, hogy megbirkózzanak a természeti és társadalmi kihívásokkal.

agrár elemzés érzékelők gazdálkodás gépek intelligens ISARIA méréstechnológia mezőgazdaság műhold precízió szenzor szoftver traktor