Sensores inteligentes de umidade do solo:aumentando a eficiência agrícola e o rendimento das colheitas

As plantas coletam água e a maior parte de seus nutrientes do solo. Esses nutrientes do solo são absorvidos pelas raízes das plantas e transferidos através de um tecido vascular chamado “Xilema” para as folhas onde ocorre a fotossíntese. O solo apoia assim todo o ciclo alimentar, agindo como uma plataforma inicial para a geração de alimentos não apenas para as plantas, mas também para outras criaturas vivas.

Os agricultores e agricultores sabem a importância de manter a nutrição e o nível de umidade ideais do solo para facilitar o crescimento das culturas. A utilização de fertilizantes e adubos melhora a qualidade do solo e um sistema de irrigação robusto facilita o controlo do teor de água no mesmo.

Os avanços na Internet das Coisas e na tecnologia de sensores deram origem a vários sistemas de detecção de umidade do solo. Ao utilizar estes dispositivos, um agricultor pode monitorizar e gerir a qualidade do seu solo e escolher uma cultura que seja adequada para crescer nos seus campos. Existem diferentes mecanismos que esses sensores usam para determinar o conteúdo de água no solo. Portanto, é importante estar familiarizado com as diferentes terminologias relacionadas à umidade do solo.

Algumas palavras-chave associadas à umidade do solo:

A seguir estão algumas terminologias relacionadas à medição da umidade do solo:

• • Conteúdo de Água no Solo:Também chamado de nível de umidade do solo, é a quantidade de água presente em uma quantidade conhecida de solo em um determinado momento. Geralmente é expresso em centímetros de água por pé de solo OU como% de água por peso ou volume de solo.
• • Saturação:Saturação refere-se ao conteúdo de água do solo quando todos os poros do solo estão cheios de água. É um estado temporário, pois o excesso de água é drenado do solo sob a influência da gravidade.
• • Capacidade de Campo:Refere-se ao conteúdo de água do solo após a gravidade remover o excesso de água de seus poros. Em outros termos, é a quantidade de água que o solo pode reter.
• • Tensão de umidade do solo:Também conhecido como potencial matricial do solo, é a força com que a água se adere ao solo. Geralmente é expresso em barras.
• • Ponto de murcha permanente (PWP):PWP refere-se à quantidade mínima de água no solo exigida por uma planta para não murchar. Se o teor de água do solo for inferior ao PWP, a planta não poderá recuperar a sua turgidez.
• • Capacidade Hídrica Disponível:É a quantidade de água presente para o crescimento da planta entre o PWP e a capacidade de campo do solo. Também é chamada de Água Disponível para Plantas (PAW) e é medida em centímetros de água disponível por metro de solo.

Essas terminologias são geralmente usadas na determinação do teor de umidade do solo. Diferentes detectores de umidade do solo utilizam essas terminologias para indicar a quantidade de umidade presente nele. O funcionamento do sensor de umidade do solo geralmente depende dos mecanismos utilizados pelos sensores.

Diferentes tipos de sensores de umidade do solo:

1) Refletômetros:

Sensores de umidade do solo usando reflectometria determinam o teor de água medindo a mudança em um parâmetro específico, uma vez refletido pelo solo. Em um refletômetro, geralmente existem duas ou três hastes metálicas profundamente inseridas no solo. Uma onda de parâmetro conhecido passa por essas hastes. O sensor capta a onda refletida e a quantidade de umidade presente no solo é determinada com base nas alterações nos parâmetros.

Com base nos parâmetros utilizados pelo refletômetro, eles são classificados em três tipos diferentes:

• • Reflectômetro no Domínio do Tempo (TDR):os parâmetros são velocidade e força da onda eletromagnética
• • Reflectômetro no domínio da frequência (FDR):o parâmetro é a frequência da onda
• • Reflectômetro de Domínio de Amplitude (ADR):os parâmetros são a constante dielétrica e a condutividade elétrica do solo de um sinal de impedância.

2) Transmissão no Domínio do Tempo (TDT):

Um transmissômetro no domínio do tempo é semelhante a um TDR, porém é composto por um circuito completo onde ambas as extremidades estão conectadas a uma fonte elétrica. O TDT mede o tempo que o pulso leva para se propagar através do circuito completo, uma vez enterrado profundamente no solo. O tempo que o pulso leva para se propagar será maior para solo úmido do que para solo seco. Considerando o tempo de duração do pulso, estima-se a quantidade de umidade presente no solo.

3) Tensiômetros:

Um tensiômetro usa a tensão da umidade do solo para determinar o teor de umidade do solo. Consiste em um tubo de vidro cheio de água. A extremidade do tubo possui uma ponta porosa que é inserida profundamente no solo. O solo extrai a água do tubo devido à tensão de umidade do solo assim que sua umidade diminui. Isto cria um vácuo no tubo que reflete a mudança no teor de água do solo.

4) Sensores de matriz granular:

Este sensor mede a resistência elétrica para determinar o nível de umidade no solo. Consiste em eletrodos envoltos em uma matriz granular composta de quartzo. Este aparelho está confinado em uma solução de gesso preenchida em uma caixa de metal. Uma pequena carga elétrica passa pelos eletrodos e a resistência elétrica através deles é medida. Caso a umidade do solo diminua, a água do sensor será extraída pelo solo e assim a resistência aumentará. Esta mudança no nível de resistência é então usada para estimar o teor de água do solo.

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Um sistema de gerenciamento de umidade do solo alimentado por IoT:

A umidade do solo é uma característica importante que facilita o crescimento das plantas. Atua como solvente para diferentes nutrientes presentes no solo e atua como ingrediente principal para a fotossíntese. Regula a temperatura do solo que garante ainda mais o florescimento de novas plantas.

Medir o teor de água do solo é, portanto, importante para maximizar o rendimento da cultura e garantir a sua qualidade. Surgiram sensores de umidade do solo que funcionam em diferentes mecanismos que ajudam os agricultores a se manterem atualizados sobre a qualidade do solo de suas fazendas.

O sistema de detecção de umidade do solo alimentado por IoT é uma das muitas aplicações da IoT agrícola. Os dados recolhidos através de sensores de humidade são transmitidos através de um gateway para uma plataforma centralizada que funciona como centro de comando para um agricultor. Ao utilizar os dados desta plataforma, ele pode monitorar e gerenciar remotamente diferentes operações agrícolas e garantir a qualidade e saúde de suas colheitas.

Hardware usado:-

Preço:$ 70

Intellia INT G01- Sensor de Umidade do Solo

Intellia INT G01- Sensor de umidade do solo (transmissor) é um instrumento de medição de umidade do solo de alta precisão e alta sensibilidade. Este produto é uma carcaça de metal, alta resistência à compressão, bom desempenho de vedação; o uso do princípio do pulso eletromagnético para medir a constante dielétrica aparente do solo.

Especificações rápidas

Modelo Não INT G01 Princípio de monitoramento Estrutura FDR Sinal de saída tipo 4 pinos 4-20mA PowerSupply DC12-24V Tempo de resposta <1s