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农业灌溉中土壤湿度传感器使用的重要性
农业中的灌溉是指在植物需要且降雨无法满足的情况下，在所需的时间将所需的水量输送到土壤中植物的根部区域。我国许多地区处于干旱和半干旱气候带，在这些干旱农业地区，如果植物生长期的自然降雨不足，为了获得高产和高质量，必须采用最合适的方法进行农业灌溉。
农业灌溉保证了植物的发芽，维持了植物器官（如细胞、茎、枝、叶）的生命力，并使植物所需的营养元素被根部溶解并运输到植物的其他部分。
除了灌溉对植物如此重要之外，真正重要的是每种植物不同的关键灌溉期和所需水量。如果不注意植物生长所需的湿度和关键灌溉期，会导致严重的产量损失和产品质量下降。为了消除农业中的这些问题并有效利用日益减少的水资源，应使用土壤湿度传感器。
土壤湿度传感器
土壤湿度传感器是我们可以用来测量土壤中水分含量的传感器。湿度测量探头插入待测土壤中进行测量。它实现了对不同类型土壤湿度值的阶梯式和多点测量。
土壤湿度传感器类型
随着技术的发展，土壤湿度的测量已开始更多地使用土壤湿度传感器，而非重量法。为此开发了许多土壤湿度传感器。我们可以根据工作原理将这些传感器分为3组：张力计、介电（电磁反射）传感器和中子散射法。
张力计
张力计是测量土壤颗粒和水分子之间这种张力的土壤湿度传感器。张力计是由充满水的塑料本体、透性陶瓷端和真空表（压力计）组成的工具。随着土壤中水分含量的减少，土壤开始变干，土壤颗粒周围保留的水分被握持得更紧。张力计放入土壤一段时间后，根据土壤中的水分含量，水开始从陶瓷端流向土壤。当陶瓷端周围的土壤吸收水分时，张力计内会产生真空。产生的真空通过压力计显示屏进行监测。
介电（电磁反射）传感器
介电传感器测量土壤的介电常数，这是一种取决于土壤含水量的电特性。近年来，基于土壤介电特性测量土壤含水量的方法的使用有所增加。介电技术的原理是干土的介电常数与纯水的介电常数之间存在巨大差异。基于介电常数测量土壤湿度时，使用 TDR（时域反射法）和 FDR（频域反射法）以及 TDT（时域传输法）等传感器。
- TDR（时域反射法）传感器 其原理是沿插入土壤的两个或三个探头从源发送电磁信号。信号采用单一动作（脉冲）的形式。这些电磁波沿探头传播，信号随探头撞击土壤，并作为反射返回源。测量该电磁波沿探头长度传播的路径和返回源的时间。土壤中存在更多的水会导致介电强度更高（传播速度减慢更多）。
- FDR（频域反射法）传感器 基于 FDR 方法的土壤湿度传感器的工作原理与基于 TDR 方法的传感器非常相似。然而，TDR 测量电磁波的传播时间，而 FDR 测量电磁波的频率。FDR 传感器的电极有两种不同的类型：具有两个平行端或具有圆形金属环。具有两个平行端的电极埋在土壤中，而具有圆形金属环的电极则在管内使用。
- TDT（时域传输法）传感器 基于 TDT 的土壤湿度传感器测量电磁脉冲沿传输线单向传播的时间。因此，它与 TDR 相似，但需要在传输线的起点和终点进行电气连接。
中子散射法
该方法基于检测土壤水分中的氢原子，原理是具有高减速能力的氢原子使设备放射源散射的中子减速。由于土壤中氢的来源主要是水，因此快速中子源周围计数的减速中子被用于测量土壤含水量。此外，使用这些设备需要专门的培训和注意，且价格昂贵，这是其使用的缺点。
Esular 无线太阳能板土壤湿度传感器
无线太阳能板湿度传感器采用可充电电池工作。它有1个土壤湿度传感器入口。无需任何外部能源为传感器供电。通过定期进行湿度测量并发送，可以远程监测湿度值。
它是无线工作的。测量值定期发送到服务器。同时，当这些值超出特定范围时，会立即发送到服务器并可以创建警报。限值可以远程无线设置。得益于其无线和电池结构，可以进行多点监测和控制。
带土壤湿度传感器的灌溉系统
农业和景观灌溉是淡水资源消耗最多的应用领域。水的智能管理有助于提高灌溉效率、降低成本并促进环境可持续性。为了优化用水、减少能源消耗并提高作物质量，应在灌溉系统中添加湿度传感器等传感器。
土壤湿度传感器通过测量土壤的湿度值来确定合适的灌溉时间和灌溉持续时间。湿度传感器在意外降雨的情况下会推迟灌溉时间。
作为 Esular，通过我们开发的无线、电池供电的智能土壤湿度传感器和智能算法，对可以记录在云系统上的传感器数据进行分析，有助于确定理想的灌溉周期和灌溉持续时间，同时我们减少了用水量，提高了农业生产的产量。
农业灌溉中土壤湿度传感器的优点
在灌溉应用中，准确测量植物根部区域的湿度并评估土壤中的湿度变化非常重要。土壤湿度传感器是测量土壤湿度最有效且提供确定性解决方案的方法。农业灌溉中土壤湿度传感器的优点非常多，可以总结如下：
- 减少用水量： 由于土壤湿度传感器可以计算土壤中植物所需的湿度，因此可以防止使用超过需求的水量，从而减少用水量。
- 提高农业生产产量： 植物根据生长环境的内容通过主动或被动运输将水吸收进体内。如果土壤中没有足够的水分，植物通过主动运输取水，由于主动运输需要消耗更多能量，这会导致从种子发芽到收获阶段的每个周期都产生损失。相反，如果环境中的水分超过需求量，则会出现无法吸收植物营养元素、微生物活动减少和病原体形成等情况。将土壤含水量保持在种植植物所需的水平，对于防止产品损失和确保生产可持续性至关重要。
- 阶梯式和多点测量： 实现对不同类型土壤湿度值的阶梯式和多点测量，通过人工智能和机器学习解决方案的支持，提供有效的灌溉优化。
- 可以创建警报： 测量值定期发送到服务器。同时，当这些值超出特定范围时，会立即发送到服务器并可以创建警报。
- 无线电池供电： 得益于其无线、电池结构，无需额外能源为传感器供电。
- 根据气象数据和降雨情况自动推迟灌溉： 自动检测该地区降雨等意外情况，并推迟灌溉系统的启动。土壤拥有的湿度量可以被湿度传感器感知，从而实现节水。
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