Innen smart landbruk er kompatibilitet mellom sensorer og effektiv dataoverføring kjerneelementene for å bygge et presist overvåkingssystem. Jordsensorutgangen fra SDI12, med en standardisert digital kommunikasjonsprotokoll i kjernen, skaper en ny generasjon jordovervåkingsutstyr med «høypresisjonsovervåking + praktisk integrering + stabil overføring», som gir pålitelig datastøtte for scenarier som smart jordbruksland, intelligente drivhus og vitenskapelig forskningsovervåking, og omdefinerer de tekniske standardene for jordmåling.
1. SDI12-protokollen: Hvorfor er det «universalspråket» til landbrukets tingenes internett?
SDI12 (Serial Digital Interface 12) er en internasjonalt anerkjent kommunikasjonsprotokoll for miljøsensorer, spesielt utviklet for lavt strømforbruk og nettverkstilkobling med flere enheter, og har tre hovedfordeler:
Standardisert sammenkobling: En enhetlig kommunikasjonsprotokoll bryter ned enhetsbarrierer og kan sømløst integreres med vanlige datainnsamlere (som Campbell, HOBO) og Internet of Things-plattformer (som Alibaba Cloud, Tencent Cloud), noe som eliminerer behovet for ytterligere driverutvikling og reduserer systemintegrasjonskostnadene med over 30 %.
Lavt strømforbruk og høy effektiv overføring: Den bruker asynkron seriell kommunikasjon og støtter nettverksbygging med flere enheter i «master-slave-modus» (opptil 100 sensorer kan kobles til på én buss), med et kommunikasjonsstrømforbruk så lavt som μA-nivå, noe som gjør den egnet for feltovervåkingsscenarier drevet av solenergi.
Sterk anti-interferensevne: Differensialsignaloverføringsdesignet undertrykker effektivt elektromagnetisk interferens. Selv i nærheten av høyspentnett og kommunikasjonsbasestasjoner når dataoverføringsnøyaktigheten fortsatt 99,9 %.
2. Kjerneovervåkingsfunksjon: Jord-"stetoskop" med flerparameterfusjon
Jordsensoren som er utviklet basert på SDI12-protokollen, kan fleksibelt konfigurere overvåkingsparametere i henhold til krav for å oppnå fulldimensjonal oppfatning av jordmiljøet:
(1) Grunnleggende kombinasjon av fem parametere
Jordfuktighet: Frekvensdomenerefleksjonsmetoden (FDR) er brukt, med et måleområde på 0–100 % volumfuktighetsinnhold, en nøyaktighet på ±3 % og en responstid på mindre enn 1 sekund.
Jordtemperatur: Utstyrt med en innebygd PT1000 temperatursensor, er temperaturmåleområdet -40 ℃ til 85 ℃, med en nøyaktighet på ±0,5 ℃, i stand til å overvåke temperaturendringer i rotlaget i sanntid.
Jordens elektriske ledningsevne (EC): Vurder jordens saltinnhold (0–20 dS/m) med en nøyaktighet på ±5 % for å advare om risikoen for saltinnhold;
Jordens pH-verdi: Måleområde 3–12, nøyaktighet ±0,1, veiledende for forbedring av sur/alkalisk jord;
Atmosfærisk temperatur og fuktighet: Overvåk samtidig miljømessige klimatiske faktorer for å hjelpe til med analysen av vann- og varmeutveksling mellom jord og atmosfære.
(2) Avansert funksjonsutvidelse
Næringsstoffovervåking: Valgfrie nitrogen- (N), fosfor- (P) og kalium- (K) ionelektroder er tilgjengelige for å spore konsentrasjonen av tilgjengelige næringsstoffer (som NO₃⁻-N, PO₄³⁻-P) i sanntid, med en nøyaktighet på ±8 %.
Tungmetalldeteksjon: For vitenskapelige forskningsscenarier kan den integrere tungmetallsensorer som bly (Pb) og kadmium (Cd), med en oppløsning som når ppb-nivået.
Fysiologisk overvåking av avlinger: Ved å integrere sensorer for strømning av stengelvæske og fuktighetssensorer for bladoverflaten, konstrueres en kontinuerlig overvåkingskjede av «jord – avlinger – atmosfære».
3. Maskinvaredesign: Industriell kvalitet for å håndtere komplekse miljøer
Holdbarhetsinnovasjon
Skallmateriale: Probe av aluminiumslegering i luftfartskvalitet + polytetrafluoretylen (PTFE), motstandsdyktig mot syre- og alkalikorrosjon (pH 1–14), motstandsdyktig mot mikrobiell nedbrytning i jord, med en levetid på over 8 år i jorden.
Beskyttelsesgrad: IP68 vanntett og støvtett, tåler nedsenking i en dybde på 1 meter i 72 timer, egnet for ekstreme værforhold som kraftig regn og flom.
(2) Lavstrømsarkitektur
Søvnvekkemekanisme: Støtter tidsbestemt innsamling (for eksempel hvert 10. minutt) og hendelsesutløst innsamling (for eksempel aktiv rapportering når det er en plutselig endring i fuktighet), strømforbruket i standby er mindre enn 50 μA, og den kan fungere kontinuerlig i 12 måneder når den er parret med et 5Ah litiumbatteri.
Solenergiforsyningsløsning: Valgfrie 5W solcellepaneler + ladestyringsmodul er tilgjengelig for å oppnå langvarig overvåking uten vedlikehold i områder med rikelig sollys.
(3) Installasjonsfleksibilitet
Plug-and-pull-design: Proben og hovedenheten kan separeres, noe som muliggjør utskifting av sensormodulen på stedet uten behov for å grave ned kabelen på nytt.
Utplassering i flere dybder: Den tilbyr sonder i forskjellige lengder, som 10 cm, 20 cm og 30 cm, for å oppfylle overvåkingskravene for rotfordeling på ulike vekststadier av avlinger (som måling av grunt lag i frøplantestadiet og måling av dypt lag i modningsstadiet).
4. Typiske bruksscenarier
Smart jordbruksforvaltning
Presisjonsvanning: Jordfuktighetsdata overføres til den intelligente vanningskontrolleren via SDI12-protokollen for å oppnå «fuktighetsterskelutløst vanning» (som automatisk start av dryppvanning når den faller under 40 % og stopp når den når 60 %), med en vannbesparelsesrate på 40 %.
Variabel gjødsling: Ved å kombinere EC- og næringsstoffdata styres gjødslingsmaskineriet til å operere i forskjellige soner gjennom forskriftsdiagrammer (som å redusere mengden kunstgjødsel i områder med mye salt og øke bruken av urea i områder med lavt nitrogeninnhold), og gjødselutnyttelsesgraden økes med 25 %.
(2) Nettverk for overvåking av vitenskapelig forskning
Langsiktig økologisk forskning: Flerparameter SDI12-sensorer er distribuert ved nasjonale målestasjoner for jordbrukskvalitet for å samle inn jorddata med timesfrekvens. Dataene krypteres og overføres til den vitenskapelige forskningsdatabasen via VPN for å støtte forskning på klimaendringer og jordforringelse.
Pottekontrolleksperiment: Et SDI12-sensornettverk ble konstruert i et drivhus for å nøyaktig kontrollere jordmiljøet til hver potte med planter (for eksempel å stille inn forskjellige pH-gradienter), og dataene ble synkronisert med laboratoriets styringssystem, noe som reduserte den eksperimentelle syklusen med 30 %.
(3) Integrering av anleggslandbruk
Intelligent drivhuskobling: Koble SDI12-sensoren til drivhusets sentrale kontrollsystem. Når jordtemperaturen overstiger 35 ℃ og luftfuktigheten er mindre enn 30 %, vil den automatisk utløse viftevanngardinens kjøling og påfylling av dryppvanningsvann, noe som oppnår en lukket sløyfekontroll av «data – beslutningstaking – utførelse».
Overvåking av jordfri dyrking: I hydroponiske/substratdyrkingsscenarier overvåkes EC-verdien og pH-verdien til næringsløsningen i sanntid, og syre-basenøytralisatoren og næringstilsetningspumpen justeres automatisk for å sikre at avlingene er i det beste vekstmiljøet.
5. Teknisk sammenligning: SDI12 vs. tradisjonell analog signalsensor
| Dimensjonell tradisjonell analog signalsensor | SDI12 digital sensor | ||
| Datanøyaktigheten påvirkes lett av kabellengden og elektromagnetisk interferens, med en feil på ±5 % til 8 %. | Digital signaloverføring, med en feil på ±1%–3%, har høy langsiktig stabilitet | ||
| Systemintegrasjonen krever tilpasning av signalbehandlingsmodulen, og utviklingskostnadene er høye. | Plug and play, kompatibel med vanlige samlere og plattformer | ||
| Nettverksfunksjonaliteten gjør at én enkelt buss kan koble til opptil 5 til 10 enheter på det meste. | En enkelt buss støtter 100 enheter og er kompatibel med tre-/stjernetopologier | ||
| Strømforbruksytelse: Kontinuerlig strømforsyning, strømforbruk > 1mA | Strømforbruket i hvilemodus er mindre enn 50 μA, noe som gjør den egnet for batteri-/solenergiforsyning. | ||
| Vedlikeholdskostnadene krever kalibrering 1 til 2 ganger i året, og kablene er utsatt for aldring og skade. | Den er utstyrt med en intern selvkalibreringsalgoritme, noe som eliminerer behovet for kalibrering i løpet av levetiden og reduserer kostnadene for kabelutskifting med 70 %. |
6. Brukeruttalelser: Spranget fra «datasiloer» til «effektivt samarbeid»
Et provinsielt landbruksakademi sa: «Tidligere ble analoge sensorer brukt. For hvert overvåkingspunkt som ble utplassert, måtte en separat kommunikasjonsmodul utvikles, og feilsøkingen alene tok to måneder.» Etter å ha byttet til SDI12-sensoren ble nettverkstilkoblingen av 50 punkter fullført innen én uke, og dataene ble koblet direkte til den vitenskapelige forskningsplattformen, noe som forbedret forskningseffektiviteten betydelig.
I et demonstrasjonsområde for vannbesparende landbruk i Nordvest-Kina: «Ved å integrere SDI12-sensoren med den intelligente porten har vi oppnådd automatisk vanndistribusjon til husholdninger basert på jordfuktighetsforhold. Tidligere ble manuelle kanalinspeksjoner utført to ganger om dagen, men nå kan de overvåkes på mobiltelefoner. Vannbesparelsesraten har økt fra 30 % til 45 %, og vanningskostnaden per mu for bønder har sunket med 80 yuan.»
Igangsette en ny datainfrastruktur for presisjonslandbruk
Jordsensorutgangen fra SDI12 er ikke bare en overvåkingsenhet, men også data-"infrastrukturen" for smart landbruk. Den bryter ned barrierene mellom utstyr og systemer med standardiserte protokoller, støtter vitenskapelig beslutningstaking med høypresisjonsdata og TILPASSER seg langsiktig feltovervåking med lavstrømsdesign. Enten det er effektivitetsforbedring av storskala gårder eller banebrytende utforskning av vitenskapelige forskningsinstitusjoner, kan den legge et solid grunnlag for jordovervåkingsnettverket, og gjøre alle data til en drivkraft for modernisering av landbruket.
Contact us immediately: Tel: +86-15210548582, Email: info@hondetech.com or click www.hondetechco.comfor nettverksveiledningen for SDI12-sensoren, slik at du kan gjøre overvåkingssystemet ditt smartere, mer pålitelig og mer skalerbart!
Digital signaloverføring, med en feil på ±1%–3%, har høy langsiktig stabilitet
Publisert: 28. april 2025