පාංශු සංවේදක: නිරවද්‍ය කෘෂිකර්මාන්තය සහ පාරිසරික අධීක්ෂණය සඳහා “භූගත ඇස්”

1. තාක්ෂණික අර්ථ දැක්වීම සහ මූලික කාර්යයන්
පාංශු සංවේදකය යනු භෞතික හෝ රසායනික ක්‍රම හරහා තත්‍ය කාලීනව පාංශු පාරිසරික පරාමිතීන් නිරීක්ෂණය කරන බුද්ධිමත් උපාංගයකි. එහි මූලික අධීක්ෂණ මානයන් අතර:

ජල අධීක්ෂණය: පරිමාමිතික ජල අන්තර්ගතය (VWC), අනුකෘති විභවය (kPa)
භෞතික හා රසායනික ගුණාංග: විද්‍යුත් සන්නායකතාවය (EC), pH අගය, REDOX විභවය (ORP)
පෝෂණ විශ්ලේෂණය: නයිට්‍රජන්, පොස්පරස් සහ පොටෑසියම් (NPK) අන්තර්ගතය, කාබනික ද්‍රව්‍ය සාන්ද්‍රණය
තාප ගතික පරාමිතීන්: පාංශු උෂ්ණත්ව පැතිකඩ (0-100cm අනුක්‍රමික මිනුම)
ජීව විද්‍යාත්මක දර්ශක: ක්ෂුද්‍රජීවී ක්‍රියාකාරිත්වය (CO₂ ශ්වසන අනුපාතය)

දෙවනුව, ප්‍රධාන ධාරාවේ සංවේදන තාක්ෂණය විශ්ලේෂණය කිරීම
තෙතමනය සංවේදකය
TDR වර්ගය (කාල වසම් පරාවර්තකමිතිය) : විද්‍යුත් චුම්භක තරංග ප්‍රචාරණ කාල මැනීම (නිරවද්‍යතාවය ± 1%, පරාසය 0-100%)
FDR වර්ගය (සංඛ්‍යාත වසම් පරාවර්තනය) : ධාරිත්‍රක අවසර හඳුනාගැනීම (අඩු පිරිවැය, නිතිපතා ක්‍රමාංකනය අවශ්‍ය වේ)
නියුට්‍රෝන පරීක්ෂණය: හයිඩ්‍රජන් මධ්‍යස්ථ නියුට්‍රෝන ගණන (රසායනාගාර ශ්‍රේණියේ නිරවද්‍යතාවය, විකිරණ අවසරය අවශ්‍යයි)

බහු-පරාමිතික සංයුක්ත පරීක්ෂණය
5-in-1 සංවේදකය: තෙතමනය +EC+ උෂ්ණත්වය +pH+ නයිට්‍රජන් (IP68 ආරක්ෂාව, සේලයින්-ක්ෂාර විඛාදන ප්‍රතිරෝධය)
වර්ණාවලීක්ෂ සංවේදකය: කාබනික ද්‍රව්‍ය ස්ථානීයව අනාවරණය කර ගැනීම සඳහා ආසන්න අධෝරක්ත (NIR) (හඳුනාගැනීමේ සීමාව 0.5%)

නව තාක්ෂණික ඉදිරි ගමනක්
කාබන් නැනෝ ටියුබ් ඉලෙක්ට්‍රෝඩය: EC මිනුම් විභේදනය 1μS/cm දක්වා
ක්ෂුද්‍ර තරල චිපය: නයිට්‍රේට් නයිට්‍රජන් වේගයෙන් අනාවරණය කර ගැනීම සම්පූර්ණ කිරීමට තත්පර 30ක්

තෙවනුව, කර්මාන්ත යෙදුම් අවස්ථා සහ දත්ත වටිනාකම
1. බුද්ධිමත් කෘෂිකර්මාන්තයේ නිරවද්‍ය කළමනාකරණය (ඇමරිකා එක්සත් ජනපදයේ අයෝවා හි ඉරිඟු ක්ෂේත්‍රය)

විහිදුම් යෝජනා ක්‍රමය:
සෑම හෙක්ටයාර 10 කටම එක් පැතිකඩ නිරීක්ෂණ ස්ථානයක් (20/50/100cm තුන්-මට්ටමේ)
රැහැන් රහිත ජාලකරණය (LoRaWAN, සම්ප්‍රේෂණ දුර කිලෝමීටර 3)

බුද්ධිමත් තීරණයක්:
වාරිමාර්ග ප්‍රේරකය: සෙන්ටිමීටර 40 ක් ගැඹුරට VWC <18% ක් වූ විට බිංදු වාරිමාර්ග ආරම්භ කරන්න.
විචල්‍ය පොහොර යෙදීම: ±20% ක EC අගය වෙනස මත පදනම්ව නයිට්‍රජන් යෙදීමේ ගතික ගැලපීම.

ප්‍රතිලාභ දත්ත:
ජල ඉතිරිකිරීම 28%, නයිට්‍රජන් උපයෝගිතා අනුපාතය 35% කින් වැඩි විය
හෙක්ටයාරයකට ඉරිඟු ටොන් 0.8 ක වැඩිවීමක්

2. කාන්තාරීකරණය පාලනය අධීක්ෂණය කිරීම (සහරා මායිම් පාරිසරික ප්‍රතිසංස්කරණ ව්‍යාපෘතිය)

සංවේදක අරාව:
ජල මට්ටම් නිරීක්ෂණය (පීසෝරසිස්ටිව්, 0-10MPa පරාසය)
ලුණු ඉදිරිපස ලුහුබැඳීම (මි.මී. 1 ඉලෙක්ට්‍රෝඩ පරතරයක් සහිත ඉහළ ඝනත්ව EC පරීක්ෂණය)

පූර්ව අනතුරු ඇඟවීමේ ආකෘතිය:
කාන්තාරකරණ දර්ශකය =0.4×(EC>4dS/m2)+0.3×(කාබනික ද්‍රව්‍ය <0.6%)+0.3×(ජල අන්තර්ගතය <5%)

පාලන බලපෑම:
වෘක්ෂලතා ආවරණය 12% සිට 37% දක්වා වැඩි විය.
මතුපිට ලවණතාව 62% කින් අඩු වීම

3. භූ විද්‍යාත්මක ආපදා අනතුරු ඇඟවීම (ෂිසුඕකා ප්‍රාන්තය, ජපානයේ නායයෑම් නිරීක්ෂණ ජාලය)

අධීක්ෂණ පද්ධතිය:
ඇතුළත බෑවුම: සිදුරු ජල පීඩන සංවේදකය (පරාසය 0-200kPa)
මතුපිට විස්ථාපනය: MEMS ඩිප්මීටරය (විභේදනය 0.001°)

පූර්ව අනතුරු ඇඟවීමේ ඇල්ගොරිතම:
තීරණාත්මක වර්ෂාපතනය: පසෙහි සන්තෘප්තිය > 85% සහ පැයකට වරක් ලැබෙන වර්ෂාපතනය > 30mm
විස්ථාපන අනුපාතය: අඛණ්ඩ පැය 3 >5mm/h රතු අනතුරු ඇඟවීමක් අවුලුවයි

ක්‍රියාත්මක කිරීමේ ප්‍රතිඵල:
2021 දී නායයෑම් තුනක් සාර්ථකව අනතුරු අඟවා ඇත.
හදිසි ප්‍රතිචාර කාලය මිනිත්තු 15 දක්වා අඩු කෙරේ.

4. දූෂිත ස්ථාන ප්‍රතිසංස්කරණය කිරීම (ජර්මනියේ රුහර් කාර්මික කලාපයේ බැර ලෝහ ප්‍රතිකාර කිරීම)

හඳුනාගැනීමේ යෝජනා ක්‍රමය:
XRF ප්‍රතිදීප්ත සංවේදකය: ඊයම්/කැඩ්මියම්/ආසනික් ස්ථානීය හඳුනාගැනීම (ppm නිරවද්‍යතාවය)
REDOX විභව දාමය: ජෛව ප්‍රතිකර්ම ක්‍රියාවලීන් නිරීක්ෂණය කිරීම

බුද්ධිමත් පාලනය:
ආසනික් සාන්ද්‍රණය 50ppm ට වඩා අඩු වූ විට ෆයිටෝරීමීඩියේෂන් සක්‍රීය වේ.
විභවය >200mV වූ විට, ඉලෙක්ට්‍රෝන පරිත්‍යාගශීලියා එන්නත් කිරීම ක්ෂුද්‍රජීවී හායනය ප්‍රවර්ධනය කරයි.

පාලන දත්ත:
ඊයම් දූෂණය 92% කින් අඩු විය.
අලුත්වැඩියා චක්‍රය 40% කින් අඩු විය.

4. තාක්ෂණික පරිණාම ප්‍රවණතාවය
කුඩාකරණය සහ අරාව
නැනෝ වයර් සංවේදක (විෂ්කම්භය <100nm) තනි ශාක මූල කලාප නිරීක්ෂණය සක්‍රීය කරයි.
නම්‍යශීලී ඉලෙක්ට්‍රොනික සම (300% දිගු කිරීම) පස විරූපණයට අනුවර්තනය වේ.

බහුමාධ්‍ය සංජානන විලයනය
ධ්වනි තරංග සහ විද්‍යුත් සන්නායකතාවය මගින් පාංශු වයනය ප්‍රතිලෝම කිරීම
ජල සන්නායකතාවය මැනීමේ තාප ස්පන්දන ක්‍රමය (නිරවද්‍යතාවය ± 5%)

AI බුද්ධිමත් විශ්ලේෂණ මෙහෙයවයි
සංවෘත ස්නායු ජාල මගින් පස වර්ග හඳුනා ගනී (98% නිරවද්‍යතාවය)
ඩිජිටල් නිවුන් දරුවන් පෝෂක සංක්‍රමණය අනුකරණය කරයි

5. සාමාන්‍ය යෙදුම් අවස්ථා: ඊසානදිග චීනයේ කළු ඉඩම් ආරක්ෂණ ව්‍යාපෘතිය
අධීක්ෂණ ජාලය:
සංවේදක කට්ටල 100,000 ක් ගොවිබිම් අක්කර මිලියන 5 ක් ආවරණය කරයි.
0-50cm පාංශු ස්ථරයේ "තෙතමනය, සාරවත් බව සහ සංයුක්තතාවය" පිළිබඳ ත්‍රිමාණ දත්ත සමුදායක් ස්ථාපිත කරන ලදී.

ආරක්ෂණ ප්‍රතිපත්තිය:
කාබනික ද්‍රව්‍ය 3% ට වඩා අඩු වූ විට, පිදුරු ගැඹුරට හැරවීම අනිවාර්ය වේ.
පසෙහි තොග ඝනත්වය 1.35g/cm³ ට වඩා වැඩි වීම භූගත කිරීමේ ක්‍රියාවලියට හේතු වේ.

ක්‍රියාත්මක කිරීමේ ප්‍රතිඵල:
කළු පස් ස්ථරයේ පාඩු අනුපාතය 76% කින් අඩු විය.
එක් මුහුන් වර්ගයකට සෝයා බෝංචි වල සාමාන්‍ය අස්වැන්න 21% කින් වැඩි විය.
කාබන් ගබඩාව වසරකට හෙක්ටයාරයකට ටොන් 0.8 කින් වැඩි විය.

නිගමනය
"ආනුභවික ගොවිතැනේ" සිට "දත්ත ගොවිතැන" දක්වා, පාංශු සංවේදක මිනිසුන් භූමියට කතා කරන ආකාරය නැවත හැඩගස්වමින් සිටී. MEMS ක්‍රියාවලියේ සහ දේවල් පිළිබඳ අන්තර්ජාල තාක්ෂණයේ ගැඹුරු ඒකාබද්ධතාවයත් සමඟ, පස නිරීක්ෂණය අනාගතයේදී නැනෝ පරිමාණ අවකාශීය විභේදනයේ සහ මිනිත්තු මට්ටමේ කාල ප්‍රතිචාරයේ ඉදිරි ගමනක් අත්කර ගනු ඇත. ගෝලීය ආහාර සුරක්ෂිතතාව සහ පාරිසරික හායනය වැනි අභියෝගවලට ප්‍රතිචාර වශයෙන්, මෙම ගැඹුරින් වළලනු ලැබූ "නිහඬ මුරකරුවන්" ප්‍රධාන දත්ත සහාය ලබා දෙන අතර පෘථිවි මතුපිට පද්ධතිවල බුද්ධිමත් කළමනාකරණය සහ පාලනය ප්‍රවර්ධනය කරනු ඇත.