تطبيق وتأثير أجهزة الاستشعار الهيدرولوجية المتكاملة القائمة على الرادار لقياس التدفق والمستوى والسرعة في الزراعة

مقدمة

مع تطور الزراعة الذكية، أصبح الرصد الهيدرولوجي الدقيق تقنيةً أساسيةً لتحسين كفاءة الري، والتحكم في الفيضانات، ومقاومة الجفاف. تتطلب أنظمة الرصد الهيدرولوجي التقليدية عادةً أجهزة استشعار متعددة مستقلة لقياس مستوى المياه، وسرعة التدفق، والتصريف بشكل منفصل. ومع ذلك، تجمع أجهزة الاستشعار الهيدرولوجية الرادارية المتكاملة لقياس مستوى وسرعة التدفق (المشار إليها فيما يلي باسم "أجهزة الاستشعار المتكاملة") هذه الوظائف في جهاز واحد عالي الدقة، غير تلامسي، مما يُظهر قيمةً كبيرةً في التطبيقات الزراعية.

1. مبدأ العمل والمزايا التقنية لأجهزة الاستشعار المتكاملة

(1) مبدأ العمل

• قياس مستوى المياه بالرادار: يتم إصدار موجات كهرومغناطيسية عالية التردد، ويتم تحليل الإشارة المنعكسة لتحديد مستوى المياه.
• قياس سرعة تدفق الرادار: يتم استخدام تأثير دوبلر لحساب سرعة المياه من خلال تحليل التحولات الترددية في الموجات المنعكسة.
• حساب التفريغ: يجمع بيانات مستوى المياه والسرعة والمقطع العرضي للقناة لحساب معدل التدفق في الوقت الفعلي.

(2) المزايا التقنية

✔ القياس بدون تلامس: لا يتأثر بجودة المياه أو الرواسب أو الحطام العائم، مما يجعله مثاليًا للبيئات المائية الزراعية المعقدة.
✔ دقة عالية واستقرار: دقة مستوى الماء بمستوى المليمتر، مع نطاق قياس سرعة واسع (0.1–20 م/ث).
✔ التشغيل في جميع الأحوال الجوية: يعمل بشكل موثوق تحت المطر أو الثلج أو ظروف الإضاءة المختلفة، وهو مناسب للمراقبة الميدانية طويلة الأمد.
✔ استهلاك منخفض للطاقة ونقل لاسلكي: يدعم الطاقة الشمسية وتحميل البيانات السحابية في الوقت الفعلي.

2. التطبيقات الرئيسية في الزراعة

(1) إدارة الري الدقيق

• التنفيذ: يتم تركيبه في قنوات الري أو قنوات الصرف الميدانية لمراقبة مستوى المياه وتدفقها في الوقت الحقيقي.
• فوائد:
  • يضبط الري بشكل ديناميكي بناءً على طلب المحاصيل على المياه، مما يقلل من الهدر (توفير المياه بنسبة 20٪ -30٪).
  • يتكامل مع بيانات رطوبة التربة لجدولة الري التلقائي.

(2) التحكم في الفيضانات ومراقبة الصرف

• التنفيذ: يتم نشره في المناطق الزراعية المنخفضة، أو مجاري المياه، أو بالقرب من محطات ضخ الصرف.
• فوائد:
  • توفير تحذيرات مبكرة أثناء هطول الأمطار الغزيرة لمنع حدوث فيضانات في الحقل.
  • يدعم تشغيل المضخة الذكية، مما يحسن كفاءة الصرف.

(3) الزراعة البيئية وتربية الأحياء المائية

• التنفيذ: مراقبة التدفق الداخل/الخارجي في أحواض الأسماك أو الأراضي الرطبة المصنعة.
• فوائد:
  • يحافظ على مستويات المياه المثالية للحياة المائية.
  • يمنع تدهور جودة المياه بسبب الركود أو التدفق المفرط.

(4) إدارة منطقة الري

• التنفيذ: الاتصال بمنصات إنترنت الأشياء الزراعية، وتشكيل شبكة بيانات هيدرولوجية إقليمية.
• فوائد:
  • مساعدة سلطات المياه في اتخاذ قرارات التخصيص.
  • يقلل من تكاليف التفتيش اليدوي ويعزز كفاءة الإدارة.

3. التأثير على الإنتاج الزراعي

(1) تحسين كفاءة استخدام المياه

• تمكين الري المعتمد على البيانات، مما يخفف من تحديات ندرة المياه، وخاصة في المناطق القاحلة.

(2) تقليل مخاطر الكوارث

• تساعد التحذيرات المبكرة من الفيضانات/الجفاف على تقليل خسائر المحاصيل (على سبيل المثال، حقول الأرز المغمورة، والبساتين الجافة).

(3) تعزيز الزراعة الذكية

• توفير البيانات الهيدرولوجية الأساسية لـ "المزارع الرقمية"، مما يتيح التآزر مع الطائرات بدون طيار والصمامات الذكية وأجهزة إنترنت الأشياء الأخرى.

(4) انخفاض تكاليف العمالة والصيانة

• على عكس أجهزة الاستشعار الميكانيكية التي تتطلب تنظيف الرواسب بشكل متكرر، فإن أجهزة استشعار الرادار لا تحتاج إلى صيانة تقريبًا، مما يقلل التكاليف على المدى الطويل.

4. التحديات والآفاق المستقبلية

• التحديات الحالية:
  • إن ارتفاع تكاليف أجهزة الاستشعار يحد من استخدامها من قبل المزارعين على نطاق صغير.
  • قد تؤثر التضاريس المعقدة (على سبيل المثال، القنوات المنحنية) على دقة قياس السرعة.
• التوجهات المستقبلية:
  • خوارزميات الذكاء الاصطناعي لتحسين معايرة البيانات (على سبيل المثال، التعلم الآلي لتعويض التضاريس).
  • تطوير إصدارات منخفضة التكلفة للمزارع الصغيرة.

خاتمة

تُلبّي أجهزة الاستشعار الهيدرولوجية المتكاملة القائمة على الرادار احتياجات الرصد الزراعي الحرجة، وتُشكّل حجر الأساس للإدارة الذكية للمياه والزراعة الدقيقة. تُحسّن تطبيقاتها كفاءة استخدام المياه وتدعم الزراعة المستدامة. ومع تطوّر التكنولوجيا وانخفاض التكاليف، من المتوقع أن تُصبح هذه المستشعرات مُعدّات أساسية في الزراعة الحديثة.

مجموعة كاملة من الخوادم ووحدة البرامج اللاسلكية، تدعم RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWAN

لمزيد من المعلومات حول مستشعر المياه معلومة،

يرجى الاتصال بشركة Honde Technology Co., LTD.

Email: info@hondetech.com

موقع الشركة:www.hondetechco.com

هاتف: +86-15210548582