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

مقدمة

مع تطور الزراعة الذكية، أصبحت المراقبة الهيدرولوجية الدقيقة تقنية أساسية لتحسين كفاءة الري، والسيطرة على الفيضانات، ومقاومة الجفاف. تتطلب أنظمة المراقبة الهيدرولوجية التقليدية عادةً عدة مستشعرات مستقلة لقياس مستوى الماء وسرعة التدفق والتصريف بشكل منفصل. إلا أن المستشعرات الهيدرولوجية المتكاملة القائمة على الرادار لقياس مستوى التدفق وسرعته (المشار إليها فيما يلي بـ"المستشعرات المتكاملة") تجمع هذه الوظائف في جهاز واحد عالي الدقة لا يتطلب التلامس، مما يُظهر قيمة كبيرة في التطبيقات الزراعية.

1. مبدأ عمل ومزايا تقنية لأجهزة الاستشعار المتكاملة

(1) مبدأ العمل

• قياس مستوى الماء بالرادار: يتم بث موجات كهرومغناطيسية عالية التردد، ويتم تحليل الإشارة المنعكسة لتحديد مستوى الماء.
• قياس سرعة تدفق الرادار: يتم استخدام تأثير دوبلر لحساب سرعة الماء عن طريق تحليل تحولات التردد في الموجات المنعكسة.
• حساب التصريف: يجمع بين بيانات مستوى الماء والسرعة والمقطع العرضي للقناة لحساب معدل التدفق في الوقت الحقيقي.

(2) المزايا التقنية

✔ قياس بدون تلامس: لا يتأثر بجودة المياه أو الرواسب أو الحطام العائم، مما يجعله مثالياً للبيئات المائية الزراعية المعقدة.
✔ دقة عالية واستقرار: دقة مستوى الماء بمستوى المليمتر، مع نطاق واسع لقياس السرعة (0.1-20 م/ث).
✔ التشغيل في جميع الأحوال الجوية: يعمل بشكل موثوق في ظل المطر أو الثلج أو ظروف الإضاءة المتغيرة، وهو مناسب للمراقبة الميدانية طويلة المدى.
✔ 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 تركيبها في قنوات الري أو خنادق تصريف الحقول لمراقبة مستوى المياه وتدفقها في الوقت الفعلي.
• فوائد:
  • يقوم النظام بضبط الري بشكل ديناميكي بناءً على احتياجات المحاصيل من المياه، مما يقلل من الهدر (توفير المياه بنسبة 20٪ - 30٪).
  • يتكامل مع بيانات رطوبة التربة لجدولة الري الآلي.

(2) مراقبة الفيضانات والصرف الصحي

• التنفيذ: يتم نشرها في المناطق الزراعية المنخفضة، أو مصارف الخزانات، أو بالقرب من محطات ضخ الصرف.
• فوائد:
  • يوفر إنذارات مبكرة أثناء هطول الأمطار الغزيرة لمنع فيضانات الحقول.
  • يدعم التشغيل الذكي للمضخة، مما يحسن كفاءة التصريف.

(3) الزراعة الإيكولوجية وتربية الأحياء المائية

• التنفيذ: يراقب التدفق الداخل/الخارج في أحواض الأسماك أو الأراضي الرطبة المُنشأة.
• فوائد:
  • يحافظ على مستويات المياه المثلى للحياة المائية.
  • يمنع تدهور جودة المياه بسبب ركود المياه أو تدفقها المفرط.

(4) إدارة منطقة الري

• التنفيذ: يتصل بمنصات إنترنت الأشياء الزراعية، مما يشكل شبكة بيانات هيدرولوجية إقليمية.
• فوائد:
  • يساعد سلطات المياه في اتخاذ قرارات تخصيص المياه.
  • يقلل من تكاليف الفحص اليدوي ويعزز كفاءة الإدارة.

3. التأثير على الإنتاج الزراعي

(1) تحسين كفاءة استخدام المياه

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

(2) تقليل مخاطر الكوارث

• تساهم الإنذارات المبكرة بالفيضانات/الجفاف في تقليل خسائر المحاصيل (مثل حقول الأرز المغمورة، والبساتين الجافة).

(3) يشجع الزراعة الذكية

• يوفر بيانات هيدرولوجية أساسية لـ "المزارع الرقمية"، مما يتيح التآزر مع الطائرات بدون طيار والصمامات الذكية وأجهزة إنترنت الأشياء الأخرى.

(4) انخفاض تكاليف العمالة والصيانة

• بخلاف 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:
  • ارتفاع تكاليف أجهزة الاستشعار يحد من اعتماد المزارعين الصغار لها.
  • قد تؤثر التضاريس المعقدة (مثل القنوات المنحنية) على دقة قياس السرعة.
• التوجهات المستقبلية:
  • خوارزميات الذكاء الاصطناعي لتحسين معايرة البيانات (على سبيل المثال، التعلم الآلي لتعويض التضاريس).
  • تطوير نسخ منخفضة التكلفة للمزارع الصغيرة.

خاتمة

تُلبّي أجهزة الاستشعار الهيدرولوجية المتكاملة القائمة على الرادار احتياجاتٍ حيويةً في مجال الرصد الزراعي، وتُشكّل حجر الزاوية في الإدارة الذكية للمياه والزراعة الدقيقة. تُعزّز تطبيقاتها كفاءة استخدام المياه وتدعم الزراعة المستدامة. ومع تقدّم التكنولوجيا وانخفاض التكاليف، يُتوقع أن تُصبح هذه الأجهزة من المعدات الأساسية في الزراعة الحديثة.

مجموعة كاملة من الخوادم ووحدة البرامج اللاسلكية، تدعم RS485 وGPRS و4G وWIFI وLORA وLORAWAN

لمزيد من المعلومات حول مستشعر الماء معلومة،

يرجى الاتصال بشركة Honde Technology Co., LTD.

Email: info@hondetech.com

موقع الشركة الإلكتروني:www.hondetechco.com

الهاتف: +86-15210548582