الاتصال بجهاز استشعار رطوبة التربة بأسعار أكثر معقولية

قامت كولين جوزيفسون، الأستاذة المساعدة في الهندسة الكهربائية والحاسوبية بجامعة كاليفورنيا، سانتا كروز، ببناء نموذج أولي لجهاز استشعار ترددات لاسلكية سلبي، يُمكن دفنه تحت الأرض ليعكس موجات الراديو من جهاز قراءة فوق الأرض، إما محمولاً بواسطة شخص، أو محمولاً بطائرة بدون طيار، أو مُثبتاً على مركبة. يُخبر هذا الجهاز المزارعين بكمية الرطوبة في التربة بناءً على الوقت الذي تستغرقه موجات الراديو في رحلتها.
يهدف جوزيفسون إلى تعزيز استخدام الاستشعار عن بعد في اتخاذ القرارات المتعلقة بالري.
قال جوزيفسون: "الدافع الرئيسي هو تحسين دقة الري. تُظهر عقود من الدراسات أن استخدام الري المُدار بواسطة أجهزة الاستشعار يُوفر المياه ويُحافظ على إنتاجية عالية".
ومع ذلك، فإن شبكات الاستشعار الحالية مكلفة، وتتطلب الألواح الشمسية والأسلاك واتصالات الإنترنت التي يمكن أن تصل تكلفتها إلى آلاف الدولارات لكل موقع استشعار.
المشكلة هي أن القارئ يجب أن يمرّ بالقرب من البطاقة. وتقدر أن فريقها يستطيع تشغيلها على عمق عشرة أمتار فوق سطح الأرض، وعلى عمق متر واحد تحت الأرض.
وقد نجح جوزيفسون وفريقه في بناء نموذج أولي ناجح للعلامة، وهو عبارة عن صندوق بحجم صندوق الأحذية يحتوي على علامة التردد اللاسلكي التي تعمل بزوج من البطاريات AA، وقارئ فوق الأرض.
بتمويل من منحة من مؤسسة أبحاث الأغذية والزراعة، تخطط لتكرار التجربة بنموذج أولي أصغر حجمًا وإنتاج العشرات منها، بما يكفي للتجارب الميدانية في المزارع المُدارة تجاريًا. وأوضحت أن التجارب ستُجرى على الخضراوات الورقية والتوت، لأنها المحاصيل الرئيسية في وادي ساليناس بالقرب من سانتا كروز.
أحد الأهداف هو تحديد مدى جودة انتقال الإشارة عبر الأشجار الكثيفة. حتى الآن، دُفنت في المحطة علامات بجوار خطوط التنقيط على عمق يصل إلى قدمين ونصف، ويجري الحصول على قراءات دقيقة للتربة.
وأشاد خبراء الري في الشمال الغربي بالفكرة - فالري الدقيق مكلف بالفعل - ولكن كان لديهم العديد من الأسئلة.
تشيت دوفولت، وهو مزارع يستخدم أدوات الري الآلية، أعجبته الفكرة لكنه تردد في التعامل مع العمالة اللازمة لتقريب المستشعر من العلامة.
"إذا كنت مضطرًا لإرسال شخص ما أو نفسك ... يمكنك إدخال مسبار التربة في 10 ثوانٍ بنفس السهولة"، كما قال.
وتساءل تروي بيترز، أستاذ هندسة النظم البيولوجية في جامعة ولاية واشنطن، عن كيفية تأثير نوع التربة وكثافتها وملمسها ووعورتها على القراءات وما إذا كان كل موقع يحتاج إلى معايرة فردية.
تتواصل مئات من أجهزة الاستشعار، التي يُركّبها ويصونها فنيو الشركة، لاسلكيًا مع جهاز استقبال واحد يعمل بلوح شمسي على بُعد يصل إلى 1500 قدم، والذي ينقل البيانات إلى السحابة. لا يُشكّل عمر البطارية مشكلة، لأن هؤلاء الفنيين يزورون كل جهاز استشعار مرة واحدة على الأقل سنويًا.
يقول بن سميث، أخصائي الري التقني في شركة سيميوس، إن نماذج جوزيفسون الأولية تعود إلى ثلاثين عامًا. ويتذكر أنها كانت مدفونة بأسلاك مكشوفة كان العامل يوصلها بجهاز تسجيل بيانات محمول.
تستطيع أجهزة الاستشعار الحديثة تحليل بيانات المياه، والتغذية، والمناخ، والآفات، وغيرها. على سبيل المثال، تُجري أجهزة كشف التربة التابعة للشركة قياسات كل عشر دقائق، مما يُمكّن المحللين من رصد الاتجاهات.