生分解性土壌水分センサーによる持続可能なスマート農業

土地と水の資源がますます限られているため、リモートセンシング技術を使用して大気と土壌の環境データをリアルタイムで監視し、作物の収量を最適化する精密農業の開発が加速しています。このようなテクノロジーの持続可能性を最大限に高めることは、環境を適切に管理し、コストを削減するために重要です。
さて、最近Advanced Sustainable Systems誌に発表された研究では、大阪大学の研究者らは、大部分が生分解性である無線土壌水分感知技術を開発した。この取り組みは、使用済みセンサー機器の安全な廃棄など、精密農業に残る技術的なボトルネックに対処する上で重要なマイルストーンとなります。
世界人口が増加し続ける中、農作物の収量を最適化し、土地と水の使用を最小限に抑えることが不可欠です。精密農業は、センサーネットワークを使用して環境情報を収集し、必要なときに必要な場所に資源を農地に適切に割り当てることができるようにすることで、これらの相反するニーズに対処することを目指しています。
ドローンや人工衛星は豊富な情報を収集できますが、土壌の水分や水分レベルを測定するのには理想的ではありません。最適なデータ収集を行うには、水分測定装置を地面に高密度で設置する必要があります。センサーが生分解性でない場合は、寿命が来たときに回収する必要がありますが、これには多大な労力がかかり、非現実的です。電子機能と生分解性を 1 つの技術で実現することが、現在の研究の目標です。
「私たちのシステムには、複数のセンサー、ワイヤレス電源、感知データと位置データを収集して送信するための熱画像カメラが含まれています」と研究の筆頭著者である春日貴明氏は説明します。「土壌の成分はほとんどが環境に優しく、ナノペーパーで構成されています。基板、天然ワックス保護コーティング、カーボンヒーター、錫導線。」
この技術は、センサーへのワイヤレス エネルギー伝達の効率がセンサー ヒーターの温度と周囲の土壌の湿度に対応するという事実に基づいています。たとえば、滑らかな土壌でセンサーの位置と角度を最適化する場合、土壌水分が 5% から 30% に増加すると、伝送効率が最大 46% から最大 3% に低下します。次に、熱画像カメラがそのエリアの画像を撮影し、土壌水分とセンサーの位置データを同時に収集します。収穫期の終わりには、センサーを土壌に埋めて生分解することができます。
「0.4 x 0.6 メートルの実証フィールドで 12 個のセンサーを使用して、土壌水分が不十分な領域を画像化することに成功しました」と春日氏は述べています。「その結果、私たちのシステムは精密農業に必要な高いセンサー密度に対応できます。」
この取り組みは、資源の制約がますます高まる世界で精密農業を最適化する可能性を秘めています。センサーの配置や粗い土壌での傾斜角度、そして土壌水分レベルを超えた土壌環境のその他の指標など、理想的ではない条件下で研究者の技術の有効性を最大化することは、世界の農業界でのこの技術の広範な使用につながる可能性があります。コミュニティ。