آب، انرژی و محیط‌زیست

به گزارش خبرنگار مهر، ارزیابی معمول سلامت خاک نیاز به نمونه برداری فشرده میدانی و تجزیه و تحلیل آزمایشگاهی دارد. هرچند با کمک این روش می‌توان به نتایج دقیقی دست یافت، اما ممکن است علاوه بر پرهزینه و وقت گیر بودن، برای ردیابی مداوم خصوصیات خاک مناسب نباشد.

اکنون به نظر می‌رسد پیشرفت در توسعه حسگرهای خاک و فناوری‌های بی سیم جایگزین نمونه برداری و نظارت آفلاین میدانی شود.

در همین راستا گروهی از محققان آمریکایی و پرویی با همکاری رحیم رحیمی، پژوهشگر ایرانی در دانشگاه پرودو، پژوهشی انجام داده‌اند که در نشریه IEEE Internet of Things Journal نیز منتشر شده است. آنها در این پژوهش از توسعه به‌کارگیری و تأیید یک سیستم اینترنت اشیا برای رصد سلامت خاک خبر داده‌اند.

این سیستم پیشنهادی «واحد نظارت بر سلامت خاک» (SHMU) نام دارد و شامل نود انتهایی است که با کمک انرژی خورشید فعال می‌شوند. می‌توان این نودها را برای مدتی طولانی در محیط نصب کرد.

هر SHMU دمای خاک، رطوبت ، هدایت الکتریکی ، دی اکسید کربن و اطلاعات موقعیت جغرافیایی را با استفاده از فناوری رادیویی LoRaWAN به صورت بی سیم انتقال می‌دهد. اطلاعات ارسالی به وسیله یک دروازه LoRaWAN دریافت می‌شود. در مرحله بعد این دروازه اطلاعات را برای ذخیره سازی و تجزیه و تحلیل بلندمدت در یک سرور بارگذاری می‌کند. کاربران می‌توانند اطلاعات به دست آمده را از طریق داشبورد مبتنی بر وب مشاهده کنند.

برای اعتبارسنجی سیستم توسعه یافته آزمایش‌های مختلفی انجام شد که به شرح زیر است:

۱- شبکه‌ای شامل ۸ SHMU به مدت چند هفته در یک مزرعه نصب شدند و معیارهای سلامت خاک با استفاده از داشبورد سلامت خاک تجزیه و تحلیل شد.

۲- با اضافه کردن یک حسگر اضافی دی اکسید کربن، انعطاف پذیری سیستم نشان داده شد. این حسگر یک متغیر اضافی که به طور مستقیم با سلامت خاک مرتبط است را رصد و ثبت می‌کرد.

۳- متوسط مصرف برق یک سیستم SHMU (شامل حسگرهای مرتبط) ۱۳ میلی آمپر برآورد شده است. با توجه به این اطلاعات، یک باتری لیتیوم یونی می‌تواند انرژی چند روز سیستم را تأمین کند.

۴- یک پنل خورشیدی ۷ در ۶.۵ سانتی متری قادر به شارژ باتری در ۱۴ روز و همچنین تأمین برق مورد نیاز SHMU بود.