Hackaday Prize 2022: использование инфракрасных термометров для измерения водного стресса сельскохозяйственных культур

Если вы живете где-нибудь в Северном полушарии, вы, вероятно, испытали одну из многих волн тепла, случившихся этим летом. Экстремальная жара опасна для людей и животных, но страдают и растения, в том числе важные сельскохозяйственные культуры. Высокие температуры приводят к усилению транспирации и испарения, и если потерянная таким образом вода не будет восполнена достаточно быстро, растения перестанут расти и в конечном итоге завянут и погибнут.

Чтобы отслеживать количество воды, доступной сельскохозяйственным культурам, [Флориан Эллсэссер] создал датчик водного стресса для культур: устройство, которое проверяет, достаточно ли влаги для растений, чтобы оставаться здоровыми. Для этого он измеряет температуру листьев и рассчитывает уровень испарения. Если листья прохладнее, чем окружающая их среда, это означает, что вода испаряется из них и у растения, по-видимому, достаточно воды. Если температура листьев ближе к температуре окружающей среды, возможно, растению не хватает воды.

Система [Флориана] выполняет это измерение с помощью инфракрасной матрицы, которая по сути представляет собой тепловизионную камеру с низким разрешением, которая удаленно измеряет температуру всего, что находится в поле зрения. Этот ИК-массив направлен на поле, где он увидит как листья, так и землю между ними. Разницу температур между этими двумя значениями затем можно использовать для расчета индекса водного стресса сельскохозяйственных культур (CWSI), стандартизированного показателя того, насколько хорошо гидратированы растения. Результат отображается на дисплее, а также с помощью удобного красно-желто-зеленого светодиодного индикатора состояния, который показывает, нуждается ли данная культура в поливе.

Система может питаться от солнечной энергии для полностью удаленного управления, а ее данные можно считывать через интерфейс Wi-Fi. [Флориан] планирует обновить конструкцию с помощью интерфейса LoRa для увеличения дальности действия: конечная цель — построить большую сеть этих датчиков на всех сельскохозяйственных территориях и использовать объединенные данные для повышения осведомленности о нехватке воды в определенных областях. Чтобы облегчить сборку датчиков любому заинтересованному лицу, все файлы проекта доступны на странице проекта.

Поддержание влажности сельскохозяйственных культур — одна из ключевых задач сельского хозяйства, и мы видели несколько проектов, направленных на ее оптимизацию и автоматизацию: от простого, но эффективного датчика влажности на основе ESP8266 до полноценных гидропонных систем.