Mérőállomások, SDI12 szenzorok a mezőfalvai kísérleti hálózatban

Mérőállomások, SDI12 szenzorok a mezőfalvai kísérleti hálózatban

 

Mezőfalvai ZRT területén a GINOP PLUSZ-2.1.1-21-2022-00229 pályázati projekt keretében megvalósult kísérleti adatgyűjtés támogatására 77db mérőállomás került telepítésre a meteorológiai, környezeti és talajadatok monitorozása céljából.

 

A kísérleti monitorozás részletes leírása az „Egyedi megoldás a növénytermesztésben IoT rendszerekkel a biztos termésért” című kiadványban olvasható.

A mérőállomások többféle szenzor konfigurációban kerültek kitelepítésre a búza, napraforgó, kukorica, cukorrépa termelési parcelláiban, a kísérlet szakmai vezetése által pontosan meghatározott GNSS pontokba.

 

Az 1. ábrán látható a mérőállomás konfiguráció, amely egy búza parcellába lett telepítve.

 

A felszín feletti látható részegységei az 1. ábra jelölései szerint:

❶ TBS-12S adatgyűjtő napelemmel, beépített akkumulátorral

❷ Levélnedvesség mérő

❸ Meter ATMOS14 levegőhőmérséklet és páratartalom szenzor (TRH)

❹ Kábelösszekötő doboz

❺ Polikarbonát madárriasztó tüskék

 

Az 1. ábrán nem láthatóak a talajba 5 különböző mélységben beépített talajszenzorok. A 2. ábrán látható a mérőállomás demonstrációs fényképe, ahol a felhasznált talajszenzorok is láthatóak.

A talajba beépített 5 db talajnedvesség érzékelő szenzor típusok a 2. ábrán található jelöléseknek megfelelően:

❶ 2 db Meter Teros21v2 talaj tenzióméter

❷ 2 db Acclima TDR315 volumetrikus talajnedvesség érzékelő

❸ 1 db Acclima TDR310 volumetrikus talajnedvesség érzékelő

Mérőállomás konfigurációk

Összesen közel 400 db SDI12 szenzor működik a 77 db mérőállomáson, hatféle szenzor konfigurációban, az alábbi összeállítások szerint:

 

MST1: Meteorológiai Állomás a terület közepén elhelyezve, beépített szenzorai (3. ábra):

Meter ATMOS41 integrált szenzor madártüskével,

Apogee SQ521 PAR szenzor,

Truebner SMT100 talajszenzor

MST2: Meteorológiai Állomás a terület sarkain elhelyezve, beépített szenzora:

Meter ATMOS41 integrált szenzor, madártüskével,

MST3: Talajnedvesség monitor állomás:

5db talajnedvesség szenzor, a fent ismertetett típusok

MST4: Lombon belüli hőmérséklet és páratartalom állomás:

Meter ATMOS14 TRH

MST5: Kombinált lombozat és talajnedvesség monitor állomás 1:

5db talajnedvesség szenzor,

1db Meter ATMOS14 TRH szenzor

MST6: Kombinált lombozat és talajnedvesség monitor állomás 2:

5db talajnedvesség szenzor,

1db Meter ATMOS14 TRH,

1db Tekbox LWS01 levélnedvesség szenzor

Részegységek, szenzorok leírása

TBS-12S adatgyűjtő

A Tekbox cég által gyártott adatgyűjtő SDI12 protokollal rendelkező szenzorokat tud kezelni, maximum 40db SDI12 parancs konfigurálására alkalmas. Az adatgyűjtőt LoRaWAN rendszerű hálózathoz lehet regisztrálni, a beállítható mintavételezési idő 1perc – 24 óra és napelemes táplálással, a teljes vegetációs időszakban használható a mintavételezésre.

 

Meter ATMOS14 Levegő hőmérséklet és páratartalom szenzor

SDI12 kommunikációs buszon elérhető eszköz

Négy paramétert továbbít az adatgyűjtő felé:

Levegő hőmérséklet (°C)

Levegő relatív páratartalom (%)

Légnyomás (kPa)

Gőznyomás, ami alapján a harmatpont kiszámítható (kPa)

LWS01 levélnedvesség szenzor

SDI12 kommunikációs buszon elérhető eszköz

Kettő paramétert továbbít az adatgyűjtő felé:

Relatív levélnedvesség (0-100%)

A szenzor belső hőmérséklete (°C)

Acclima TDR 310, 315 talajnedvesség szenzorok

SDI12 kommunikációs buszon elérhető eszköz

Öt paramétert továbbít az adatgyűjtő felé:

Volumetrikus talajnedvesség (%),

Talajhőmérséklet (°C),

Permittivitás

Bulk EC (µS/cm)

Pore EC (µS/cm)

Meter Teros21v2 tenzióméter

SDI12 kommunikációs vonalon elérhető eszköz

Kettő paramétert továbbít az adatgyűjtő felé:

Mátrix tenzió értéke (0…..-10.000 kPa)

Talajhőmérséklet (°C)

Meteorológiai állomások szenzorkészlete

Meter ATMOS41 integrált meteorológiai szenzor

SDI12 kommunikációs buszon elérhető eszköz

18 db paramétert továbbít az adatgyűjtő felé:

Levegő hőmérséklet (°C)

Gőznyomás (kPa)

Légnyomás (kPa)

Relatív páratartalom (%)

Csapadék (mm)

Szélsebesség (m/s)

Széllökés (m/s)

Szélirány (fok)

Páratartalom szenzor hőmérséklete (°C)

Napsütés Intenzitás (W/m²)

Villámcsapások száma

Villámokcsapások helyének távolsága (km)

Apogee SQ521 PAR (fotoszintetikus sugárzás) szenzor

SDI12 kommunikációs vonalon elérhető eszköz

Kettő paramétert továbbít az adatgyűjtő felé:

Fotoszintetikus sugárzás intenzitás (µmol/m²/sec)

Szenzor dőlés (fok)

Truebner TDR100 talajnedvesség szenzor

SDI12 kommunikációs vonalon elérhető eszköz

Három paramétert továbbít az adatgyűjtő felé:

Talajnedvesség (%)

Talajhőmérséklet (°C)

Tápfeszültség (V)

A meteorológiai mérőállomás egész évben a területen marad, a hozzákapcsolt SMT-100 talajnedvesség mérő a teljes időszakban méri a feltalaj hőmérsékletét. A tavaszi vetési időszakban, amikor még a parcellákban a mérőállomások nincsenek kihelyezve a talajhőmérséklet ismerete fontos adat.

A többi mérőállomás a konfigurált szenzorkészlettel a vetés után kerül a kijelölt helyekre a kísérleti parcellákba.

 

 

Az SDI12 szenzorok használata

Az SDI12 busz egy 3 vezetékes meglehetősen lassú adatátvitelű, de nagy zavartűrő képességű 1200 baud sebességű szenzorspecifikus buszrendszer. A buszra 62db szenzor köthető, névlegesen 60m kábel távolságon belül, de ha csak néhány szenzort használunk a buszon több száz méter kábelen is működőképes marad. A buszon történő kommunikációt megjelenítve az ember számára vizuálisan érthető és könnyen dekódolható ún. ASCII kódolással történik.

Előnyei: A busz 3 vezetékből áll, több szenzor esetén egyszerűbb a kábelezés, a hibakeresés.

Minden szenzorban egy mikroszámítógép van amelyik, ha kell a mért értékeket kalibráltan vagy néhány esetben egy kívülről megadható függvény szerint átalakítva küldi az adatgyűjtő felé.

Digitális adatátvitel miatt veszteségmentes a jeltovábbítás.

Hátránya: speciális tudás és eszközök kellenek a rendszer felprogramozásához és szervízeléséhez.

 

Példa

Nézzük hogyan történik az adatátvitel a gyakorlatban egy Acclima TDR315 szenzorral, amely az „1” címre van programozva.

Egy csomag mérési ciklusa:

• Az adatgyűjtő elküldi a szenzornak az „1M!” kódot, ami a „mérés” parancsot jelenti.
• A szenzor felismerve a parancsot, visszajelez az adatgyűjtőnek, hogy elfogadta és megkezdi a mintavételezést. Amikor elkészült a méréssel küldi a mérési eredményt az adatgyűjtőnek.
• Szenzor válasz ASCII formátumú adatcsomagja: 1+24.4+19.5+12.6+534+2345

Jelentése:

a szenzor címe:1;

talajnedvesség értéke:24.4%;

talajhőmérséklet értéke: 19.5°C;

permittivitás: 12.6;

Bulk EC, vezetőképesség: 534 µS/cm;

Pórusvíz EC, vezetőképesség: 2354 µS/cm.

 

A mérési ciklus kb. 1 másodperc alatt megtörténik.

 

Szerző: Dr. Tóth Csaba villamosmérnök, precíziós gazdálkodás szakmérnök

T-Markt Kereskedőház Kft.

2013 Pomáz Határ u 5/A
0626-525-500
www.agrismartgreen.com