1. Definizio teknikoa eta funtzio nagusiak
Soil Sensor gailu adimendun bat da, lurzoruaren ingurumen-parametroak denbora errealean kontrolatzen dituena metodo fisiko edo kimikoen bidez. Bere monitorizazio-dimentsio nagusiak hauek dira:
Uraren monitorizazioa: Uraren eduki bolumetrikoa (VWC), matrizearen potentziala (kPa)
Ezaugarri fisiko eta kimikoak: eroankortasun elektrikoa (EC), pH, REDOX potentziala (ORP)
Mantenugaien analisia: Nitrogeno, fosforo eta potasio (NPK) edukia, materia organikoaren kontzentrazioa
Parametro termodinamikoak: lurzoruaren tenperatura-profila (0-100 cm-ko gradientearen neurketa)
Adierazle biologikoak: Jarduera mikrobianoa (CO₂ arnasketa-tasa)
Bigarrenik, sentsore-teknologia nagusiaren azterketa
Hezetasun sentsorea
TDR mota (denbora-domeinuko erreflektometria): uhin elektromagnetikoen hedapen-denboraren neurketa (zehaztasuna ±% 1, tartea 0-100%)
FDR mota (maiztasun-domeinuko islapena): Kondentsadoreen permitibitatearen detekzioa (kostu baxua, kalibrazio erregularra behar du)
Neutroi zunda: Hidrogenoz moderatutako neutroien kontaketa (laborategiko zehaztasun maila, erradiazio baimena beharrezkoa da)
Parametro anitzeko zunda konposatua
5-in-1 sentsorea: Hezetasuna + EC + tenperatura + pH + Nitrogenoa (IP68 babesa, gatz-alkali korrosioarekiko erresistentzia)
Sentsore espektroskopikoa: materia organikoaren in situ detekzioa infragorri hurbilean (NIR) (detekzio muga % 0,5)
Aurrerapen teknologiko berria
Karbono nanotubo elektrodoa: EC neurketa bereizmena 1 μS/cm-ra arte
Txip mikrofluidikoa: 30 segundo nitrato nitrogenoaren detekzio azkarra osatzeko
Hirugarrenik, industriako aplikazioen eszenatokiak eta datuen balioa
1. Nekazaritza adimendunaren kudeaketa zehatza (AEBetako Iowako arto-soroa)
Hedapen eskema:
10 hektarea bakoitzeko profilen monitorizazio-estazio bat (20/50/100 cm-ko hiru maila)
Haririk gabeko sarea (LoRaWAN, 3 km-ko transmisio-distantzia)
Erabaki adimentsua:
Ureztatze-abiarazlea: Hasi tantaka ureztatzea VWC <% 18 denean 40 cm-ko sakoneran
Ongarritze aldakorra: Nitrogenoaren aplikazioaren doikuntza dinamikoa % 20ko EC balioaren diferentzian oinarrituta
Onuren datuak:
% 28ko aurrezpena urari dagokionez, nitrogenoaren erabilera-tasa % 35 handitu da
Hektarea bakoitzeko 0,8 tona arto gehiago
2. Basamortutzearen kontrolaren jarraipena (Sahara Fringe Berrezarpen Ekologikoaren Proiektua)
Sentsore-multzoa:
Ur-mailako ur-mailaren monitorizazioa (piezoerresistiboa, 0-10MPa tartean)
Gatzaren aurrealdearen jarraipena (dentsitate handiko EC zunda, 1 mm-ko elektrodoen arteko tartearekin)
Alerta goiztiarreko eredua:
Basamortutze-indizea =0,4×(EC>4dS/m)+0,3×(materia organikoa <%0,6)+0,3×(ur-edukia <%5)
Gobernantzaren eragina:
Landaredi-estaldura % 12tik % 37ra igo da
% 62ko gainazaleko gazitasunaren murrizketa
3. Hondamendi geologikoen abisua (Shizuoka prefektura, Japoniako luizien monitorizazio sarea)
Jarraipen sistema:
Barneko malda: poro-uraren presio-sentsorea (0-200kPa tartea)
Gainazaleko desplazamendua: MEMS murgiltze-neurgailua (0,001°-ko bereizmena)
Alerta goiztiarraren algoritmoa:
Prezipitazio kritikoa: lurzoruaren saturazioa >85% eta orduko prezipitazioa >30mm
Desplazamendu-tasa: 3 ordu jarraian >5 mm/h alarma gorria piztu
Inplementazio emaitzak:
Hiru luizi arrakastaz abisatu ziren 2021ean
Larrialdiei erantzuteko denbora 15 minutura murriztu da
4. Kutsatutako guneen saneamendua (Ruhr industria-eremuko metal astunen tratamendua, Alemania)
Detekzio eskema:
XRF fluoreszentzia sentsorea: berun/kadmio/artseniko in situ detekzioa (ppm zehaztasuna)
REDOX potentzial katea: biorremediazio prozesuen monitorizazioa
Kontrol adimenduna:
Fitoremediazioa aktibatzen da artsenikoaren kontzentrazioa 50 ppm-tik behera jaisten denean.
Potentziala 200 mV baino handiagoa denean, elektroi-emailearen injekzioak mikrobioen degradazioa sustatzen du.
Gobernantza datuak:
Berunaren kutsadura % 92 murriztu zen
Konponketa-zikloa % 40 murriztu da
4. Bilakaera teknologikoaren joera
Miniaturizazioa eta matrizea
Nanohariko sentsoreek (<100nm diametrokoak) landare bakarreko sustraien eremua monitorizatzeko aukera ematen dute
Azal elektroniko malgua (% 300eko luzapena) lurzoruaren deformaziora egokitzen da
Pertzepzio-fusio multimodala
Lurzoruaren ehunduraren inbertsioa uhin akustiko eta eroankortasun elektrikoaren bidez
Uraren eroankortasunaren neurketa pultsu termikoaren metodoa (zehaztasuna ±% 5)
Adimen artifizialak analisi adimendunak bultzatzen ditu
Sare neuronal konboluzionalek lurzoru motak identifikatzen dituzte (% 98ko zehaztasuna)
Biki digitalek mantenugaien migrazioa simulatzen dute
5. Aplikazio kasu tipikoak: Lur beltza babesteko proiektua Txinako ipar-ekialdean
Jarraipen sarea:
100.000 sentsore multzok 5 milioi hektarea nekazaritza-lur estaltzen dituzte
0-50 cm-ko lurzoru geruzako "hezetasunaren, emankortasunaren eta trinkotasunaren" 3D datu-base bat sortu zen.
Babes politika:
Materia organikoa %3 baino txikiagoa denean, lastoa sakonki irauli behar da.
Lurzoruaren dentsitate masikoa >1.35g/cm³-k azpilurzorutze eragiketa abiarazten du
Inplementazio emaitzak:
Lurzoru beltzaren geruzaren galera-tasa % 76 jaitsi zen
Soja-babarrunaren batez besteko etekina % 21 handitu zen mu bakoitzeko
Karbono biltegiratzea 0,8 tona/hektarea handitu zen urtean
Ondorioa
«Nekazaritza enpirikotik» «datu-nekazaritzara», lurzoru-sentsoreek gizakiek lurrarekin duten harremana birmoldatzen ari dira. MEMS prozesuaren eta Gauzen Interneten teknologiaren integrazio sakonarekin, lurzoruaren monitorizazioak aurrerapenak lortuko ditu nanoeskalako bereizmen espazialean eta minutuko erantzun denboran etorkizunean. Mundu mailako elikagaien segurtasuna eta degradazio ekologikoa bezalako erronkei erantzunez, sakon lurperatutako «zaintzaile isil» hauek datu-laguntza funtsezkoa ematen jarraituko dute eta Lurraren gainazaleko sistemen kudeaketa eta kontrol adimentsua sustatuko dute.
Argitaratze data: 2025eko otsailaren 17a