1. Diffiniad technegol a swyddogaethau craidd
Dyfais ddeallus yw Synhwyrydd Pridd sy'n monitro paramedrau amgylcheddol pridd mewn amser real trwy ddulliau ffisegol neu gemegol. Mae ei ddimensiynau monitro craidd yn cynnwys:
Monitro dŵr: Cynnwys dŵr cyfeintiol (VWC), potensial matrics (kPa)
Priodweddau ffisegol a chemegol: Dargludedd trydanol (EC), pH, potensial REDOX (ORP)
Dadansoddiad maetholion: Cynnwys nitrogen, ffosfforws a photasiwm (NPK), crynodiad deunydd organig
Paramedrau thermodynamig: proffil tymheredd y pridd (mesuriad graddiant 0-100cm)
Dangosyddion biolegol: Gweithgaredd microbaidd (cyfradd resbiradaeth CO₂)
Yn ail, dadansoddiad o dechnoleg synhwyro prif ffrwd
Synhwyrydd lleithder
Math TDR (adlewyrchydd parth amser): mesur amser lluosogi tonnau electromagnetig (cywirdeb ±1%, ystod 0-100%)
Math FDR (adlewyrchiad parth amledd): Canfod trydanoldeb cynhwysydd (cost isel, angen calibradu rheolaidd)
Chwiliwr niwtron: Cyfrif niwtronau wedi'i gymedroli gan hydrogen (cywirdeb gradd labordy, mae angen trwydded ymbelydredd)
chwiliedydd cyfansawdd aml-baramedr
Synhwyrydd 5-mewn-1: Lleithder +EC+ tymheredd +pH+ Nitrogen (amddiffyniad IP68, ymwrthedd i gyrydiad halwynog-alcalïaidd)
Synhwyrydd sbectrosgopig: Canfod mater organig in situ ag is-goch agos (NIR) (terfyn canfod 0.5%)
Datblygiad technolegol newydd
Electrod nanotube carbon: datrysiad mesur EC hyd at 1μS/cm
Sglodion microfluidig: 30 eiliad i gwblhau canfod cyflym nitrogen nitrad
Yn drydydd, senarios cymwysiadau diwydiant a gwerth data
1. Rheoli amaethyddiaeth glyfar yn fanwl gywir (Cae ŷd yn Iowa, UDA)
Cynllun lleoli:
Un orsaf monitro proffil bob 10 hectar (20/50/100cm tair lefel)
Rhwydweithio diwifr (LoRaWAN, pellter trosglwyddo 3km)
Penderfyniad deallus:
Sbardun dyfrhau: Dechreuwch ddyfrhau diferu pan fydd VWC<18% ar ddyfnder o 40cm
Gwrteithio amrywiol: Addasiad deinamig o gymhwysiad nitrogen yn seiliedig ar wahaniaeth gwerth EC o ±20%
Data budd-daliadau:
Arbed dŵr 28%, cynyddodd cyfradd defnyddio nitrogen 35%
Cynnydd o 0.8 tunnell o ŷd yr hectar
2. Monitro rheoli diffeithdiro (Prosiect Adfer Ecolegol Ymyl y Sahara)
Arae synhwyrydd:
Monitro lefel y dŵr (piezoresistive, ystod 0-10MPa)
Olrhain blaen halen (prob EC dwysedd uchel gyda bylchau electrod 1mm)
Model rhybudd cynnar:
Mynegai anialwch =0.4×(EC>4dS/m)+0.3×(deunydd organig <0.6%)+0.3×(cynnwys dŵr <5%)
Effaith llywodraethu:
Cynyddodd gorchudd llystyfiant o 12% i 37%
Gostyngiad o 62% mewn halltedd arwyneb
3. Rhybudd trychineb daearegol (Rhagoriaeth Shizuoka, Rhwydwaith Monitro Tirlithriadau Japan)
System fonitro:
Llethr mewnol: synhwyrydd pwysedd dŵr mandwll (amrediad 0-200kPa)
Dadleoliad arwyneb: mesurydd dip MEMS (datrysiad 0.001°)
Algorithm rhybuddio cynnar:
Glawiad critigol: dirlawnder pridd >85% a glawiad bob awr >30mm
Cyfradd dadleoli: 3 awr yn olynol >5mm/awr yn sbarduno larwm coch
Canlyniadau gweithredu:
Rhybuddiwyd yn llwyddiannus am dri tirlithriad yn 2021
Amser ymateb brys wedi'i leihau i 15 munud
4. Adfer safleoedd halogedig (Trin metelau trwm ym Mharth Diwydiannol Ruhr, yr Almaen)
Cynllun canfod:
Synhwyrydd fflwroleuedd XRF: Canfod plwm/cadmiwm/arsenig in situ (cywirdeb ppm)
Cadwyn botensial REDOX: Monitro prosesau bioremediation
Rheolaeth ddeallus:
Mae ffytoremediation yn cael ei actifadu pan fydd crynodiad yr arsenig yn gostwng o dan 50ppm
Pan fydd y potensial yn >200mV, mae chwistrelliad rhoddwr electronau yn hyrwyddo diraddio microbaidd
Data llywodraethu:
Gostyngwyd llygredd plwm 92%
Cylch atgyweirio wedi'i leihau 40%
4. Tuedd esblygiad technolegol
Miniatureiddio ac arae
Mae synwyryddion nanowire (<100nm mewn diamedr) yn galluogi monitro parth gwreiddiau planhigyn sengl
Croen electronig hyblyg (ymestyn 300%) YN ADDASU i anffurfiad pridd
Cyfuniad canfyddiadol amlfoddol
Gwrthdroad gwead pridd gan don acwstig a dargludedd trydanol
Mesur dargludedd dŵr gyda dull pwls thermol (cywirdeb ±5%)
AI yn gyrru dadansoddeg ddeallus
Mae rhwydweithiau niwral cyfryngol yn nodi mathau o bridd (cywirdeb o 98%).
Efeilliaid digidol yn efelychu mudo maetholion
5. Achosion cymhwysiad nodweddiadol: Prosiect amddiffyn tir du yng Ngogledd-ddwyrain Tsieina
Rhwydwaith monitro:
Mae 100,000 o setiau o synwyryddion yn cwmpasu 5 miliwn erw o dir fferm
Sefydlwyd cronfa ddata 3D o “leithder, ffrwythlondeb a chrynoder” mewn haen pridd 0-50cm
Polisi amddiffyn:
Pan fo deunydd organig yn <3%, mae troi gwellt yn ddwfn yn orfodol
Mae dwysedd swmp pridd >1.35g/cm³ yn sbarduno gweithrediad isbriddio
Canlyniadau gweithredu:
Gostyngodd cyfradd colli'r haen pridd du 76%
Cynyddodd cynnyrch cyfartalog ffa soia fesul mu 21%
Cynyddodd storio carbon 0.8 tunnell/ha y flwyddyn
Casgliad
O “ffermio empirig” i “ffermio data,” mae synwyryddion pridd yn ail-lunio’r ffordd y mae bodau dynol yn siarad â’r tir. Gyda’r integreiddio dwfn rhwng proses MEMS a thechnoleg Rhyngrwyd Pethau, bydd monitro pridd yn cyflawni datblygiadau arloesol mewn datrysiad gofodol nanosgâl ac ymateb amser lefel munud yn y dyfodol. Mewn ymateb i heriau fel diogelwch bwyd byd-eang a dirywiad ecolegol, bydd y “gwylwyr tawel” claddu’n ddwfn hyn yn parhau i ddarparu cefnogaeth data allweddol a hyrwyddo rheolaeth ddeallus systemau wyneb y Ddaear.
Amser postio: Chwefror-17-2025