Weelderige groene sla gedijt goed in een voedingsoplossing in kweektanks, die allemaal worden gecontroleerd door verschillende stil werkende waterkwaliteitssensoren.
In een universitair laboratorium in de provincie Jiangsu groeit een partij sla weelderig zonder aarde, dankzij een slim monitoringsysteem voor hydrocultuur gebaseerd op smalband-IoT-technologie. Onderzoeker Zhang Jing legde uit dat het systeem meerdere waterkwaliteitssensoren gebruikt om de parameters van de voedingsoplossing in realtime te monitoren, in combinatie met fuzzy control-methoden om de waterkwaliteit automatisch aan te passen aan de behoeften van het gewas.
Naarmate hydrocultuurtechnologie zich verder verspreidt, spelen deze onopvallende waterkwaliteitssensoren een steeds belangrijkere rol. Van professionele onderzoeksinstellingen tot gewone huishoudens, slimme hydrocultuursystemen transformeren in stilte de traditionele landbouwmethoden.
01 Huidige stand van de hydrocultuurtechnologie
Vergeleken met traditionele teelt in de volle grond, maakt hydrocultuur een snellere gewasgroei mogelijk en vermindert het problemen met plagen. Omdat gewassen continu voedingsstoffen opnemen uit de voedingsoplossing, is het essentieel om de waterkwaliteit van de hydrocultuurvoedingsoplossing snel en nauwkeurig te controleren en zo nodig voedingsstoffen aan te vullen.
De afgelopen jaren hebben slimme hydrocultuursystemen, dankzij de ontwikkeling van sensortechnologie en de daling van de kosten, hun weg gevonden van onderzoeksinstellingen naar gewone huishoudens.
Een typisch slim hydrocultuursysteem bestaat meestal uit drie hoofdonderdelen: sensoren, controllers en actuatoren.
Sensoren zijn verantwoordelijk voor het verzamelen van diverse waterkwaliteitsparameters en fungeren als de "ogen" en "oren" van het systeem. Hun nauwkeurigheid en stabiliteit bepalen direct het succes of falen van het gehele hydrocultuursysteem.
02 Gedetailleerd overzicht van de kernsensoren
pH-sensoren
De pH-waarde is cruciaal voor de gewasgroei in hydrocultuur. Zoals iedereen in de aquacultuur weet, ligt de optimale pH-waarde voor water tussen 7,5 en 8,5.
pH-waterkwaliteitssensoren detecteren de waterstofionenconcentratie in de gemeten stoffen en zetten deze om in overeenkomstige bruikbare uitgangssignalen.
H+-ionen in de oplossing reageren met de elektrode van de sensor en produceren een spanningssignaal. De grootte van de spanning is evenredig met de H+-concentratie. Door het spanningssignaal te meten, kan de bijbehorende pH-waarde van de oplossing worden bepaald.
Er zijn commercieel verkrijgbare, gespecialiseerde pH-sensoren voor hydrocultuurtoepassingen, zoals automatische pH-sensoren voor hydrocultuur die standaard communicatieprotocollen ondersteunen, met meetbereiken van 0-14,00 pH en een resolutie tot 0,01 pH, waardoor nauwkeurige monitoring en regeling mogelijk zijn.
Sensoren voor opgeloste zuurstof
Opgeloste zuurstof is een cruciale factor voor een gezonde wortelgroei bij hydrocultuurgewassen. Waterlichamen die niet vervuild zijn met zuurstofverbruikende stoffen, behouden een verzadigd zuurstofgehalte.
Sensoren voor opgeloste zuurstof meten de hoeveelheid zuurstof die in water is opgelost.
Zuurstofmoleculen uit de gemeten oplossing dringen door het selectieve membraan van de sensor en ondergaan overeenkomstige reductie- of oxidatiereacties aan de interne kathode en anode, waarbij tegelijkertijd stroomsignalen worden gegenereerd. De grootte van de stroom is evenredig met de concentratie opgeloste zuurstof.
Professionele zuurstofsensoren zijn verkrijgbaar in verschillende uitvoeringen: sommige zijn bestand tegen zware omgevingsomstandigheden en bieden tegelijkertijd een uitstekende nauwkeurigheid; andere zijn geoptimaliseerd voor een snelle reactietijd en geschikt voor steekproeven en analytische toepassingen.
Ionconcentratiesensoren
Sensoren voor ionenconcentratie zijn essentiële apparatuur voor het monitoren van de samenstelling van voedingsoplossingen. De concentraties van specifieke ionen zoals nitraat, ammonium en chloride hebben een directe invloed op de gewasgroei.
Zo kunnen bijvoorbeeld gespecialiseerde sensoren voor ammoniumionen het ammoniumgehalte meten in natuurlijke wateren, oppervlaktewater, grondwater en diverse agrarische toepassingen.
Een patent van een landbouwuniversiteit voor een sensor voor de ionenconcentratie in hydrocultuuroplossingen integreert ionenelektroden, temperatuursensoren en pH-sensoren, waardoor snel inzicht verkregen kan worden in veranderingen in ionenconcentratie, temperatuurschommelingen en pH-veranderingen in hydrocultuuroplossingen.
Sensoren voor elektrische geleidbaarheid (EC)
De elektrische geleidbaarheid is een belangrijke indicator voor de totale ionenconcentratie in een voedingsoplossing en weerspiegelt direct het vruchtbaarheidsniveau van de voedingsoplossing.
Automatische EC-transmitters, speciaal ontworpen voor landbouwberegening en hydrocultuur, bieden meetbereiken tot 0-4000 µS/cm, ondersteunen standaard uitvoerprotocollen en kunnen worden aangesloten op doseerpompen/kleppen en pomp-/klepschakelaars aansturen.
Temperatuur- en troebelheidssensoren
Temperatuur beïnvloedt de wortelgroei en de metabolische activiteit van gewassen, terwijl troebelheid de hoeveelheid zwevende deeltjes in de voedingsoplossing weergeeft.
Bij slimme kassen met hydrocultuurtanks kunnen ontwikkelaars gebruikmaken van zeer nauwkeurige digitale temperatuur- en vochtigheidssensoren, met een typische temperatuurnauwkeurigheid van ±0,3℃ en een resolutie van 0,01℃.
Gespecialiseerde troebelheidssensoren kunnen in combinatie met multiparameterinstrumenten worden gebruikt om het troebelheidsniveau van voedingsoplossingen te meten.
03 Geïntegreerde toepassingen in slimme systemen
Gegevens van individuele sensoren zijn vaak onvoldoende om een volledig beeld te geven van de hydrocultuuromgeving. Daarom is de fusie van meerdere sensoren een groeiende trend in slimme hydrocultuursystemen.
Multiparameter-sondes met een kostenefficiënt ontwerp kunnen eenvoudig worden geïntegreerd met besturingssystemen en telemetriesystemen, waardoor ze geschikt zijn voor langdurig gebruik.
Onderzoeksteams hebben op IoT gebaseerde slimme monitoringsystemen voor hydrocultuur ontwikkeld. Deze systemen maken gebruik van mobiele applicaties voor realtime monitoring van omgevingsparameters in de hydrocultuur, gecombineerd met intelligente besturingsmethoden om de waterkwaliteit van de voedingsoplossing aan te passen op basis van operationele ervaring en de behoeften van het gewas.
Testresultaten tonen aan dat wanneer dergelijke systemen voedingsoplossingen reguleren, belangrijke parameters zoals pH en elektrische geleidbaarheid binnen redelijke tijd stabiele, vooraf ingestelde waarden kunnen behouden.
04 Technische uitdagingen en toekomstige trends
Hoewel de sensortechnologie voor hydrocultuur aanzienlijke vooruitgang heeft geboekt, blijven er diverse uitdagingen bestaan. Stabiliteit op lange termijn, weerstand tegen vervuiling en de kalibratiefrequentie van sensoren zijn belangrijke aandachtspunten bij praktische toepassingen.
Met name ionselectieve elektroden zijn gevoelig voor interferentie van andere ionen en vereisen regelmatige kalibratie.
Toekomstige sensoren voor hydrocultuur zullen zich ontwikkelen in de richting van multifunctionaliteit, intelligentie en kostenreductie.
Geavanceerde sensorsystemen maken het nu al mogelijk om diverse parameters nauwkeurig te meten, waaronder chlorofyl, pigmenten, fluorescentie, troebelheid en meer.
Ondertussen verlagen de ontwikkelingen in open-sourceprojecten de drempels voor slimme hydrocultuursystemen, waardoor meer mensen kunnen deelnemen aan deze agrarische transformatie.
Tegenwoordig experimenteren steeds meer stadsbewoners met hydrocultuur thuis. Op balkons in verschillende steden groeien bladgroenten weelderig in slimme hydrocultuurtanks die gebaseerd zijn op populaire microcontrollerplatforms.
"Waterkwaliteitssensoren vormen de kern van hydrocultuursystemen; ze zijn als de 'smaakpapillen' van planten en vertellen ons welke voedingsstoffen moeten worden aangepast," aldus een enthousiasteling.
Dankzij voortdurende doorbraken in sensortechnologie wordt precisielandbouw van een ideaal werkelijkheid.
We kunnen ook diverse oplossingen bieden voor
1. Draagbare meter voor het meten van meerdere waterparameters
2. Drijvend boeiensysteem voor waterkwaliteitsmetingen met meerdere parameters.
3. Automatische reinigingsborstel voor de multiparameter watersensor
4. Complete set servers en software draadloze module, ondersteunt RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWAN
Voor meer watersensoren informatie,
Neem contact op met Honde Technology Co., LTD.
Email: info@hondetech.com
Bedrijfswebsite:www.hondetechco.com
Tel: +86-15210548582
Geplaatst op: 7 november 2025