Weelderige groene sla gedijt goed in voedingsoplossingen in kweektanks, die allemaal worden aangestuurd door verschillende, stil werkende sensoren voor de waterkwaliteit.
In een universitair laboratorium in de provincie Jiangsu groeit een partij sla krachtig zonder aarde, dankzij een slim hydrocultuurmonitoringsysteem gebaseerd op smalbandige IoT-technologie. Onderzoeker Zhang Jing legde uit dat het systeem meerdere waterkwaliteitssensoren gebruikt om de parameters van de voedingsoplossing in realtime te monitoren, gecombineerd met fuzzy control-methoden om de waterkwaliteit automatisch aan te passen aan de behoeften van het gewas.
Naarmate hydrocultuurtechnologie steeds populairder wordt, spelen deze onopvallende waterkwaliteitssensoren een steeds belangrijkere rol. Van professionele onderzoeksinstellingen tot gewone huishoudens: slimme hydrocultuursystemen transformeren in stilte traditionele landbouwmethoden.
01 Huidige stand van zaken van hydrocultuurtechnologie
Vergeleken met traditionele grondbewerking zorgt hydrocultuur voor een snellere gewasgroei en vermindert het problemen met plagen. Omdat gewassen continu voedingsstoffen uit de voedingsoplossing opnemen, is het essentieel om de waterkwaliteit van de hydrocultuurvoedingsoplossing snel en nauwkeurig te controleren en voedingsstoffen indien nodig aan te vullen.
Dankzij de ontwikkeling van sensortechnologie en kostenreductie zijn slimme hydrocultuursystemen de afgelopen jaren niet meer in onderzoeksinstellingen te vinden, maar ook in gewone huishoudens.
Een typisch slim hydrocultuursysteem bestaat doorgaans 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 kernsensoren
pH-sensoren
De pH-waarde is cruciaal voor de groei van gewassen in hydrocultuur. Zoals iedereen in de aquacultuur weet, ligt de optimale pH-waarde voor waterlichamen tussen 7,5 en 8,5.
pH-waterkwaliteitssensoren detecteren de concentratie waterstofionen in 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 gespecialiseerde pH-sensoren voor hydrocultuurtoepassingen commercieel verkrijgbaar, zoals automatische pH-sensoren voor hydrocultuur die standaardcommunicatieprotocollen ondersteunen, met meetbereiken van 0-14,00 pH en een resolutie tot 0,01 pH, waardoor nauwkeurige bewaking en regeling mogelijk is.
Opgeloste zuurstofsensoren
Opgeloste zuurstof is een belangrijke factor voor een gezonde wortelgroei in hydrocultuurgewassen. Wateren die niet vervuild zijn met zuurstofverbruikende stoffen, houden het verzadigde zuurstofgehalte op peil.
Opgeloste zuurstofsensoren meten de hoeveelheid opgeloste zuurstof in water.
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 gelijktijdig stroomsignalen worden gegenereerd. De stroomsterkte is evenredig met de concentratie opgeloste zuurstof.
Professionele sensoren voor opgeloste zuurstof zijn verkrijgbaar in verschillende uitvoeringen: sommige zijn bestand tegen zware omgevingsomstandigheden en bieden daarbij een uitstekende nauwkeurigheid; andere zijn geoptimaliseerd voor responstijd en geschikt voor steekproeven en analytische toepassingen.
Ionenconcentratiesensoren
Ionenconcentratiesensoren zijn cruciaal 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.
Gespecialiseerde ammoniumionsensoren kunnen bijvoorbeeld het ammoniumgehalte meten in natuurlijke wateren, oppervlaktewater, grondwater en verschillende landbouwtoepassingen.
Een patent voor een ionenconcentratiesensor voor hydrocultuuroplossingen van een landbouwuniversiteit integreert ionenelektroden, temperatuursensoren en pH-sensoren, waardoor snel inzicht ontstaat in veranderingen in ionenconcentratie, temperatuurvariaties en pH-veranderingen in hydrocultuuroplossingen.
Elektrische geleidbaarheidssensoren (EC)
Elektrische geleidbaarheid is een belangrijke indicator voor de totale ionenconcentratie in voedingsoplossingen en geeft direct inzicht in de vruchtbaarheid van de voedingsoplossing.
Automatische EC-transmitters die speciaal zijn ontworpen voor landbouwirrigatie en hydrocultuur, bieden meetbereiken van 0 tot 4000 µS/cm, ondersteunen standaarduitvoerprotocollen, kunnen worden aangesloten op doseerpompen/-kleppen en kunnen pomp-/klepschakelaars aansturen.
Temperatuur- en troebelheidssensoren
De temperatuur heeft invloed op de wortelgroei en de stofwisseling van gewassen, terwijl de troebelheid de hoeveelheid zwevende deeltjes in de voedingsoplossing weerspiegelt.
Bij slimme hydrocultuurkassen kunnen ontwikkelaars gebruikmaken van zeer nauwkeurige digitale temperatuur- en vochtigheidssensormodules, met een typische temperatuurnauwkeurigheid van ±0,3℃ en een resolutie van 0,01℃.
Gespecialiseerde troebelheidssensoren kunnen worden gebruikt met multiparameterinstrumenten om de troebelheid van voedingsoplossingen te bewaken.
03 Geïntegreerde toepassingen in slimme systemen
Gegevens van afzonderlijke sensoren zijn vaak niet voldoende om de volledige hydrocultuuromgeving volledig weer te geven. Daarom is het samensmelten van meerdere sensoren een groeiende trend in slimme hydrocultuursystemen.
Multiparameter-sondes met een kosteneffectief ontwerp kunnen eenvoudig worden geïntegreerd met besturingssystemen en telemetriesystemen en zijn geschikt voor gebruik op de lange termijn.
Onderzoeksteams hebben op IoT gebaseerde slimme bewakingssystemen voor hydrocultuur ontwikkeld die gebruikmaken van mobiele applicatie-interfaces voor realtime bewaking van hydrocultuuromgevingsparameters. Deze systemen worden gecombineerd met intelligente controlemethoden om de waterkwaliteitsparameters van voedingsoplossingen aan te passen op basis van operationele ervaring en de behoeften van de gewassen.
Uit testresultaten blijkt dat bij het reguleren van voedingsoplossingen door dergelijke systemen belangrijke parameters zoals pH en elektrische geleidbaarheid stabiele, vooraf ingestelde waarden kunnen handhaven binnen een redelijke tijdspanne.
04 Technische uitdagingen en toekomstige trends
Hoewel de technologie voor hydrocultuursensoren aanzienlijke vooruitgang heeft geboekt, blijven er verschillende uitdagingen bestaan. De stabiliteit op lange termijn, de antifoulingcapaciteit en de kalibratiefrequentie van sensoren vormen belangrijke aandachtspunten in praktische toepassingen.
Vooral ionselectieve elektroden zijn gevoelig voor interferentie van andere ionen en vereisen regelmatige kalibratie.
Toekomstige hydrocultuursensoren zullen zich ontwikkelen in de richting van multifunctionaliteit, intelligentie en kostenreductie.
Geavanceerde sensorsystemen maken het nu al mogelijk om verschillende parameters, waaronder chlorofyl, pigmenten, fluorescentie, troebelheid en meer, met hoge precisie te meten.
Intussen worden de drempels voor slimme hydrocultuursystemen verlaagd dankzij de ontwikkeling van open-sourceprojecten. Hierdoor kunnen meer mensen deelnemen aan deze agrarische transformatie.
Tegenwoordig beginnen steeds meer stadsbewoners te experimenteren met hydrocultuur thuis. Op balkons in diverse steden groeien bladgroenten weelderig in slimme hydrocultuurtanks op basis van populaire microcontrollerplatforms.
"Waterkwaliteitssensoren vormen de kern van hydrocultuursystemen. Ze zijn een soort 'smaakpapillen' van planten en vertellen ons welke voedingsstoffen moeten worden aangepast", beschreef een enthousiasteling.
Dankzij voortdurende doorbraken in sensortechnologie verandert precisielandbouw van een ideaalbeeld in werkelijkheid.
Wij kunnen ook een verscheidenheid aan oplossingen bieden voor
1. Handmeter voor multiparameter waterkwaliteit
2. Drijvend boeisysteem voor multiparameter waterkwaliteit
3. Automatische reinigingsborstel voor multi-parameter 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
Telefoon: +86-15210548582
Plaatsingstijd: 07-11-2025