基于微控制器的低成本土壤湿度传感器的设计和现场校准,用于地下滴灌系统
Amina Raheja1, Rakesh Sharda2, Sunil Garg3
1Department of Soil and Water Engineering, Punjab Agricultural University, Ludhiana, Punjab, 141002, India. amina19@pau.edu.
Scientific reports
|October 15, 2025
概括
这项研究开发了一种低成本的电容式土壤湿度传感器系统. 经过校准和现场测试,它可以准确预测土壤水分和灌需求,与商业传感器性能相匹配.
科学领域:
- 农业工程 农业工程
- 土壤科学 土壤科学
- 传感器技术 传感器技术
背景情况:
- 精确的土壤湿度监测对于有效的灌管理至关重要.
- 现有的商业传感器可能很昂贵,限制了广泛采用.
- 传感器位置的变化可能会影响土壤湿度读数.
研究的目的:
- 测试,校准和评估一个具有成本效益的电容传感器系统 (SEN0193) 用于土壤湿度监测.
- 使用传感器输出电压开发土壤湿度水平的预测模型.
- 评估传感器系统与商业传感器的性能及其适用于灌管理的适用性.
主要方法:
- 强化和校准SEN0193电容传感器系统.
- 实验室和现场测试以评估传感器对传感器的变化.
- 回归分析以开发基于传感器输出电压 (ADC) 的土壤湿度预测模型.
- 与商用SM150T传感器相比,用于在甘田中测量体积含水量 (VMC).
主要成果:
- 开发的低成本传感器系统表现出高精度,平均绝对误差为1.56%,根平均平方误差为0.36,相对绝对误差为0.65.
- 在低成本传感器和商用SM150T传感器之间发现了强大的正相关性 (斯皮尔曼等级系数>0.98),用于VMC预测.
- 传感器系统在现场条件下表现出一致和可靠的性能,没有实际问题.
结论:
- 校准的低成本电容式土壤湿度传感器系统的性能与商业传感器相当.
- 这种传感器系统为准确的土壤湿度监测提供了可行的,具有成本效益的解决方案.
- 该技术可以有效地用于优化灌管理和提高灌效率.
