使用基于LoRaWAN的传感技术实时监测谷物作物的氨排放
Nyéki Anikó1, Alahmad Tarek2, Sana Arshad3
1Albert Kázmér Mosonmagyaróvár Faculty of Agricultural and Food Sciences, Department of Biosystems Engineering and Precision Technology, Széchenyi István University, Mosonmagyaróvár, Hungary. nyeki.aniko@sze.hu.
Scientific reports
|December 6, 2025
概括
本研究介绍了一种使用LoRaWAN的物联网系统,用于实时监测谷物田中的氨 (NH3). 该系统跟踪NH3排放和环境因素,帮助可持续的农业实践.
科学领域:
- 农业科学 农业科学
- 环境科学 环境科学
- 传感器技术 传感器技术
背景情况:
- 可持续农业需要精确跟踪温室气体 (GHG) 排放,特别是与环境变量相关的氨 (NH3).
- 物联网 (IoT) 技术为农场环境条件和排放提供了高效的实时监控解决方案.
研究的目的:
- 开发和评估基于LoRaWAN的物联网系统,用于实时监测谷物作物领域的氨 (NH3) 排放.
- 研究NH3流量与关键环境变量 (如温度,降雨量和土壤水分) 之间的关系.
主要方法:
- 部署一个现场监测实验室,集成与LoRaWAN连接的传感器,用于NH3+,空气温度,降雨量,湿度,土壤温度和湿度.
- 在三个生长季节 (2020-2023) 收集秋季种植谷物的NH3流量数据.
- 统计分析包括图基的克莱默测试,主要组件分析 (PCA) 和斯皮尔曼的相关性,以评估排放和环境因素关系.
主要成果:
- 观察到NH3排放量和环境变量在不同年份之间存在显著差异 (p < 0.05).
- 峰值NH3排放与空气和土壤温度升高 (分别为25-31°C和21-23°C) 和降雨量增加相关.
- 在20厘米和40厘米深处,NH3与土壤水分有中度的正相关 (r=0.38-0.4,p<0.05),在这些深处与土壤温度有微弱的负相关 (r=-0.16至-0.17).
结论:
- 开发的基于LoRaWAN的物联网系统能够有效地实时监测农业环境中的NH3排放和相关环境因素.
- 这项技术支持智能农业的知情决策,并改善谷物作物生产中的环境管理.
- 校准气体传感器和LoRaWAN对实时农业环境监测具有前景.
