ਮਿੱਟੀ ਸੈਂਸਰ: ਸ਼ੁੱਧਤਾ ਲਈ "ਭੂਮੀਗਤ ਅੱਖਾਂ" ਖੇਤੀਬਾੜੀ ਅਤੇ ਵਾਤਾਵਰਣ ਨਿਗਰਾਨੀ

1. ਤਕਨੀਕੀ ਪਰਿਭਾਸ਼ਾ ਅਤੇ ਮੁੱਖ ਕਾਰਜ
ਮਿੱਟੀ ਸੈਂਸਰ ਇੱਕ ਬੁੱਧੀਮਾਨ ਯੰਤਰ ਹੈ ਜੋ ਭੌਤਿਕ ਜਾਂ ਰਸਾਇਣਕ ਤਰੀਕਿਆਂ ਰਾਹੀਂ ਅਸਲ ਸਮੇਂ ਵਿੱਚ ਮਿੱਟੀ ਦੇ ਵਾਤਾਵਰਣ ਮਾਪਦੰਡਾਂ ਦੀ ਨਿਗਰਾਨੀ ਕਰਦਾ ਹੈ। ਇਸਦੇ ਮੁੱਖ ਨਿਗਰਾਨੀ ਪਹਿਲੂਆਂ ਵਿੱਚ ਸ਼ਾਮਲ ਹਨ:

ਪਾਣੀ ਦੀ ਨਿਗਰਾਨੀ: ਵੌਲਯੂਮੈਟ੍ਰਿਕ ਪਾਣੀ ਦੀ ਸਮੱਗਰੀ (VWC), ਮੈਟ੍ਰਿਕਸ ਸੰਭਾਵੀ (kPa)
ਭੌਤਿਕ ਅਤੇ ਰਸਾਇਣਕ ਗੁਣ: ਬਿਜਲੀ ਚਾਲਕਤਾ (EC), pH, REDOX ਸੰਭਾਵੀ (ORP)
ਪੌਸ਼ਟਿਕ ਤੱਤਾਂ ਦਾ ਵਿਸ਼ਲੇਸ਼ਣ: ਨਾਈਟ੍ਰੋਜਨ, ਫਾਸਫੋਰਸ ਅਤੇ ਪੋਟਾਸ਼ੀਅਮ (NPK) ਦੀ ਸਮੱਗਰੀ, ਜੈਵਿਕ ਪਦਾਰਥਾਂ ਦੀ ਗਾੜ੍ਹਾਪਣ
ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕ ਪੈਰਾਮੀਟਰ: ਮਿੱਟੀ ਦਾ ਤਾਪਮਾਨ ਪ੍ਰੋਫਾਈਲ (0-100cm ਗਰੇਡੀਐਂਟ ਮਾਪ)
ਜੈਵਿਕ ਸੂਚਕ: ਸੂਖਮ ਜੀਵ ਗਤੀਵਿਧੀ (CO₂ ਸਾਹ ਲੈਣ ਦੀ ਦਰ)

ਦੂਜਾ, ਮੁੱਖ ਧਾਰਾ ਸੈਂਸਿੰਗ ਤਕਨਾਲੋਜੀ ਦਾ ਵਿਸ਼ਲੇਸ਼ਣ
ਨਮੀ ਸੈਂਸਰ
TDR ਕਿਸਮ (ਸਮਾਂ ਡੋਮੇਨ ਰਿਫਲੈਕਟੋਮੈਟਰੀ): ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਮੈਗਨੈਟਿਕ ਵੇਵ ਪ੍ਰਸਾਰ ਸਮਾਂ ਮਾਪ (ਸ਼ੁੱਧਤਾ ±1%, ਸੀਮਾ 0-100%)
FDR ਕਿਸਮ (ਫ੍ਰੀਕੁਐਂਸੀ ਡੋਮੇਨ ਰਿਫਲਿਕਸ਼ਨ): ਕੈਪੇਸੀਟਰ ਪਰਮਿਟੀਵਿਟੀ ਖੋਜ (ਘੱਟ ਲਾਗਤ, ਨਿਯਮਤ ਕੈਲੀਬ੍ਰੇਸ਼ਨ ਦੀ ਲੋੜ ਹੈ)
ਨਿਊਟ੍ਰੋਨ ਪ੍ਰੋਬ: ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨ ਸੰਚਾਲਿਤ ਨਿਊਟ੍ਰੋਨ ਗਿਣਤੀ (ਪ੍ਰਯੋਗਸ਼ਾਲਾ ਗ੍ਰੇਡ ਸ਼ੁੱਧਤਾ, ਰੇਡੀਏਸ਼ਨ ਪਰਮਿਟ ਦੀ ਲੋੜ ਹੈ)

ਮਲਟੀ-ਪੈਰਾਮੀਟਰ ਕੰਪੋਜ਼ਿਟ ਪ੍ਰੋਬ
5-ਇਨ-1 ਸੈਂਸਰ: ਨਮੀ +EC+ ਤਾਪਮਾਨ +pH+ ਨਾਈਟ੍ਰੋਜਨ (IP68 ਸੁਰੱਖਿਆ, ਖਾਰੀ-ਖਾਰੀ ਖੋਰ ਪ੍ਰਤੀਰੋਧ)
ਸਪੈਕਟ੍ਰੋਸਕੋਪਿਕ ਸੈਂਸਰ: ਜੈਵਿਕ ਪਦਾਰਥ ਦੀ ਇਨ-ਸੀਟੂ ਖੋਜ ਦੇ ਨੇੜੇ ਇਨਫਰਾਰੈੱਡ (NIR) (ਖੋਜ ਸੀਮਾ 0.5%)

ਨਵੀਂ ਤਕਨੀਕੀ ਸਫਲਤਾ
ਕਾਰਬਨ ਨੈਨੋਟਿਊਬ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ: 1μS/cm ਤੱਕ EC ਮਾਪ ਰੈਜ਼ੋਲਿਊਸ਼ਨ
ਮਾਈਕ੍ਰੋਫਲੂਇਡਿਕ ਚਿੱਪ: ਨਾਈਟ੍ਰੇਟ ਨਾਈਟ੍ਰੋਜਨ ਦੀ ਤੇਜ਼ੀ ਨਾਲ ਖੋਜ ਨੂੰ ਪੂਰਾ ਕਰਨ ਲਈ 30 ਸਕਿੰਟ

ਤੀਜਾ, ਉਦਯੋਗ ਐਪਲੀਕੇਸ਼ਨ ਦ੍ਰਿਸ਼ ਅਤੇ ਡੇਟਾ ਮੁੱਲ
1. ਸਮਾਰਟ ਖੇਤੀਬਾੜੀ ਦਾ ਸਹੀ ਪ੍ਰਬੰਧਨ (ਆਯੋਵਾ, ਅਮਰੀਕਾ ਵਿੱਚ ਮੱਕੀ ਦਾ ਖੇਤ)

ਤੈਨਾਤੀ ਸਕੀਮ:
ਹਰ 10 ਹੈਕਟੇਅਰ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਪ੍ਰੋਫਾਈਲ ਨਿਗਰਾਨੀ ਸਟੇਸ਼ਨ (20/50/100 ਸੈਂਟੀਮੀਟਰ ਤਿੰਨ-ਪੱਧਰੀ)
ਵਾਇਰਲੈੱਸ ਨੈੱਟਵਰਕਿੰਗ (LoRaWAN, ਟ੍ਰਾਂਸਮਿਸ਼ਨ ਦੂਰੀ 3 ਕਿਲੋਮੀਟਰ)

ਬੁੱਧੀਮਾਨ ਫੈਸਲਾ:
ਸਿੰਚਾਈ ਟਰਿੱਗਰ: 40 ਸੈਂਟੀਮੀਟਰ ਡੂੰਘਾਈ 'ਤੇ VWC <18% ਹੋਣ 'ਤੇ ਤੁਪਕਾ ਸਿੰਚਾਈ ਸ਼ੁਰੂ ਕਰੋ।
ਪਰਿਵਰਤਨਸ਼ੀਲ ਖਾਦ: ±20% ਦੇ EC ਮੁੱਲ ਅੰਤਰ ਦੇ ਅਧਾਰ ਤੇ ਨਾਈਟ੍ਰੋਜਨ ਐਪਲੀਕੇਸ਼ਨ ਦਾ ਗਤੀਸ਼ੀਲ ਸਮਾਯੋਜਨ।

ਲਾਭ ਡੇਟਾ:
ਪਾਣੀ ਦੀ ਬੱਚਤ 28%, ਨਾਈਟ੍ਰੋਜਨ ਵਰਤੋਂ ਦਰ 35% ਵਧੀ
ਪ੍ਰਤੀ ਹੈਕਟੇਅਰ ਮੱਕੀ ਦੀ ਪੈਦਾਵਾਰ ਵਿੱਚ 0.8 ਟਨ ਦਾ ਵਾਧਾ

2. ਮਾਰੂਥਲੀਕਰਨ ਨਿਯੰਤਰਣ ਦੀ ਨਿਗਰਾਨੀ (ਸਹਾਰਾ ਫਰਿੰਜ ਈਕੋਲੋਜੀਕਲ ਰੀਸਟੋਰੇਸ਼ਨ ਪ੍ਰੋਜੈਕਟ)

ਸੈਂਸਰ ਐਰੇ:
ਪਾਣੀ ਦੇ ਟੇਬਲ ਦੀ ਨਿਗਰਾਨੀ (ਪੀਜ਼ੋਰੇਸਿਸਟਿਵ, 0-10MPa ਰੇਂਜ)
ਸਾਲਟ ਫਰੰਟ ਟਰੈਕਿੰਗ (1mm ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ ਸਪੇਸਿੰਗ ਦੇ ਨਾਲ ਉੱਚ-ਘਣਤਾ ਵਾਲੀ EC ਪ੍ਰੋਬ)

ਸ਼ੁਰੂਆਤੀ ਚੇਤਾਵਨੀ ਮਾਡਲ:
ਮਾਰੂਥਲੀਕਰਨ ਸੂਚਕਾਂਕ =0.4×(EC>4dS/m)+0.3×(ਜੈਵਿਕ ਪਦਾਰਥ <0.6%)+0.3×(ਪਾਣੀ ਦੀ ਮਾਤਰਾ <5%)

ਸ਼ਾਸਨ ਪ੍ਰਭਾਵ:
ਬਨਸਪਤੀ ਕਵਰੇਜ 12% ਤੋਂ ਵਧ ਕੇ 37% ਹੋ ਗਈ।
ਸਤ੍ਹਾ ਦੇ ਖਾਰੇਪਣ ਵਿੱਚ 62% ਕਮੀ

3. ਭੂ-ਵਿਗਿਆਨਕ ਆਫ਼ਤ ਚੇਤਾਵਨੀ (ਸ਼ਿਜ਼ੂਓਕਾ ਪ੍ਰੀਫੈਕਚਰ, ਜਾਪਾਨ ਲੈਂਡਸਲਾਈਡ ਨਿਗਰਾਨੀ ਨੈੱਟਵਰਕ)

ਨਿਗਰਾਨੀ ਪ੍ਰਣਾਲੀ:
ਅੰਦਰਲੀ ਢਲਾਣ: ਪੋਰ ਵਾਟਰ ਪ੍ਰੈਸ਼ਰ ਸੈਂਸਰ (ਰੇਂਜ 0-200kPa)
ਸਤ੍ਹਾ ਵਿਸਥਾਪਨ: MEMS ਡਿੱਪਮੀਟਰ (ਰੈਜ਼ੋਲਿਊਸ਼ਨ 0.001°)

ਸ਼ੁਰੂਆਤੀ ਚੇਤਾਵਨੀ ਐਲਗੋਰਿਦਮ:
ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਬਾਰਿਸ਼: ਮਿੱਟੀ ਦੀ ਸੰਤ੍ਰਿਪਤਾ >85% ਅਤੇ ਪ੍ਰਤੀ ਘੰਟਾ ਬਾਰਿਸ਼ >30mm
ਵਿਸਥਾਪਨ ਦਰ: ਲਗਾਤਾਰ 3 ਘੰਟੇ > 5mm/h ਟਰਿੱਗਰ ਲਾਲ ਅਲਾਰਮ

ਲਾਗੂ ਕਰਨ ਦੇ ਨਤੀਜੇ:
2021 ਵਿੱਚ ਤਿੰਨ ਜ਼ਮੀਨ ਖਿਸਕਣ ਦੀ ਸਫਲਤਾਪੂਰਵਕ ਚੇਤਾਵਨੀ ਦਿੱਤੀ ਗਈ ਸੀ।
ਐਮਰਜੈਂਸੀ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਸਮਾਂ ਘਟਾ ਕੇ 15 ਮਿੰਟ ਕੀਤਾ ਗਿਆ

4. ਦੂਸ਼ਿਤ ਥਾਵਾਂ ਦਾ ਇਲਾਜ (ਰੂਹਰ ਉਦਯੋਗਿਕ ਜ਼ੋਨ, ਜਰਮਨੀ ਵਿੱਚ ਭਾਰੀ ਧਾਤਾਂ ਦਾ ਇਲਾਜ)

ਖੋਜ ਸਕੀਮ:
XRF ਫਲੋਰੋਸੈਂਸ ਸੈਂਸਰ: ਲੀਡ/ਕੈਡਮੀਅਮ/ਆਰਸੈਨਿਕ ਇਨ ਸੀਟੂ ਡਿਟੈਕਸ਼ਨ (ppm ਸ਼ੁੱਧਤਾ)
REDOX ਸੰਭਾਵੀ ਲੜੀ: ਬਾਇਓਰੀਮੀਡੀਏਸ਼ਨ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆਵਾਂ ਦੀ ਨਿਗਰਾਨੀ

ਬੁੱਧੀਮਾਨ ਨਿਯੰਤਰਣ:
ਜਦੋਂ ਆਰਸੈਨਿਕ ਦੀ ਗਾੜ੍ਹਾਪਣ 50ppm ਤੋਂ ਘੱਟ ਜਾਂਦੀ ਹੈ ਤਾਂ ਫਾਈਟੋਰੀਮੀਡੀਏਸ਼ਨ ਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲ ਹੋ ਜਾਂਦੀ ਹੈ।
ਜਦੋਂ ਸੰਭਾਵੀ 200mV ਤੋਂ ਵੱਧ ਹੁੰਦੀ ਹੈ, ਤਾਂ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਡੋਨਰ ਦਾ ਟੀਕਾ ਮਾਈਕ੍ਰੋਬਾਇਲ ਡਿਗਰੇਡੇਸ਼ਨ ਨੂੰ ਉਤਸ਼ਾਹਿਤ ਕਰਦਾ ਹੈ।

ਸ਼ਾਸਨ ਡੇਟਾ:
ਸੀਸੇ ਦੇ ਪ੍ਰਦੂਸ਼ਣ ਵਿੱਚ 92% ਦੀ ਕਮੀ ਆਈ।
ਮੁਰੰਮਤ ਚੱਕਰ 40% ਘਟਾਇਆ ਗਿਆ

4. ਤਕਨੀਕੀ ਵਿਕਾਸ ਦਾ ਰੁਝਾਨ
ਛੋਟਾਕਰਨ ਅਤੇ ਐਰੇ
ਨੈਨੋਵਾਇਰ ਸੈਂਸਰ (<100nm ਵਿਆਸ) ਸਿੰਗਲ ਪਲਾਂਟ ਰੂਟ ਜ਼ੋਨ ਨਿਗਰਾਨੀ ਨੂੰ ਸਮਰੱਥ ਬਣਾਉਂਦੇ ਹਨ
ਲਚਕਦਾਰ ਇਲੈਕਟ੍ਰਾਨਿਕ ਸਕਿਨ (300% ਸਟ੍ਰੈਚ) ਮਿੱਟੀ ਦੇ ਵਿਗਾੜ ਦੇ ਅਨੁਕੂਲ

ਮਲਟੀਮੋਡਲ ਅਨੁਭਵੀ ਫਿਊਜ਼ਨ
ਧੁਨੀ ਤਰੰਗ ਅਤੇ ਬਿਜਲੀ ਚਾਲਕਤਾ ਦੁਆਰਾ ਮਿੱਟੀ ਦੀ ਬਣਤਰ ਨੂੰ ਉਲਟਾਉਣਾ
ਪਾਣੀ ਦੀ ਚਾਲਕਤਾ ਦਾ ਥਰਮਲ ਪਲਸ ਵਿਧੀ ਮਾਪ (ਸ਼ੁੱਧਤਾ ±5%)

ਏਆਈ ਬੁੱਧੀਮਾਨ ਵਿਸ਼ਲੇਸ਼ਣ ਚਲਾਉਂਦਾ ਹੈ
ਕਨਵੋਲਿਊਸ਼ਨਲ ਨਿਊਰਲ ਨੈੱਟਵਰਕ ਮਿੱਟੀ ਦੀਆਂ ਕਿਸਮਾਂ ਦੀ ਪਛਾਣ ਕਰਦੇ ਹਨ (98% ਸ਼ੁੱਧਤਾ)
ਡਿਜੀਟਲ ਜੁੜਵਾਂ ਬੱਚੇ ਪੌਸ਼ਟਿਕ ਤੱਤਾਂ ਦੇ ਪ੍ਰਵਾਸ ਦੀ ਨਕਲ ਕਰਦੇ ਹਨ

5. ਆਮ ਐਪਲੀਕੇਸ਼ਨ ਕੇਸ: ਉੱਤਰ-ਪੂਰਬੀ ਚੀਨ ਵਿੱਚ ਕਾਲੀ ਜ਼ਮੀਨ ਸੁਰੱਖਿਆ ਪ੍ਰੋਜੈਕਟ
ਨਿਗਰਾਨੀ ਨੈੱਟਵਰਕ:
ਸੈਂਸਰਾਂ ਦੇ 100,000 ਸੈੱਟ 5 ਮਿਲੀਅਨ ਏਕੜ ਖੇਤੀਯੋਗ ਜ਼ਮੀਨ ਨੂੰ ਕਵਰ ਕਰਦੇ ਹਨ।
0-50 ਸੈਂਟੀਮੀਟਰ ਮਿੱਟੀ ਦੀ ਪਰਤ ਵਿੱਚ "ਨਮੀ, ਉਪਜਾਊ ਸ਼ਕਤੀ ਅਤੇ ਸੰਖੇਪਤਾ" ਦਾ ਇੱਕ 3D ਡੇਟਾਬੇਸ ਸਥਾਪਤ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਸੀ।

ਸੁਰੱਖਿਆ ਨੀਤੀ:
ਜਦੋਂ ਜੈਵਿਕ ਪਦਾਰਥ <3% ਹੋਵੇ, ਤਾਂ ਤੂੜੀ ਨੂੰ ਡੂੰਘਾ ਮੋੜਨਾ ਲਾਜ਼ਮੀ ਹੈ।
ਮਿੱਟੀ ਦੀ ਥੋਕ ਘਣਤਾ >1.35g/cm³ ਸਬਮਿੱਟੀ ਬਣਾਉਣ ਦੀ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਨੂੰ ਚਾਲੂ ਕਰਦੀ ਹੈ

ਲਾਗੂ ਕਰਨ ਦੇ ਨਤੀਜੇ:
ਕਾਲੀ ਮਿੱਟੀ ਦੀ ਪਰਤ ਦੇ ਨੁਕਸਾਨ ਦੀ ਦਰ 76% ਘਟੀ।
ਪ੍ਰਤੀ ਮਿਊ ਸੋਇਆਬੀਨ ਦੀ ਔਸਤ ਪੈਦਾਵਾਰ 21% ਵਧੀ ਹੈ।
ਕਾਰਬਨ ਸਟੋਰੇਜ ਵਿੱਚ ਪ੍ਰਤੀ ਸਾਲ 0.8 ਟਨ/ਹੈਕਟੇਅਰ ਦਾ ਵਾਧਾ ਹੋਇਆ

ਸਿੱਟਾ
"ਅਨੁਭਵੀ ਖੇਤੀ" ਤੋਂ "ਡੇਟਾ ਖੇਤੀ" ਤੱਕ, ਮਿੱਟੀ ਸੈਂਸਰ ਮਨੁੱਖਾਂ ਦੇ ਜ਼ਮੀਨ ਨਾਲ ਗੱਲ ਕਰਨ ਦੇ ਤਰੀਕੇ ਨੂੰ ਮੁੜ ਆਕਾਰ ਦੇ ਰਹੇ ਹਨ। MEMS ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਅਤੇ ਇੰਟਰਨੈੱਟ ਆਫ਼ ਥਿੰਗਜ਼ ਤਕਨਾਲੋਜੀ ਦੇ ਡੂੰਘੇ ਏਕੀਕਰਨ ਦੇ ਨਾਲ, ਮਿੱਟੀ ਦੀ ਨਿਗਰਾਨੀ ਭਵਿੱਖ ਵਿੱਚ ਨੈਨੋਸਕੇਲ ਸਥਾਨਿਕ ਰੈਜ਼ੋਲੂਸ਼ਨ ਅਤੇ ਮਿੰਟ-ਪੱਧਰ ਦੇ ਸਮੇਂ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਵਿੱਚ ਸਫਲਤਾਵਾਂ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰੇਗੀ। ਵਿਸ਼ਵਵਿਆਪੀ ਭੋਜਨ ਸੁਰੱਖਿਆ ਅਤੇ ਵਾਤਾਵਰਣਕ ਗਿਰਾਵਟ ਵਰਗੀਆਂ ਚੁਣੌਤੀਆਂ ਦੇ ਜਵਾਬ ਵਿੱਚ, ਇਹ ਡੂੰਘੇ ਦੱਬੇ ਹੋਏ "ਚੁੱਪ ਸੈਂਟੀਨਲ" ਮੁੱਖ ਡੇਟਾ ਸਹਾਇਤਾ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕਰਦੇ ਰਹਿਣਗੇ ਅਤੇ ਧਰਤੀ ਦੇ ਸਤਹ ਪ੍ਰਣਾਲੀਆਂ ਦੇ ਬੁੱਧੀਮਾਨ ਪ੍ਰਬੰਧਨ ਅਤੇ ਨਿਯੰਤਰਣ ਨੂੰ ਉਤਸ਼ਾਹਿਤ ਕਰਨਗੇ।