คำตอบสั้น ๆ
เซนเซอร์ความชื้นในดินคือโพรบในเขตรากที่วัดปริมาณน้ำในดิน (%) หรือแรงดึงน้ำในดิน (kPa) เพื่อให้ระบบให้น้ำทำงานเฉพาะเมื่อพืชต้องการน้ำ เทนซิโอมิเตอร์และเซนเซอร์แบบเมทริกซ์เม็ดวัดแรงดึงน้ำ ส่วนโพรบแบบความจุไฟฟ้าและ TDR วัดปริมาณน้ำโดยปริมาตร จุดเริ่มให้น้ำตามค่าแรงดึงน้ำที่ใช้กันทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 10–30 kPa ในดินทราย และ 30–50 kPa ในดินร่วน โดยปรับให้เหมาะกับชนิดพืชและระยะการเจริญเติบโต
เซนเซอร์ความชื้นในดินคืออะไร และช่วยในการให้น้ำอย่างไร?
เซนเซอร์ความชื้นในดินคือโพรบที่ฝังในเขตรากเพื่อวัดว่าดินเก็บน้ำไว้มากเท่าใด (ปริมาณน้ำโดยปริมาตร หน่วย %) หรือดินยึดน้ำไว้แน่นเพียงใด (แรงดึงน้ำในดิน หน่วย กิโลปาสกาล หรือ เซนติบาร์) เพื่อให้ผู้ปลูกให้น้ำเมื่อพืชต้องการจริง แทนการใช้ตัวตั้งเวลาแบบคงที่ เมื่อใช้ร่วมกับเซนเซอร์ฝนและมาตรวัดอัตราการไหล จะเปลี่ยนการให้น้ำจากการคาดเดาให้เป็นการให้น้ำที่วัดผลและตรวจสอบได้
คู่มือนี้เปรียบเทียบเซนเซอร์ประเภทหลัก ระบุจุดเริ่มให้น้ำที่ใช้กันทั่วไป แสดงวิธีติดตั้งโพรบ และอธิบายการใช้งานเซนเซอร์ฝนกับมาตรวัดอัตราการไหลในฟาร์ม โรงเรือน และเรือนเพาะชำ สำหรับการเลือกเครื่องควบคุม โปรดดูคู่มือเครื่องควบคุมการให้น้ำอัจฉริยะของเรา
เปรียบเทียบประเภทเซนเซอร์ความชื้นในดิน
เซนเซอร์ความชื้นในดินแบ่งเป็นสองกลุ่ม ได้แก่ เซนเซอร์วัดแรงดึงน้ำ ซึ่งบอกว่ารากต้องออกแรงมากเพียงใดในการดูดน้ำ และเซนเซอร์วัดปริมาณน้ำโดยปริมาตร ซึ่งบอกว่ามีน้ำอยู่ในดินมากเท่าใด ทั้งสองกลุ่มใช้กำหนดการให้น้ำได้ การเลือกชนิดที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับดิน พืช งบประมาณ และวิธีที่ต้องการอ่านข้อมูล
| ประเภทเซนเซอร์ | สิ่งที่วัด | ช่วงค่าทั่วไป | จุดเด่น | ข้อจำกัด |
|---|---|---|---|---|
| เทนซิโอมิเตอร์ | แรงดึงน้ำในดิน | 0 ถึงประมาณ 80 kPa | อ่านค่าน้ำที่พืชใช้ได้โดยตรง ไม่ต้องสอบเทียบ | ต้องเติมน้ำ อาจสูญเสียแรงดูดในดินแห้ง และมีความเสี่ยงจากการเยือกแข็ง |
| เมทริกซ์เม็ด / บล็อกยิปซัม | วัดแรงดึงน้ำผ่านความต้านทานไฟฟ้า | ประมาณ 0–200 kPa | ต้นทุนต่ำ ดูแลรักษาน้อย วัดได้ครอบคลุมสภาพดินแห้งในช่วงกว้างกว่า | ตอบสนองช้า ความแม่นยำลดลงในดินเปียกมาก และได้รับผลกระทบจากความเค็ม |
| โพรบแบบความจุไฟฟ้า / FDR | ปริมาณน้ำโดยปริมาตร | 0 ถึงจุดอิ่มตัว | ตอบสนองรวดเร็ว บันทึกข้อมูลต่อเนื่อง มีโพรบวัดตามหน้าตัดดินหลายระดับความลึก | ต้องสัมผัสดินอย่างแนบสนิท และควรสอบเทียบให้เหมาะกับดินแต่ละชนิด |
| TDR (การวัดการสะท้อนในโดเมนเวลา) | ปริมาณน้ำโดยปริมาตร | 0 ถึงจุดอิ่มตัว | ความแม่นยำสูง ขึ้นอยู่กับชนิดดินน้อยกว่า | ต้นทุนสูงกว่า |
| โมดูลเซนเซอร์ความชื้นแบบความต้านทาน | ความเปียกสัมพัทธ์ | ไม่ได้สอบเทียบ | ราคาถูกมาก ใช้ง่ายสำหรับโครงงานงานอดิเรก | โพรบเกิดการกัดกร่อน ค่าเบี่ยงเบนจากเกลือ ไม่เหมาะสำหรับกำหนดการให้น้ำในฟาร์ม |
โมดูลเซนเซอร์แบบความต้านทานชนิดสองขาที่จำหน่ายสำหรับงานอิเล็กทรอนิกส์เป็นงานอดิเรกใช้ได้กับต้นไม้กระถางหรือโครงงานในชั้นเรียน และเซนเซอร์ความชื้นแบบปักดินสำหรับสวนอย่างง่ายช่วยให้เจ้าของบ้านตัดสินใจได้ว่าควรรดน้ำเมื่อใด สำหรับเครือข่ายเซนเซอร์ที่ใช้ประกอบการตัดสินใจให้น้ำในฟาร์ม โพรบแบบความจุไฟฟ้าและเซนเซอร์วัดแรงดึงน้ำเป็นมาตรฐานสำหรับการใช้งานระดับมืออาชีพ
ใช้เซนเซอร์ความชื้นในดินกำหนดการให้น้ำอย่างไร?
การกำหนดการให้น้ำด้วยเซนเซอร์ความชื้นในดินทำได้โดยตั้งจุดเติมน้ำซึ่งเป็นจุดเริ่มให้น้ำ และจุดน้ำเต็มซึ่งเป็นจุดหยุดให้น้ำ จากนั้นติดตามค่าที่เปลี่ยนแปลงระหว่างสองจุดนี้ เป้าหมายคือรักษาความชื้นในเขตรากให้อยู่ระหว่างความจุความชื้นสนามกับจุดที่พืชเริ่มเกิดความเครียด
จุดเริ่มให้น้ำที่ใช้กันทั่วไป
จุดเริ่มให้น้ำขึ้นอยู่กับเนื้อดิน ชนิดพืช และระยะการเจริญเติบโต หน่วยงานส่งเสริมการเกษตรของมหาวิทยาลัยเผยแพร่ค่าที่เหมาะกับพืชแต่ละชนิด ช่วงค่าด้านล่างเป็นค่าเริ่มต้นที่ใช้กันทั่วไปสำหรับเซนเซอร์วัดแรงดึงน้ำ ซึ่งควรปรับให้เหมาะสมต่อไปจากการสังเกตในแปลง:
- ดินทราย: ให้น้ำที่ประมาณ 10–30 kPa เพราะทรายปล่อยน้ำที่พืชใช้ได้ส่วนใหญ่ออกมาที่แรงดึงน้ำต่ำ
- ดินร่วน: ให้น้ำที่ประมาณ 30–50 kPa
- ดินเหนียวและดินร่วนเหนียว: ให้น้ำที่ประมาณ 50–80 kPa สำหรับพืชไร่หลายชนิด
- ผักรากตื้นที่ใช้ระบบน้ำหยด: มักรักษาให้ชื้นกว่า โดยใช้ค่าทางด้านต่ำของช่วงเหล่านี้
สำหรับเซนเซอร์วัดปริมาณน้ำโดยปริมาตร ผู้ปลูกมักพิจารณารูปร่างของกราฟมากกว่าค่าตัวเลขตายตัว โดยค่าที่อ่านได้จะเพิ่มขึ้นทันทีหลังให้น้ำ ลดลงอย่างรวดเร็วเมื่อน้ำระบายออก แล้วเริ่มคงที่ที่ความจุความชื้นสนาม จุดเติมน้ำจะตั้งไว้ตรงที่การลดลงของความชื้นรายวันเริ่มช้าลง ซึ่งบ่งชี้ว่ารากเริ่มดูดน้ำได้ยาก
โรงเรือนและพืชที่ปลูกในวัสดุปลูก
ในโรงเรือนที่ปลูกด้วยขุยมะพร้าว ร็อควูล หรือพีต เซนเซอร์ความชื้นในวัสดุปลูกจะวัดปริมาณน้ำและ EC (ค่าการนำไฟฟ้า) ภายในแผ่นวัสดุปลูก และมักใช้ร่วมกับเปอร์เซ็นต์น้ำระบายและเครื่องชั่งน้ำหนัก หลายระบบเริ่มให้น้ำตามค่ารังสีดวงอาทิตย์สะสม และใช้ค่าความชื้นปรับปริมาณน้ำต่อครั้งกับเวลาให้น้ำอย่างละเอียด คู่มือระบบให้น้ำในโรงเรือนของเราครอบคลุมแนวทางเหล่านี้
วิธีติดตั้งเซนเซอร์ความชื้นในดิน
ตำแหน่งติดตั้งเซนเซอร์สำคัญกว่ายี่ห้อ โพรบที่ติดตั้งอย่างถูกต้องในจุดที่เป็นตัวแทนของพื้นที่ให้ผลดีกว่าโพรบราคาแพงที่ติดตั้งผิดจุด ทำตามขั้นตอนต่อไปนี้:
- เลือกจุดที่เป็นตัวแทนของพื้นที่ ติดตั้งสถานีตรวจวัดในดินที่มีลักษณะทั่วไปของแต่ละโซนให้น้ำ หลีกเลี่ยงจุดต่ำ ขอบแปลง และรอยล้อรถ ใช้อย่างน้อยหนึ่งสถานีต่อโซน และเพิ่มจำนวนในพื้นที่ที่ดินมีความแปรปรวน
- ติดตั้งภายในเขตเปียก สำหรับระบบน้ำหยด ให้ติดตั้งโพรบใกล้แนวสายน้ำหยด โดยทั่วไปอยู่ห่างจากหัวน้ำหยด 10–30 cm (4–12 in) และใกล้แถวปลูก
- ติดตั้งที่สองระดับความลึกขึ้นไป สำหรับผัก ให้ติดตั้งที่ประมาณหนึ่งในสามและสองในสามของความลึกราก เช่น 15 cm และ 30 cm (6 และ 12 in) สำหรับสวนผลไม้และองุ่น มักติดตั้งที่ 30 cm และ 60 cm (1 และ 2 ft) หรือลึกกว่านั้น
- ให้เซนเซอร์สัมผัสดินอย่างแนบสนิท ใช้สว่านเจาะดินที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเหมาะสม เติมดินผสมน้ำเป็นโคลนสำหรับเซนเซอร์วัดแรงดึงน้ำ และหลีกเลี่ยงช่องว่างอากาศรอบโพรบแบบความจุไฟฟ้า
- ปกป้องสายเคเบิลและเครื่องบันทึกข้อมูลจากเครื่องจักร สัตว์ฟันแทะ และแสงแดด พร้อมทำเครื่องหมายจุดติดตั้ง
- รอให้เซนเซอร์ปรับเข้าสู่สมดุลหลังผ่านการให้น้ำไปสองสามรอบก่อนใช้ค่าที่อ่านได้เป็นหลัก จากนั้นเปรียบเทียบกับโพรบแบบมือถือหรือการทดสอบดินด้วยการสัมผัส
เซนเซอร์ที่อยู่ลึกกว่าจะบอกได้ว่าน้ำไปถึงด้านล่างของเขตรากหรือไหลเลยลงไป หากค่าจากเซนเซอร์ระดับลึกพุ่งสูงหลังให้น้ำทุกครั้ง แสดงว่ารอบการให้น้ำนานเกินไป
เซนเซอร์ฝนทำหน้าที่อะไรในระบบให้น้ำ?
เซนเซอร์ฝนเป็นสวิตช์ขนาดเล็กที่ระงับการทำงานของเครื่องควบคุมการให้น้ำอัตโนมัติเมื่อฝนตกถึงปริมาณที่กำหนด เพื่อไม่ให้สปริงเกลอร์ทำงานระหว่างหรือทันทีหลังพายุฝน เซนเซอร์ส่วนใหญ่ใช้แผ่นดูดความชื้นที่พองตัวเมื่อเปียกและทำให้สวิตช์ตัดวงจร โดยจะกลับสู่สถานะเดิมเมื่อแผ่นแห้ง อุปกรณ์ทั่วไปตั้งค่าหยุดให้น้ำได้ที่ปริมาณฝนประมาณ 3–20 mm (1/8–3/4 in) และหลายรุ่นมีเซนเซอร์ตรวจจับภาวะเยือกแข็งที่ระงับการให้น้ำเมื่ออุณหภูมิใกล้จุดเยือกแข็ง
- เซนเซอร์ฝนสำหรับสปริงเกลอร์และเซนเซอร์ฝนสำหรับสวน: อุปกรณ์แบบมีสายหรือไร้สายที่ติดตั้งบนขอบหลังคาหรือเสาในบริเวณเปิดโล่งรับฝน และเชื่อมต่อกับขั้วต่อเซนเซอร์ของเครื่องควบคุม
- ข้อกำหนด: บางรัฐในสหรัฐอเมริกา รวมถึงฟลอริดา กำหนดให้ระบบให้น้ำสนามหญ้าอัตโนมัติต้องมีอุปกรณ์หยุดให้น้ำเมื่อฝนตก โปรดตรวจสอบข้อกำหนดท้องถิ่นที่มีผลอยู่ในปัจจุบัน
- การใช้งานในฟาร์ม: เซนเซอร์ฝนมีประโยชน์ในฐานะอุปกรณ์ตัดการทำงานเพื่อความปลอดภัยสำหรับเรือนเพาะชำกลางแจ้งและโซนแปลงปลูก แต่ตรวจจับได้เพียงว่าฝนตก ไม่ได้บอกว่าเขตรากชื้นเพียงใด เซนเซอร์ความชื้นในดินและสถานีตรวจอากาศในฟาร์มที่คำนวณการคายระเหยน้ำ (ET) ช่วยกำหนดการให้น้ำได้ดีกว่ามาก
มาตรวัดและเซนเซอร์วัดอัตราการไหลสำหรับระบบให้น้ำ
มาตรวัดอัตราการไหลสำหรับระบบให้น้ำวัดปริมาณน้ำที่แต่ละโซนได้รับจริง จึงเป็นเครื่องมือเดี่ยวที่ดีที่สุดสำหรับตรวจจับการรั่ว การอุดตัน และปัญหาปั๊ม ทั้งยังรองรับการรายงานการใช้น้ำและการจ่ายปุ๋ยตามสัดส่วน
ประเภทมาตรวัดอัตราการไหลสำหรับระบบให้น้ำ
- มาตรวัดเชิงกลแบบกังหันและแบบหลายเจ็ต: มาตรวัดอัตราการไหลของน้ำสำหรับระบบให้น้ำที่ทนทาน ราคาเข้าถึงได้ มีหน้าปัดแสดงปริมาตรสะสม และมีเอาต์พุตพัลส์เป็นตัวเลือก
- มาตรวัดแบบวอลท์มันน์: มาตรวัดแบบกังหันขนาดช่องไหลใหญ่สำหรับท่อเมนขนาดประมาณ 50 mm (2 in) ขึ้นไป
- มาตรวัดแบบแม่เหล็กไฟฟ้า (mag): ไม่มีชิ้นส่วนเคลื่อนไหว สูญเสียแรงดันต่ำมาก และมีความแม่นยำสูง ใช้กับน้ำสกปรกได้ แต่ต้องเป็นน้ำที่นำไฟฟ้าและต้องมีแหล่งจ่ายไฟ
- มาตรวัดแบบอัลตราโซนิก: มีทั้งแบบติดตั้งในแนวท่อและแบบหนีบท่อ เหมาะสำหรับเพิ่มอุปกรณ์ในระบบเดิมโดยไม่ต้องตัดท่อ
- เซนเซอร์วัดอัตราการไหลแบบล้อใบพัดและแบบฮอลล์เอฟเฟกต์: เซนเซอร์วัดอัตราการไหลขนาดเล็กที่ติดตั้งในแนวท่อและมีเอาต์พุตพัลส์ พบได้ทั่วไปในเครื่องควบคุมและชุดให้ปุ๋ยทางระบบน้ำ
วิธีใช้ข้อมูลอัตราการไหล
บันทึกอัตราการไหลปกติของแต่ละโซนเมื่อระบบยังใหม่และสะอาด หลังจากนั้น ค่าที่สูงกว่าค่าฐานมากจะบ่งชี้ว่ามีการรั่วหรือท่อแขนงแตก ส่วนค่าที่ต่ำกว่าค่าฐานจะบ่งชี้ว่ามีการอุดตัน ไส้กรองสกปรก หรือวาล์วเปิดไม่สุด เครื่องควบคุมหลายรุ่นสามารถปิดโซนโดยอัตโนมัติเมื่ออัตราการไหลสูง ติดตั้งมาตรวัดโดยให้มีช่วงท่อตรงทั้งด้านก่อนเข้าและหลังออกตามข้อกำหนดของผู้ผลิต ซึ่งมักยาวหลายเท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางท่อในแต่ละด้าน และติดตั้งหลังตัวกรองเพื่อปกป้องชิ้นส่วนเคลื่อนไหว คู่มือการบำรุงรักษาและซ่อมแซมระบบน้ำหยดของเราแสดงวิธีดำเนินการเมื่ออัตราการไหลเปลี่ยนแปลง
ระบบติดตามความชื้นแบบไร้สายและเซนเซอร์อัจฉริยะ
ระบบติดตามแบบไร้สายเชื่อมต่อเซนเซอร์ในแปลงกับแดชบอร์ดหรือเครื่องควบคุม จึงดูค่าที่อ่านได้บนโทรศัพท์โดยไม่ต้องเดินตรวจทุกแปลง เซนเซอร์ความชื้นอัจฉริยะหรือมาตรวัดอัตราการไหลแบบไร้สายมักรายงานข้อมูลผ่านเครือข่ายประเภทใดประเภทหนึ่งต่อไปนี้:
- Wi-Fi: เหมาะกับบริเวณใกล้อาคารและโรงเรือน เซนเซอร์วัดอัตราการไหลแบบ Wi-Fi เหมาะกับชุดควบคุมต้นทางที่อยู่ใกล้สำนักงาน
- LoRa / LoRaWAN: สื่อสารได้ระยะไกล (มักไกลหลายกิโลเมตรในพื้นที่โล่ง) โดยใช้พลังงานต่ำ นิยมใช้กับสถานีตรวจวัดในแปลง
- เครือข่ายมือถือ NB-IoT, LTE-M หรือ 4G: ไม่ต้องใช้เกตเวย์ในพื้นที่ที่มีสัญญาณครอบคลุมดี
- เอาต์พุตแบบมีสาย: SDI-12, RS-485/Modbus, 4–20 mA หรือ 0–5 V สำหรับเชื่อมต่อโดยตรงกับเครื่องควบคุมและ PLC
อุปกรณ์ติดตามการให้น้ำที่รวมข้อมูลความชื้นในดิน อัตราการไหล แรงดัน และสภาพอากาศ ช่วยให้ผู้จัดการเพียงคนเดียวดูแลหลายโซนและยืนยันปริมาณการใช้น้ำได้ ดูเกษตรอัจฉริยะด้วย IoTเพื่อเรียนรู้วิธีสร้างระบบเหล่านี้ และดูระบบให้น้ำเพื่อการเกษตร IoTสำหรับตัวอย่างชุดควบคุมต้นทางที่เชื่อมต่อเครือข่าย
การเลือกเซนเซอร์: รายการตรวจสอบสำหรับผู้ซื้อ
เลือกเซนเซอร์ตามการตัดสินใจที่ต้องการให้ข้อมูลช่วยสนับสนุน แล้วเลือกเอาต์พุต แหล่งจ่ายไฟ และการเชื่อมต่อให้เข้ากับเครื่องควบคุมของคุณ ระบุรายการเหล่านี้เมื่อขอใบเสนอราคา:
- การวัด: ปริมาณน้ำโดยปริมาตร แรงดึงน้ำ หรือทั้งสองอย่าง เพิ่มการวัดอุณหภูมิดินและ EC หากมีการให้ปุ๋ยทางระบบน้ำ
- ระดับความลึกและจำนวนสถานีต่อโซน และความจำเป็นในการใช้โพรบวัดตามหน้าตัดดินหลายระดับความลึก
- เอาต์พุตและโปรโตคอล: SDI-12, Modbus, 4–20 mA, 0–5 V หรือพัลส์สำหรับการวัดอัตราการไหล
- แหล่งจ่ายไฟ: อายุการใช้งานแบตเตอรี่ ตัวเลือกแผงโซลาร์เซลล์ หรือการรับไฟจากเครื่องควบคุม
- การเชื่อมต่อ: Wi-Fi, LoRaWAN, เครือข่ายมือถือ หรือเชื่อมต่อด้วยสายไปยังชุดควบคุมต้นทาง
- ขนาด พิกัดแรงดัน และความแม่นยำของมาตรวัดอัตราการไหลสำหรับแต่ละโซนหรือท่อเมน
- ความทนทาน: ตัวเรือนเซนเซอร์ความชื้นกลางแจ้งที่มีพิกัดรองรับการฝังดิน รังสี UV และสัตว์ฟันแทะ
เมื่อใช้ร่วมกับเครื่องควบคุมที่สั่งงานตามข้อมูล เครือข่ายเซนเซอร์ความชื้นในดินมักคืนทุนได้จากการประหยัดน้ำและพลังงาน ผลผลิตที่สม่ำเสมอขึ้น และการแจ้งเตือนความขัดข้องของระบบได้เร็วขึ้น
ขั้นตอนถัดไป
Mars Vertical Farm ผลิตชุดควบคุมการให้น้ำต้นทางและเครื่องให้ปุ๋ยทางระบบน้ำที่พร้อมใช้งานกับ IoT และรองรับอินพุตความชื้น อัตราการไหล และ EC/pH เลือกดูผลิตภัณฑ์ระบบให้น้ำและให้ปุ๋ยทางน้ำ หรือแจ้งชนิดพืช โซน และเครือข่ายที่ต้องการ แล้วเราจะเสนอชุดเซนเซอร์และระบบควบคุม พร้อมจัดหาตรงจากโรงงานและกำหนดค่าตามความต้องการ
