ಮಣ್ಣು ಸಂವೇದಕಗಳು: ನಿಖರವಾದ ಕೃಷಿ ಮತ್ತು ಪರಿಸರ ಮೇಲ್ವಿಚಾರಣೆಗಾಗಿ “ಭೂಗತ ಕಣ್ಣುಗಳು”

1. ತಾಂತ್ರಿಕ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನ ಮತ್ತು ಪ್ರಮುಖ ಕಾರ್ಯಗಳು
ಮಣ್ಣು ಸಂವೇದಕವು ಭೌತಿಕ ಅಥವಾ ರಾಸಾಯನಿಕ ವಿಧಾನಗಳ ಮೂಲಕ ನೈಜ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಮಣ್ಣಿನ ಪರಿಸರ ನಿಯತಾಂಕಗಳನ್ನು ಮೇಲ್ವಿಚಾರಣೆ ಮಾಡುವ ಬುದ್ಧಿವಂತ ಸಾಧನವಾಗಿದೆ. ಇದರ ಪ್ರಮುಖ ಮೇಲ್ವಿಚಾರಣಾ ಆಯಾಮಗಳು:

ನೀರಿನ ಮೇಲ್ವಿಚಾರಣೆ: ವಾಲ್ಯೂಮೆಟ್ರಿಕ್ ನೀರಿನ ಅಂಶ (VWC), ಮ್ಯಾಟ್ರಿಕ್ಸ್ ವಿಭವ (kPa)
ಭೌತಿಕ ಮತ್ತು ರಾಸಾಯನಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು: ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹಕತೆ (EC), pH, REDOX ವಿಭವ (ORP)
ಪೋಷಕಾಂಶಗಳ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆ: ಸಾರಜನಕ, ರಂಜಕ ಮತ್ತು ಪೊಟ್ಯಾಸಿಯಮ್ (NPK) ಅಂಶ, ಸಾವಯವ ವಸ್ತುಗಳ ಸಾಂದ್ರತೆ.
ಥರ್ಮೋಡೈನಾಮಿಕ್ ನಿಯತಾಂಕಗಳು: ಮಣ್ಣಿನ ತಾಪಮಾನದ ಪ್ರೊಫೈಲ್ (0-100cm ಗ್ರೇಡಿಯಂಟ್ ಅಳತೆ)
ಜೈವಿಕ ಸೂಚಕಗಳು: ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿಯ ಚಟುವಟಿಕೆ (CO₂ ಉಸಿರಾಟದ ಪ್ರಮಾಣ)

ಎರಡನೆಯದಾಗಿ, ಮುಖ್ಯವಾಹಿನಿಯ ಸಂವೇದನಾ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆ
ತೇವಾಂಶ ಸಂವೇದಕ
TDR ಪ್ರಕಾರ (ಸಮಯ ಡೊಮೇನ್ ಪ್ರತಿಫಲನಮಾಪನ) : ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತೀಯ ತರಂಗ ಪ್ರಸರಣ ಸಮಯ ಮಾಪನ (ನಿಖರತೆ ± 1%, ಶ್ರೇಣಿ 0-100%)
FDR ಪ್ರಕಾರ (ಆವರ್ತನ ಡೊಮೇನ್ ಪ್ರತಿಫಲನ) : ಕೆಪಾಸಿಟರ್ ಪರ್ಮಿಟಿವಿಟಿ ಪತ್ತೆ (ಕಡಿಮೆ ವೆಚ್ಚ, ನಿಯಮಿತ ಮಾಪನಾಂಕ ನಿರ್ಣಯದ ಅಗತ್ಯವಿದೆ)
ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್ ಪ್ರೋಬ್: ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಮಾಡರೇಟೆಡ್ ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್ ಎಣಿಕೆ (ಪ್ರಯೋಗಾಲಯ ದರ್ಜೆಯ ನಿಖರತೆ, ವಿಕಿರಣ ಅನುಮತಿ ಅಗತ್ಯವಿದೆ)

ಬಹು-ಪ್ಯಾರಾಮೀಟರ್ ಸಂಯೋಜಿತ ತನಿಖೆ
5-ಇನ್-1 ಸೆನ್ಸರ್: ತೇವಾಂಶ +EC+ ತಾಪಮಾನ +pH+ ಸಾರಜನಕ (IP68 ರಕ್ಷಣೆ, ಲವಣಯುಕ್ತ-ಕ್ಷಾರ ತುಕ್ಕು ನಿರೋಧಕತೆ)
ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಕೋಪಿಕ್ ಸೆನ್ಸರ್: ನಿಯರ್ ಇನ್ಫ್ರಾರೆಡ್ (NIR) ಇನ್ ಸಿತು ಡಿಟೆಕ್ಷನ್ ಆಫ್ ಸಾವಯವ ಪದಾರ್ಥ (ಪತ್ತೆ ಮಿತಿ 0.5%)

ಹೊಸ ತಾಂತ್ರಿಕ ಪ್ರಗತಿ
ಕಾರ್ಬನ್ ನ್ಯಾನೊಟ್ಯೂಬ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್: 1μS/cm ವರೆಗಿನ EC ಅಳತೆಯ ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್
ಮೈಕ್ರೋಫ್ಲೂಯಿಡಿಕ್ ಚಿಪ್: ನೈಟ್ರೇಟ್ ಸಾರಜನಕದ ತ್ವರಿತ ಪತ್ತೆಯನ್ನು ಪೂರ್ಣಗೊಳಿಸಲು 30 ಸೆಕೆಂಡುಗಳು.

ಮೂರನೆಯದಾಗಿ, ಉದ್ಯಮದ ಅನ್ವಯಿಕ ಸನ್ನಿವೇಶಗಳು ಮತ್ತು ಡೇಟಾ ಮೌಲ್ಯ
1. ಸ್ಮಾರ್ಟ್ ಕೃಷಿಯ ನಿಖರವಾದ ನಿರ್ವಹಣೆ (ಅಮೇರಿಕದ ಅಯೋವಾದಲ್ಲಿರುವ ಜೋಳದ ಹೊಲ)

ನಿಯೋಜನೆ ಯೋಜನೆ:
ಪ್ರತಿ 10 ಹೆಕ್ಟೇರ್‌ಗಳಿಗೆ ಒಂದು ಪ್ರೊಫೈಲ್ ಮೇಲ್ವಿಚಾರಣಾ ಕೇಂದ್ರ (20/50/100ಸೆಂ.ಮೀ ಮೂರು-ಹಂತ)
ವೈರ್‌ಲೆಸ್ ನೆಟ್‌ವರ್ಕಿಂಗ್ (ಲೋರಾವಾನ್, ಪ್ರಸರಣ ದೂರ 3 ಕಿ.ಮೀ)

ಬುದ್ಧಿವಂತ ನಿರ್ಧಾರ:
ನೀರಾವರಿ ಪ್ರಚೋದಕ: 40 ಸೆಂ.ಮೀ ಆಳದಲ್ಲಿ VWC <18% ಇದ್ದಾಗ ಹನಿ ನೀರಾವರಿ ಪ್ರಾರಂಭಿಸಿ.
ವೇರಿಯಬಲ್ ಫಲೀಕರಣ: ±20% ನ EC ಮೌಲ್ಯ ವ್ಯತ್ಯಾಸದ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಸಾರಜನಕ ಅನ್ವಯದ ಡೈನಾಮಿಕ್ ಹೊಂದಾಣಿಕೆ.

ಪ್ರಯೋಜನಗಳ ಡೇಟಾ:
ನೀರಿನ ಉಳಿತಾಯ 28%, ಸಾರಜನಕ ಬಳಕೆಯ ದರ 35% ಹೆಚ್ಚಾಗಿದೆ
ಪ್ರತಿ ಹೆಕ್ಟೇರ್‌ಗೆ 0.8 ಟನ್‌ಗಳಷ್ಟು ಜೋಳದ ಹೆಚ್ಚಳ

2. ಮರುಭೂಮಿೀಕರಣ ನಿಯಂತ್ರಣ ಮೇಲ್ವಿಚಾರಣೆ (ಸಹಾರಾ ಫ್ರಿಂಜ್ ಪರಿಸರ ಪುನಃಸ್ಥಾಪನೆ ಯೋಜನೆ)

ಸಂವೇದಕ ಶ್ರೇಣಿ:
ನೀರಿನ ಟೇಬಲ್ ಮೇಲ್ವಿಚಾರಣೆ (ಪೀಜೋರೆಸಿಸ್ಟಿವ್, 0-10MPa ಶ್ರೇಣಿ)
ಸಾಲ್ಟ್ ಫ್ರಂಟ್ ಟ್ರ್ಯಾಕಿಂಗ್ (1mm ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ಅಂತರದೊಂದಿಗೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಾಂದ್ರತೆಯ EC ಪ್ರೋಬ್)

ಮುಂಚಿನ ಎಚ್ಚರಿಕೆ ಮಾದರಿ:
ಮರುಭೂಮಿೀಕರಣ ಸೂಚ್ಯಂಕ =0.4×(EC>4dS/m2)+0.3×(ಸಾವಯವ ವಸ್ತು <0.6%)+0.3×(ನೀರಿನ ಅಂಶ <5%)

ಆಡಳಿತದ ಪರಿಣಾಮ:
ಸಸ್ಯವರ್ಗದ ವ್ಯಾಪ್ತಿ 12% ರಿಂದ 37% ಕ್ಕೆ ಏರಿಕೆಯಾಗಿದೆ.
ಮೇಲ್ಮೈ ಲವಣಾಂಶದಲ್ಲಿ 62% ಕಡಿತ

3. ಭೂವೈಜ್ಞಾನಿಕ ವಿಪತ್ತು ಎಚ್ಚರಿಕೆ (ಶಿಜುವೊಕಾ ಪ್ರಿಫೆಕ್ಚರ್, ಜಪಾನ್ ಭೂಕುಸಿತ ಮಾನಿಟರಿಂಗ್ ನೆಟ್‌ವರ್ಕ್)

ಮೇಲ್ವಿಚಾರಣಾ ವ್ಯವಸ್ಥೆ:
ಒಳಗಿನ ಇಳಿಜಾರು: ರಂಧ್ರ ನೀರಿನ ಒತ್ತಡ ಸಂವೇದಕ (ಶ್ರೇಣಿ 0-200kPa)
ಮೇಲ್ಮೈ ಸ್ಥಳಾಂತರ: MEMS ಡಿಪ್‌ಮೀಟರ್ (ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್ 0.001°)

ಮುಂಚಿನ ಎಚ್ಚರಿಕೆ ಅಲ್ಗಾರಿದಮ್:
ನಿರ್ಣಾಯಕ ಮಳೆ: ಮಣ್ಣಿನ ಶುದ್ಧತ್ವ >85% ಮತ್ತು ಗಂಟೆಯ ಮಳೆ >30ಮಿ.ಮೀ.
ಸ್ಥಳಾಂತರ ದರ: ಸತತ 3 ಗಂಟೆಗಳು >5 ಮಿಮೀ/ಗಂ ಟ್ರಿಗ್ಗರ್ ಕೆಂಪು ಅಲಾರಂ

ಅನುಷ್ಠಾನದ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು:
2021 ರಲ್ಲಿ ಮೂರು ಭೂಕುಸಿತಗಳ ಎಚ್ಚರಿಕೆ ಯಶಸ್ವಿಯಾಗಿ ನೀಡಲಾಯಿತು.
ತುರ್ತು ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಸಮಯ 15 ನಿಮಿಷಗಳಿಗೆ ಇಳಿಕೆ

4. ಕಲುಷಿತ ಸ್ಥಳಗಳ ಪರಿಹಾರ (ಜರ್ಮನಿಯ ರುಹ್ರ್ ಕೈಗಾರಿಕಾ ವಲಯದಲ್ಲಿ ಭಾರ ಲೋಹಗಳ ಚಿಕಿತ್ಸೆ)

ಪತ್ತೆ ಯೋಜನೆ:
XRF ಪ್ರತಿದೀಪಕ ಸಂವೇದಕ: ಸೀಸ/ಕ್ಯಾಡ್ಮಿಯಮ್/ಆರ್ಸೆನಿಕ್ ಇನ್ ಸಿತು ಪತ್ತೆ (ppm ನಿಖರತೆ)
REDOX ಸಂಭಾವ್ಯ ಸರಪಳಿ: ಜೈವಿಕ ಪರಿಹಾರ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳ ಮೇಲ್ವಿಚಾರಣೆ

ಬುದ್ಧಿವಂತ ನಿಯಂತ್ರಣ:
ಆರ್ಸೆನಿಕ್ ಸಾಂದ್ರತೆಯು 50ppm ಗಿಂತ ಕಡಿಮೆಯಾದಾಗ ಫೈಟೊರೆಮೀಡಿಯೇಶನ್ ಸಕ್ರಿಯಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ.
ವಿಭವವು 200mV ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಾದಾಗ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ದಾನಿಯ ಇಂಜೆಕ್ಷನ್ ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿಯ ಅವನತಿಯನ್ನು ಉತ್ತೇಜಿಸುತ್ತದೆ.

ಆಡಳಿತ ದತ್ತಾಂಶ:
ಸೀಸದ ಮಾಲಿನ್ಯವು 92% ರಷ್ಟು ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ
ದುರಸ್ತಿ ಚಕ್ರವು 40% ರಷ್ಟು ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ.

4. ತಾಂತ್ರಿಕ ವಿಕಾಸದ ಪ್ರವೃತ್ತಿ
ಮಿನಿಯೇಟರೈಸೇಶನ್ ಮತ್ತು ವ್ಯೂಹ ರಚನೆ
ನ್ಯಾನೊವೈರ್ ಸಂವೇದಕಗಳು (<100nm ವ್ಯಾಸ) ಒಂದೇ ಸಸ್ಯದ ಬೇರು ವಲಯ ಮೇಲ್ವಿಚಾರಣೆಯನ್ನು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುತ್ತವೆ.
ಹೊಂದಿಕೊಳ್ಳುವ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಚರ್ಮ (300% ಹಿಗ್ಗುವಿಕೆ) ಮಣ್ಣಿನ ವಿರೂಪಕ್ಕೆ ಹೊಂದಿಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ.

ಬಹುರೂಪಿ ಗ್ರಹಿಕೆಯ ಸಮ್ಮಿಳನ
ಅಕೌಸ್ಟಿಕ್ ತರಂಗ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹಕತೆಯಿಂದ ಮಣ್ಣಿನ ರಚನೆಯ ವಿಲೋಮ
ನೀರಿನ ವಾಹಕತೆಯ ಮಾಪನದ ಉಷ್ಣ ನಾಡಿ ವಿಧಾನ (ನಿಖರತೆ ± 5%)

AI ಬುದ್ಧಿವಂತ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯನ್ನು ಚಾಲನೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ
ಕನ್ವಲ್ಯೂಷನಲ್ ನರಮಂಡಲ ಜಾಲಗಳು ಮಣ್ಣಿನ ಪ್ರಕಾರಗಳನ್ನು ಗುರುತಿಸುತ್ತವೆ (98% ನಿಖರತೆ)
ಡಿಜಿಟಲ್ ಅವಳಿಗಳು ಪೋಷಕಾಂಶಗಳ ವಲಸೆಯನ್ನು ಅನುಕರಿಸುತ್ತವೆ

5. ವಿಶಿಷ್ಟ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್ ಪ್ರಕರಣಗಳು: ಈಶಾನ್ಯ ಚೀನಾದಲ್ಲಿ ಕಪ್ಪು ಭೂಮಿ ಸಂರಕ್ಷಣಾ ಯೋಜನೆ
ಮಾನಿಟರಿಂಗ್ ನೆಟ್‌ವರ್ಕ್:
100,000 ಸೆನ್ಸರ್‌ಗಳ ಸೆಟ್‌ಗಳು 5 ಮಿಲಿಯನ್ ಎಕರೆ ಕೃಷಿಭೂಮಿಯನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿವೆ.
0-50 ಸೆಂ.ಮೀ ಮಣ್ಣಿನ ಪದರದಲ್ಲಿ "ತೇವಾಂಶ, ಫಲವತ್ತತೆ ಮತ್ತು ಸಾಂದ್ರತೆ" ಯ 3D ಡೇಟಾಬೇಸ್ ಅನ್ನು ಸ್ಥಾಪಿಸಲಾಯಿತು.

ರಕ್ಷಣಾ ನೀತಿ:
ಸಾವಯವ ಪದಾರ್ಥವು 3% ಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಇದ್ದಾಗ, ಒಣಹುಲ್ಲಿನ ಆಳವಾದ ತಿರುವು ಕಡ್ಡಾಯವಾಗಿದೆ.
ಮಣ್ಣಿನ ಬೃಹತ್ ಸಾಂದ್ರತೆಯು 1.35 ಗ್ರಾಂ/ಸೆಂ³ ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿದ್ದರೆ ಅದು ಸಬ್‌ಮಣ್ಣಿನ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಯನ್ನು ಪ್ರಚೋದಿಸುತ್ತದೆ.

ಅನುಷ್ಠಾನದ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು:
ಕಪ್ಪು ಮಣ್ಣಿನ ಪದರದ ನಷ್ಟದ ಪ್ರಮಾಣವು 76% ರಷ್ಟು ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ.
ಪ್ರತಿ ಮುಗೆ ಸೋಯಾಬೀನ್‌ನ ಸರಾಸರಿ ಇಳುವರಿ 21% ಹೆಚ್ಚಾಗಿದೆ.
ಇಂಗಾಲದ ಸಂಗ್ರಹವು ವರ್ಷಕ್ಕೆ 0.8 ಟನ್/ಹೆಕ್ಟೇರ್‌ಗಳಷ್ಟು ಹೆಚ್ಚಾಗಿದೆ

ತೀರ್ಮಾನ
"ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಕೃಷಿ" ಯಿಂದ "ದತ್ತಾಂಶ ಕೃಷಿ" ಯವರೆಗೆ, ಮಣ್ಣಿನ ಸಂವೇದಕಗಳು ಮಾನವರು ಭೂಮಿಯೊಂದಿಗೆ ಮಾತನಾಡುವ ವಿಧಾನವನ್ನು ಮರುರೂಪಿಸುತ್ತಿವೆ. MEMS ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ ಮತ್ತು ಇಂಟರ್ನೆಟ್ ಆಫ್ ಥಿಂಗ್ಸ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ಆಳವಾದ ಏಕೀಕರಣದೊಂದಿಗೆ, ಮಣ್ಣಿನ ಮೇಲ್ವಿಚಾರಣೆಯು ಭವಿಷ್ಯದಲ್ಲಿ ನ್ಯಾನೊಸ್ಕೇಲ್ ಪ್ರಾದೇಶಿಕ ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್ ಮತ್ತು ನಿಮಿಷ-ಮಟ್ಟದ ಸಮಯದ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ಪ್ರಗತಿಯನ್ನು ಸಾಧಿಸುತ್ತದೆ. ಜಾಗತಿಕ ಆಹಾರ ಭದ್ರತೆ ಮತ್ತು ಪರಿಸರ ಅವನತಿಯಂತಹ ಸವಾಲುಗಳಿಗೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯಾಗಿ, ಈ ಆಳವಾಗಿ ಹೂತುಹೋಗಿರುವ "ಮೂಕ ಕಾವಲುಗಾರರು" ಪ್ರಮುಖ ದತ್ತಾಂಶ ಬೆಂಬಲವನ್ನು ಒದಗಿಸುವುದನ್ನು ಮತ್ತು ಭೂಮಿಯ ಮೇಲ್ಮೈ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳ ಬುದ್ಧಿವಂತ ನಿರ್ವಹಣೆ ಮತ್ತು ನಿಯಂತ್ರಣವನ್ನು ಉತ್ತೇಜಿಸುವುದನ್ನು ಮುಂದುವರಿಸುತ್ತಾರೆ.