Frodig grön sallad trivs i näringslösning i odlingstankar, allt styrt av flera tyst arbetande vattenkvalitetssensorer.
I ett universitetslaboratorium i Jiangsu-provinsen växer en omgång sallad kraftigt utan jord, tack vare ett smart hydroponiskt övervakningssystem baserat på smalbandig IoT-teknik. Forskaren Zhang Jing förklarade att systemet använder flera vattenkvalitetssensorer för att övervaka näringslösningsparametrar i realtid, i kombination med fuzzy-kontrollmetoder för att automatiskt justera vattenkvaliteten efter grödans behov.
I takt med att hydroponisk teknik blir alltmer utbredd spelar dessa diskreta vattenkvalitetssensorer en allt viktigare roll. Smarta hydroponiska system förändrar i tysthet traditionella jordbruksmetoder, från professionella forskningsinstitutioner till vanliga hushåll.
01 Nuvarande tillstånd för hydroponisk teknik
Jämfört med traditionell jordbearbetning möjliggör hydroponik snabbare grödotillväxt och minskar skadedjursproblem. Eftersom grödor kontinuerligt absorberar näringsämnen från näringslösningen är det viktigt att övervaka vattenkvalitetsparametrarna för den hydroponiska näringslösningen snabbt och noggrant, och fylla på näringsämnen vid behov.
Under senare år, i takt med utvecklingen av sensorteknik och kostnadsminskningar, har smarta hydroponiska system börjat flytta från forskningsinstitutioner till vanliga hushåll.
Ett typiskt smart hydroponiskt system består vanligtvis av tre huvudkomponenter: sensorer, styrenheter och ställdon.
Bland dessa ansvarar sensorer för att samla in olika vattenkvalitetsparametrar och fungerar som systemets "ögon" och "öron". Deras noggrannhet och stabilitet avgör direkt huruvida hela det hydroponiska systemet lyckas eller misslyckas.
02 Detaljerad översikt över kärnsensorer
pH-sensorer
pH-värdet är avgörande för grödors tillväxt inom hydroponik. Som alla inom vattenbruk vet ligger det optimala pH-intervallet för vattendrag mellan 7,5 och 8,5.
pH-vattenkvalitetssensorer detekterar vätejonkoncentrationen i uppmätta ämnen och omvandlar den till motsvarande användbara utsignaler.
H+-joner i lösningen interagerar med sensorns elektrod för att producera en spänningssignal, och spänningsstorleken är proportionell mot H+-koncentrationen. Genom att mäta spänningssignalen kan motsvarande pH-värde för lösningen erhållas.
Specialiserade pH-sensorer utformade för hydroponiska tillämpningar finns kommersiellt tillgängliga, såsom automatiska hydroponiska pH-sensorer som stöder standardkommunikationsprotokoll, med mätområden på 0–14,00 pH och en upplösning upp till 0,01 pH, vilket möjliggör exakt övervakning och kontroll.
Sensorer för upplöst syre
Löst syre är en nyckelfaktor för hälsosam rottillväxt i hydroponiska grödor. Vattendrag som inte förorenas av syreförbrukande ämnen bibehåller mättnadsnivåer för löst syre.
Sensorer för löst syre mäter mängden löst syre i vatten.
Syremolekyler från den uppmätta lösningen tränger igenom sensorns selektiva membran och genomgår motsvarande reduktions- eller oxidationsreaktioner vid den interna katoden och anoden, vilket samtidigt genererar strömsignaler. Strömstorleken är proportionell mot koncentrationen av löst syre.
Professionella sensorer för löst syre finns i olika utföranden: vissa tål tuffa miljöförhållanden samtidigt som de ger utmärkt noggrannhet; andra är optimerade för responstid och lämpliga för stickprovskontroll och analytiska tillämpningar.
Jonkoncentrationssensorer
Jonkoncentrationssensorer är avgörande utrustning för att övervaka näringslösningars sammansättning. Koncentrationerna av specifika joner som nitrat, ammonium och klorid påverkar direkt grödornas tillväxt.
Till exempel kan specialiserade ammoniumjonsensorer mäta ammoniumhalten i naturliga vatten, ytvatten, grundvatten och olika jordbrukstillämpningar.
Ett patent för en jonkoncentrationssensor för hydroponiska lösningar från ett jordbruksuniversitet integrerar jonelektroder, temperatursensorer och pH-sensorer, vilket möjliggör snabb förståelse av jonkoncentrationsförändringar, temperaturvariationer och pH-förändringar i hydroponiska lösningar.
Elektriska konduktivitetssensorer (EC)
Elektrisk konduktivitet är en viktig indikator som mäter den totala jonkoncentrationen i näringslösning, vilket direkt återspeglar näringslösningens fertilitetsnivå.
Automatiska EC-transmittrar speciellt utformade för jordbruksbevattning och hydroponik erbjuder mätområden upp till 0–4000 µS/cm, stöder standardutgångsprotokoll, kan anslutas till doseringspumpar/ventiler och styra pump-/ventilbrytare.
Temperatur- och turbiditetssensorer
Temperaturen påverkar grödans rottillväxt och metaboliska aktivitet, medan grumligheten återspeglar mängden suspenderade partiklar i näringslösningen.
I smarta hydroponiska växthusprojekt kan utvecklare använda högprecisionsmoduler för digital temperatur- och fuktighetssensorer, med en typisk temperaturnoggrannhet på ±0,3 ℃ och en upplösning på 0,01 ℃.
Specialiserade turbiditetssensorer kan användas med multiparameterinstrument för att övervaka turbiditetsnivån i näringslösningar.
03 Integrerade applikationer i smarta system
Data från enskilda sensorer är ofta otillräckliga för att heltäckande återspegla den kompletta hydroponiska miljön, vilket gör multisensorfusion till en växande trend inom smarta hydroponiska system.
Flerparameterprober med kostnadseffektiva designer kan enkelt integreras med styrsystem och telemetrisystem, lämpliga för långsiktig driftsättning.
Forskargrupper har utvecklat IoT-baserade smarta övervakningssystem för hydroponik som använder mobila applikationsgränssnitt för realtidsövervakning av hydroponiska miljöparametrar, i kombination med intelligenta styrmetoder för att justera vattenkvalitetsparametrar för näringslösningar baserat på driftserfarenhet och grödors behov.
Testresultat visar att när sådana system reglerar näringslösningar kan viktiga parametrar som pH och elektrisk ledningsförmåga bibehålla stabila förinställda värden inom rimliga tidsramar.
04 Tekniska utmaningar och framtida trender
Även om hydroponisk sensorteknik har gjort betydande framsteg kvarstår flera utmaningar. Långsiktig stabilitet, antifouling-förmåga och kalibreringsfrekvens för sensorer är viktiga frågor i praktiska tillämpningar.
Särskilt jonselektiva elektroder är känsliga för störningar från andra joner och kräver regelbunden kalibrering.
Framtida hydroponiska sensorer kommer att utvecklas mot multifunktionalitet, intelligens och kostnadsminskning.
Avancerade sensorsystem möjliggör redan högpresterande mätning av olika parametrar, inklusive klorofyll, pigment, fluorescens, turbiditet med mera.
Samtidigt, med utvecklingen av öppen källkodsprojekt, sänks inträdesbarriärerna för smarta hydroponiska system, vilket gör det möjligt för fler människor att delta i denna jordbruksomvandling.
Idag börjar allt fler stadsbor experimentera med hydroponik i hemmet. På bostadsbalkonger i olika städer växer bladgrönsaker kraftigt i smarta hydroponiska tankar baserade på populära mikrokontrollerplattformar.
”Vattenkvalitetssensorer är kärnan i hydroponiska system – de är som växternas ’smaklökar’ som talar om för oss vilka näringsämnen som behöver justeras”, beskrev en entusiast.
Ständiga genombrott inom sensorteknik förvandlar precisionsjordbruk från ett ideal till verklighet.
Vi kan också erbjuda en mängd olika lösningar för
1. Handhållen mätare för vattenkvalitet med flera parametrar
2. Flytande bojsystem för vattenkvalitet med flera parametrar
3. Automatisk rengöringsborste för vattensensor med flera parametrar
4. Komplett uppsättning servrar och trådlös programvara, stöder RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWAN
För mer vattensensor information,
vänligen kontakta Honde Technology Co., LTD.
Email: info@hondetech.com
Företagets webbplats:www.hondetechco.com
Tel: +86-15210548582
Publiceringstid: 7 november 2025