Sensor lemah anyar bisa ningkatake efisiensi pemupukan tanduran

Pupuk sing ngandhut nitrogen digunakake kanggo nambah produksi pangan, nanging emisi kasebut bisa ngrusak lingkungan. Kanggo ngoptimalake panggunaan sumber daya, ningkatake asil pertanian, lan nyuda risiko lingkungan, pemantauan terus-terusan lan wektu nyata babagan sifat lemah, kayata suhu lemah lan emisi pupuk, penting banget. Sensor multi-parameter dibutuhake kanggo pertanian cerdas utawa presisi kanggo nglacak emisi gas NOX lan suhu lemah kanggo pemupukan sing paling apik.

James L. Henderson, Jr. Memorial Associate Professor of Engineering Science and Mechanics ing Penn State Huanyu “Larry” Cheng mimpin pangembangan sensor multi-parameter sing kasil misahake sinyal suhu lan nitrogen kanggo ngidini pangukuran sing akurat saben sinyal.

Ceng ngendika,"Kanggo pemupukan sing efisien, ana kabutuhan pemantauan kondisi lemah sing terus-terusan lan wektu nyata, utamane pemanfaatan nitrogen lan suhu lemah. Iki penting kanggo ngevaluasi kesehatan tanduran, nyuda polusi lingkungan, lan ningkatake pertanian sing lestari lan presisi."

Panliten iki nduweni tujuan kanggo nggunakake jumlah sing cocog kanggo asil panen sing paling apik. Produksi panen bisa uga luwih endhek tinimbang yen nitrogen digunakake luwih akeh. Nalika pupuk ditrapake kanthi berlebihan, bakal dadi boros, tanduran bisa kobong, lan asap nitrogen beracun dibuwang menyang lingkungan. Petani bisa nggayuh tingkat pupuk sing ideal kanggo pertumbuhan tanduran kanthi bantuan deteksi tingkat nitrogen sing akurat.

Li Yang, salah sawijining penulis, profesor ing Sekolah Kecerdasan Buatan ing Universitas Teknologi Hebei China, ngendika,"Tuwuhing tanduran uga kena pengaruh suhu, sing mengaruhi proses fisik, kimia, lan mikrobiologis ing lemah. Pemantauan terus-terusan ngidini para petani ngembangake strategi lan intervensi nalika suhu panas banget utawa adhem banget kanggo tandurane."

Miturut Cheng, mekanisme penginderaan sing bisa njupuk gas nitrogen lan pangukuran suhu kanthi independen siji lan sijine arang dilapurake. Gas lan suhu bisa nyebabake variasi ing pembacaan resistensi sensor, saengga angel mbedakake antarane.

Tim Cheng nggawe sensor kinerja dhuwur sing bisa ndeteksi mundhut nitrogen kanthi ora gumantung suhu lemah. Sensor kasebut digawe saka busa graphene sing diinduksi laser sing didoping vanadium oksida, lan wis ditemokake yen doping kompleks logam ing graphene nambah adsorpsi gas lan sensitivitas deteksi.

Amarga membran alus nglindhungi sensor lan nyegah permeasi gas nitrogen, sensor mung nanggepi owah-owahan suhu. Sensor uga bisa digunakake tanpa enkapsulasi lan ing suhu sing luwih dhuwur.

Iki ngidini pangukuran gas nitrogen sing akurat kanthi ngilangi efek kelembapan relatif lan suhu lemah. Suhu lan gas nitrogen bisa dipisahake kanthi lengkap lan tanpa gangguan nggunakake sensor sing ditutup lan ora dienkapsulasi.

Peneliti kasebut ujar manawa misahake owah-owahan suhu lan emisi gas nitrogen bisa digunakake kanggo nggawe lan ngetrapake piranti multimodal kanthi mekanisme penginderaan sing dipisahake kanggo pertanian presisi ing kabeh kahanan cuaca.

Cheng ngendika, "Kemampuan kanggo ndeteksi konsentrasi nitrogen oksida sing ultra-rendah lan owah-owahan suhu cilik kanthi bebarengan mbukak dalan kanggo pangembangan piranti elektronik multimodal ing mangsa ngarep kanthi mekanisme penginderaan sing dipisahake kanggo pertanian presisi, pemantauan kesehatan, lan aplikasi liyane."

Riset Cheng didanai déning Institut Kesehatan Nasional, Yayasan Sains Nasional, Penn State, lan Yayasan Ilmu Pengetahuan Alam Nasional Tiongkok.