Hackaday Prize 2022: 적외선 온도계를 사용하여 작물의 수분 스트레스 측정

북반구 어느 곳에 살고 계시다면 이번 여름에 발생한 많은 폭염 중 하나를 경험했을 것입니다. 폭염은 인간과 동물에게 위험하지만 중요한 작물을 포함한 식물도 피해를 입습니다. 온도가 높으면 증산과 증발이 증가하며, 이렇게 손실된 물이 충분히 빨리 보충되지 않으면 식물은 성장을 멈추고 결국 시들고 죽게 됩니다.

작물이 사용할 수 있는 물의 양을 추적하기 위해 [Florian Ellsäßer]는 식물이 건강을 유지하는 데 필요한 수분이 충분한지 확인하는 장치인 작물 물 스트레스 센서를 구축했습니다. 증발 수준을 계산하기 위해 잎의 온도를 측정하여 이를 수행합니다. 잎이 주변보다 시원하다면 이는 잎에서 물이 증발하고 식물에 충분한 물이 있다는 것을 의미합니다. 잎의 온도가 주변 온도에 더 가까우면 식물에 물이 부족할 수 있습니다.

[Florian]의 시스템은 기본적으로 시야에 있는 모든 것의 온도를 원격으로 측정하는 저해상도 열 카메라인 적외선 배열을 사용하여 이 측정을 수행합니다. 이 IR 배열은 들판을 가리키며 나뭇잎과 그 사이의 땅을 모두 볼 수 있습니다. 이 둘 사이의 온도 차이는 식물이 얼마나 잘 수분을 공급받았는지에 대한 표준화된 척도인 작물 물 스트레스 지수(CWSI)를 계산하는 데 사용될 수 있습니다. 결과는 디스플레이에 표시되며 문제의 작물에 물을 주어야 하는지 여부를 알려주는 편리한 빨간색-노란색-녹색 상태 LED를 사용하여 표시됩니다.

시스템은 완전 원격 작동을 위해 태양광 전력을 공급할 수 있으며 WiFi 인터페이스를 통해 데이터를 읽을 수 있습니다. [Florian]은 더 넓은 범위를 위해 LoRa 인터페이스로 설계를 업데이트할 계획입니다. 최종 목표는 농업 지역 전반에 걸쳐 이러한 센서의 대규모 네트워크를 구축하고 결합된 데이터를 사용하여 특정 지역의 물 부족에 대한 인식을 높이는 것입니다. 관심 있는 사람이 센서를 쉽게 만들 수 있도록 모든 설계 파일을 프로젝트 페이지에서 사용할 수 있습니다.

작물의 수분을 유지하는 것은 농업의 핵심 작업 중 하나이며, 간단하지만 효과적인 ESP8266 기반 수분 센서부터 완전한 수경재배 시스템에 이르기까지 이를 최적화하고 자동화하는 것을 목표로 하는 여러 프로젝트를 보았습니다.