1. Hintergrund des Projekts
Auf einem landwirtschaftlichen Demonstrationsbetrieb in Qingdao, Provinz Shandong, … Der Betrieb beschäftigt sich seit einiger Zeit mit präzisem Nährstoff- und Bewässerungsmanagement, um die Ernteerträge und die Bodengesundheit zu verbessern. Kalziumionen (Ca²⁺) sind ein wesentlicher Bestandteil der Bodenchemie – sie beeinflussen den pH-Wert, die Bodenstruktur, die Nährstoffverfügbarkeit und die Wurzelentwicklung der Pflanzen.
Zu hohe Kalziumwerte oder ein unausgewogenes Ca²⁺-Verhältnis im Bewässerungswasser können zu Bodenverhärtung, Nährstoffblockade oder einer verminderten Nährstoffaufnahme durch die Pflanzen führen. Um die Qualität des Bewässerungswassers zu optimieren und eine ausgewogene Bodenernährung sicherzustellen, hat der Betrieb das KIS-100 Online-Kalziumionensensor zur kontinuierlichen Überwachung des Gehalts an gelöstem Ca²⁺ in seinem Bewässerungsnetz.
2. Standortbedingungen und Überwachungsanforderungen
Die Landwirtschafts-Website ist eine moderner Betrieb mit intensiver Gemüse- und Getreidefruchtfolge mit zentraler Bewässerung. Der Kalziumgehalt des Oberflächenbewässerungswassers schwankte aufgrund der Grundwasserquellen und saisonaler Schwankungen. Der Betrieb benötigte hochpräzise Ca²⁺-Daten in Echtzeit, um:
- Die Qualität und Härte des Bewässerungswassers beurteilen
- Mögliche Kalkablagerungen oder Kalziumansammlungen im Boden erkennen
- Anpassung der Dünger- und Kalkausbringung je nach Jahreszeit
Wichtigste Anforderungen:
- Überwachungsparameter: Kalziumionenkonzentration (Ca²⁺)
- Signalausgang: RS485 (Modbus RTU), angeschlossen an das SCADA-/SPS-System des Betriebs
- Installation: Einbau in den Bewässerungskanal vor der Verteilung auf die Hauptfelder
- Umgebungsbedingungen: Schwankender Wasserdurchfluss, Temperatur, Schwebstoffe
3. Systemkonfiguration
KIS-100 Online-Kalzium-Ionen-Sensor
- Kalzium-ionenselektive Elektrode für den kontinuierlichen Online-Betrieb
- Integrierte automatische Temperaturkompensation für eine präzise Ca²⁺-Messung
- RS485 (Modbus RTU) für eine zuverlässige Datenübertragung
- Wasserdichtes Design gemäß IP68, geeignet für langfristiges Eintauchen
- Wird direkt an das Überwachungsterminal des Betriebs angeschlossen, ohne dass ein zusätzliches Anzeigegerät erforderlich ist
Die robuste, ionenselektive Membran des Sensors ermöglicht eine zuverlässige Messung des Ca²⁺-Gehalts im Bewässerungswasser und unterstützt so Entscheidungssysteme im Feld in Echtzeit.
Du möchtest wissen: Wie wird der Online-Kalziumionensensor KIS-100 verwendet?
4. Installation und Inbetriebnahme
Schritte zur Bereitstellung:
- Vorbereitung des Baugeländes: Wählen Sie repräsentative Punkte in den Hauptbewässerungskanälen aus.
- Montage: Installieren Sie die KIS-100-Messsonde so, dass sie vollständig in das fließende Bewässerungswasser eingetaucht bleibt, bevor dieses auf das Feld verteilt wird.
- Verbindung: Verbinden Sie den RS485-Ausgang über Modbus RTU mit dem Datenerfassungssystem des Betriebs.
- Kalibrierung: Die Erstkalibrierung wurde im Labor unter Verwendung von Kalzium-Referenzstandards durchgeführt.
- Überprüfung: Überprüfen Sie die Kommunikation und die stabile Datenübermittlung, bevor Sie den Betrieb vollständig aufnehmen.
Während der Installation kam es zu keiner Unterbrechung der täglichen Bewässerungsvorgänge.
5. Operative Leistung
Nach der Inbetriebnahme lieferte das System stabile Ca²⁺-Daten:
- Typischer Ca²⁺-Konzentrationsbereich: ~30–150 mg/l im Bewässerungswasser
- Beobachtete saisonale Schwankungen: leicht erhöhte Ca²⁺-Konzentrationen im trockenen Frühjahr (~120–150 mg/l) und niedrigere Konzentrationen im Bewässerungsabfluss nach Regen (~30–60 mg/l)
- Datentrends in Korrelation mit Ertragszonen und der Kartierung der Bodenhärte
Anhand der kontinuierlich erfassten Ca²⁺-Daten konnten Agrarwissenschaftler die Bewässerungspläne und Bodenverbesserungsmaßnahmen genau abstimmen und so das Risiko von Bodenverdichtung und Nährstoffungleichgewichten verringern.
6. Projektzusammenfassung
Die KIS-100 Online-Kalziumionensensor ermöglichte eine zuverlässige Echtzeit-Überwachung der Kalziumionenkonzentrationen im Bewässerungswasser landwirtschaftlicher Betriebe. Durch die Integration über RS485 (Modbus RTU) in das Überwachungssystem des landwirtschaftlichen Betriebs erhielt dieser umsetzbare Erkenntnisse über Schwankungen der Wasserqualität und deren Auswirkungen auf die Bodenchemie und die Pflanzengesundheit. Diese Echtzeitdaten ermöglichten effizientere Bewässerungsentscheidungen, ein verbessertes Nährstoffmanagement und eine insgesamt nachhaltigere Produktion.
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