Ottimizzazione di un sensore di umidità del suolo più economico

Colleen Josephson, professoressa associata di ingegneria elettrica e informatica presso l'Università della California, Santa Cruz, ha realizzato un prototipo di un tag passivo a radiofrequenza che potrebbe essere interrato e riflettere le onde radio provenienti da un lettore posizionato in superficie, tenuto in mano da una persona, trasportato da un drone o montato su un veicolo. Il sensore indicherebbe agli agricoltori il livello di umidità del terreno in base al tempo impiegato dalle onde radio per compiere il tragitto.
L'obiettivo di Josephson è quello di promuovere l'utilizzo del telerilevamento nelle decisioni relative all'irrigazione.
"L'obiettivo principale è migliorare la precisione dell'irrigazione", ha affermato Josephson. "Decenni di studi dimostrano che l'utilizzo di sistemi di irrigazione basati su sensori consente di risparmiare acqua e mantenere rese elevate."
Tuttavia, le attuali reti di sensori sono costose, richiedendo pannelli solari, cablaggi e connessioni internet che possono costare migliaia di dollari per ogni sito di rilevamento.
Il problema è che il lettore dovrebbe trovarsi nelle immediate vicinanze del tag. La ricercatrice stima che il suo team possa farlo funzionare entro 10 metri dal suolo e fino a 1 metro di profondità nel terreno.
Josephson e il suo team hanno realizzato un prototipo funzionante del tag, una scatola attualmente delle dimensioni di una scatola da scarpe contenente il tag a radiofrequenza alimentato da un paio di batterie AA e un lettore esterno.
Grazie a un finanziamento della Fondazione per la Ricerca Alimentare e Agricola, la ricercatrice prevede di replicare l'esperimento con un prototipo più piccolo e di realizzarne a decine, un numero sufficiente per le prove sul campo in aziende agricole a gestione commerciale. Le prove saranno condotte su ortaggi a foglia verde e frutti di bosco, poiché queste sono le principali colture nella valle di Salinas, vicino a Santa Cruz, ha spiegato.
Uno degli obiettivi è determinare quanto bene il segnale si propaghi attraverso le chiome degli alberi. Finora, presso la stazione, hanno interrato dei trasmettitori adiacenti ai tubi di irrigazione a goccia fino a 75 centimetri di profondità e stanno ottenendo letture accurate del terreno.
Gli esperti di irrigazione del Nord-ovest hanno accolto con favore l'idea – l'irrigazione di precisione è effettivamente costosa – ma hanno sollevato molti interrogativi.
Chet Dufault, un coltivatore che utilizza sistemi di irrigazione automatizzati, apprezza il concetto ma è perplesso dalla fatica necessaria per avvicinare il sensore all'etichetta.
"Se devi mandare qualcuno o tu stesso... puoi inserire una sonda nel terreno in 10 secondi con la stessa facilità", ha detto.
Troy Peters, professore di ingegneria dei sistemi biologici presso la Washington State University, si è chiesto in che modo il tipo di suolo, la densità, la consistenza e l'irregolarità influenzino le misurazioni e se ogni luogo debba essere calibrato individualmente.
Centinaia di sensori, installati e manutenuti dai tecnici dell'azienda, comunicano via radio con un singolo ricevitore alimentato da un pannello solare situato fino a 450 metri di distanza, che poi trasferisce i dati al cloud. La durata della batteria non è un problema, perché i tecnici visitano ogni sensore almeno una volta all'anno.
I prototipi di Josephson risalgono a 30 anni fa, ha affermato Ben Smith, specialista tecnico in irrigazione per Semios. Ricorda impianti interrati con fili scoperti che un operaio doveva collegare fisicamente a un registratore di dati portatile.
I sensori odierni sono in grado di analizzare dati relativi ad acqua, nutrizione, clima, parassiti e altro ancora. Ad esempio, i rilevatori di suolo dell'azienda effettuano misurazioni ogni 10 minuti, consentendo agli analisti di individuare le tendenze.