Mobile system for internal measurement and mapping of topsoil agro-technological properties
Abstract
Mobile system for internal measurement and mapping of topsoil agro-technological properties is considered in the article. Method of procedure and design basis for developed and suggested self-oscillated two-component frequency domain reflectometry transducer are considered. The transducer uses capacitance probe and inertial oscillation amplitude stabilization to determine soil permittivity, moisture and electrical conductivity on basis of free-running frequency and gain voltage control of self-oscillator high-frequency amplifier measurement. The transducer calibration lines are given. Methodology for sensor thermal error determination is described. The error is induced by sensor ground frictional heating. Procedures of measurement and mapping of agro-technological characteristics on agricultural fields with use of the GPS receiver and laptop installed directly on a mobile system for measurements of soil parameters and current geographical coordinates across the field recording, and a tractor equipped with guidance and assisted steering systems are stated. Examples of top-soil measured parameters maps design are given. Areas of the mobile system expedient usage in precision agriculture technologies and practice are considered.
Keywords:
remote surface field sensing; soil internal measurement of agro-technological properties; mobile system; two-component frequency domainreflectometry; volumetric moisture; electrical conductivity; soil temperature; horizontal penetration resistance; global positioning system (GPS); electromagnetic field.
References
1. Чудновский, А. Ф. Аэродистанционно-приземное зондирование сельскохо-зяйственных полей / А.Ф. Чудновский, Ю.В. Тимофеев, Б.Л. Шиндеров. – Л: Гидрометеоиздат, 1985.– 272 с.
2. Ананьев, И. П. Мобильный комплекс для контактного измерения параметров физического состояния пахотногослоя почвы / И.П. Ананьев // Земледелие. – 2012. – № 4. С. 33–35.
3. Ананьев, И. П. Мобильный комплекс для мониторинга агрофизических параметров почвы / И.П. Ананьев // Сельский механизатор. – 2012. – № 5. – С. 6–7, 3-я стр. обл.
4. Mobile system for on-the-go measuring and mapping soil permittivity, electrical conductivity, moisture content, temperature and mechanical resistance / I. Ananyev [et al.] // 3rd Global Workshop on Proximal Soil Sensing. 26–29 May 2013. Organized under the auspices of the International Union of Soil Sciences Working Group on Proximal Soil Sencing. Bornimer Agrartechnische Berichte. Heft 82. Potsdam-Bornim 2013. – P. 201–209.
5. Устройство для внутрипочвенного измерения агротехнологических характеристик пахотного слоя почвы в движении / И.П. Ананьев [и др.]. – Патент РФ на изобретение № 2537908, приоритет 06.03.2013, регистрация в Госреестре изобретений 13.11.2014, опубликован 10.01.2015. – Патентообладатель ГНУ АФИ Россельхозакадемии.
6. Ананьев, И. П. Автогенераторный диэлькометриче- ский преобразователь и способ определения диэлектри- ческих характеристик материалов с его использованием (варианты) / И.П. Ананьев. – Патент РФ на изобретение № 2361226, приоритет 28.09.2007, опубликован 10.07.2009, Бюл. № 19. – Патентообладатель: ГНУ АФИ Россельхо-закадемии.
7. Ананьев, И. П. Двухкомпонентные диэлькометриче-ские преобразователи на основе автогенераторов с инерционной стабилизацией амплитуды колебаний / И.П. Ананьев // Датчики и системы. – 2008. – № 7. – С. 27–31.
8. Ананьев, И. П. Двухкомпонентная диэлькометрия сельскохозяйственных материалов. Автогенераторные измерительные преобразователи / И.П. Ананьев. – Palmarium Academic Publishing, Saarbrcken, Germany, 2012. – 311 с.
9. Харкевич, А. А. Основы радиотехники / А.А. Харкевич.– М.: Связьиздат, 1963. – 560 с.
10. Гоноровский, И. С. Радиотехнические цепи и сигналы / И.С. Гоноровский. – Изд. 4-е. – М.: Радио и связь, 1986. – 512 с.
11. Ананьев, И. П. Возможности мобильных комплексов внутрипочвенного измерения и картирования характеристик почв в задачах разработки, градуировки и применения средств приземного зондирования полей / И.П. Ананьев // Информация и Космос. – 2014. – № 4. – С. 43–51.