Glia projektek SOIL-V4-80
Összes projekt a glia.hu-n →
Glia Kft. × Miskolci Egyetem

SOIL-V4-80

Többszintes talajmonitoring-szonda precíziós öntözéshez

50 cm mély szonda, amely négy mélységben méri a talajt. Önkalibráló FDR-méréssel, LoRaWAN-adatátvitellel és napelemes autonómiával szolgálja ki a precíziós (VRI) öntöző- és tápanyag-kijuttató rendszereket.

4 mérési mélységFDR + önkalibrálásLoRaWAN · GPS/RTKnapelem + akkumulátor
Fej adattovábbító, LoRaWAN, GPS, léghőmérséklet, páratartalom 10 cm 20 cm 30 cm 50 cm hőmérséklet · vezetőképességdielektromos állandó hőmérséklet · vezetőképességdielektromos állandó hőmérséklet · vezetőképességdielektromos állandó hőmérséklet · vezetőképességdielektromos állandó
50 cmmérési mélység, 4 szinten
5–15 kmLoRaWAN hatótáv az ISM-sávban
óránkéntadatküldés
2 / hatervezett telepítési sűrűség
1 / 30javítandó panel az első szériában
Cél és probléma

Nem a gép hiányzik, hanem az adat

Valós idejű talaj- és növényadat nélkül a korszerű öntözőberendezés ugyanolyan pazarlóan működik, mint a régi. A terjedést elsősorban a nagy adatmennyiség és a több forrásból érkező adatok összehangolása gátolja (Stafford).

A projekt célja egy ICT-platform, amely statikus és dinamikus talajinformációval szolgálja ki a precíziós (VRI) öntöző- és tápanyag-kijuttató rendszereket – kevesebb vízzel, tápanyaggal, költséggel és környezeti terheléssel.

A meglévő precíziós megoldások a termelés optimalizálására összpontosítanak, a talaj minőségének és állapotának változását nem követik. A piacon nincs olyan érzékelő, amely a termelést és a talajállapot felügyeletét egyszerre támogatja – a SOIL-V4-80 ezt a rést célozza. Az összegyűjtött adatokat szakemberek és kutatók számára is hozzáférhetővé kívánjuk tenni.

A következő 30 évben a Föld népessége várhatóan további 2 milliárddal nő, a mezőgazdasági termékek iránti igény kb. 70%-kal emelkedik, miközben a csapadék mennyisége világszerte csökken.

A túlöntözés elkerülendő kárai

  • pangás és levegőtlenség okozta tápanyagveszteség
  • kilúgzás és szikesedés
  • felszín alatti és felszíni vizek szennyezése

A megoldáshoz időjárásálló, energetikailag autonóm, telepítés után beavatkozás nélkül működő szenzorhálózat kell, vezérlőegységgel és előfeldolgozó szoftverrel.

A szonda felépítése

A talaj rétegenkénti, 3D-s képe

A szenzoregység mérő- és kommunikációs modulból áll; egy kommunikációs egységhez több mérőmodul csatlakoztatható. Bővíthető talaj-CO₂-, redoxpotenciál- és fénymérővel – a redoxmérő külön egység, a sorozat kb. 10%-ához készül.

SzintMért paraméterek
Föld feletti fejadattovábbító, LoRaWAN, GPS, léghőmérséklet, páratartalom
10 cmhőmérséklet, vezetőképesség, dielektromos állandó
20 cmhőmérséklet, vezetőképesség, dielektromos állandó
30 cmhőmérséklet, vezetőképesség, dielektromos állandó
50 cmhőmérséklet, vezetőképesség, dielektromos állandó
Gyártás

Sorozatban, a Glia műhelyében

Műanyag csőtestre rézgyűrűs elektródapárok kerülnek a mérési szinteken; a jelvezetékek a cső belsejében futnak a fejben lévő elektronikai dobozig.

Műszaki megoldások és tesztelés

A prototípusok tanulságaiból

Csőtest

Horonyba süllyesztett rézszalag

Vastag falú műanyag cső; az érzékelő rézszalagok kívül, horonyban futnak, hogy a csőfal ne rontsa az érzékenységet. A bemarást szilikon védi.

Érzékelők

Három mérési elv szintenként

Dielektromos állandó: a csövet körbevevő rézszalagok. Vezetőképesség: rozsdamentes csavarok, amelyek nem akadályozzák a leszúrást. Hőmérséklet: rozsdamentes burkolatú hőmérő.

Elektronika

Önálló panel, forrasztott kötés

Minden mérési szint saját panelt és kábelt kap; sorkapocs helyett forrasztás, a panelek elektronikai lakkal bevontak. A cső belsejét kétkomponensű szilikongumi tölti ki, saját szárítókemencében kötve.

Szerkezet és minőség

Szétszedhető, folyamatosan tesztelt

A föld alatti rész és a kommunikációs fej telepítéskor szétválasztható. A szenzorokat szerelés közben folyamatosan teszteljük; az első 30 panelből egyet kellett javítani.

Mérési szint közelről: rézgyűrűs elektródapár
Mérési szint közelről
Kommunikációs panel és akkumulátor a dobozban
Kommunikációs panel és akkumulátor
Az összeszerelt szonda tesztelése szabadtéren
Szabadtéri teszt
Rézszalag-elektródák a csőtesten
Rézszalag-elektródák
Terepi telepítés

Leszúrás, beüzemelés, kalibrálás

A szondákat a talajba süllyesztve, a fejrészt árbocra vagy a csőtestre szerelve telepítjük; a beüzemelés és az első adatátvitel ellenőrzése a helyszínen, laptopról történik.

Szonda telepítése gyepes területen, hárman a szondánál
Telepítés gyepes mezőgazdasági területen
Szonda és laptop frissen művelt szántón
Beüzemelés szántóföldön
Árbocra szerelt elektronika és laptop kalibráláskor
Kalibrálás, laptopos adatellenőrzéssel
LoRaWAN-antenna és gateway épületre szerelt árbocon
LoRaWAN-gateway: a felhő felé továbbít
Újdonság

Önkalibráló FDR-szenzor

Az olcsó FDR-elvű talajnedvesség-szenzorba önkalibráló rendszer kerül. Nem éri el a TDR pontosságát, de a mérést jelentősen függetleníti a hőmérséklettől, a talaj-összetételtől és az utolsó kalibrálás óta eltelt időtől.

TDRFDRÖnkalibráló FDR (Glia)
Pontosságnagy, környezeti hatásokra kevésbé érzékenykisebb, rendszeres kalibrálást igényelTDR alatt, de stabilabb az FDR-nél
Alkatrészköltségdrága, nagysebességű áramkörökolcsóolcsó, csak néhány plusz alkatrész
Telepíthető darabszámkevéssok – jobb területi lefedettség (Pandey, 2019)sok
Utófeldolgozáskevésjelentőslényegesen kevesebb

Az önkalibrálás rövid, automatikus folyamat, amelyet a szenzort vezérlő chip végez, és a kalibrációs értékeket a méréssel együtt dolgozza fel. Az előzetes vizsgálatok szerint nagyrészt szoftveresen megoldható, ezért tömeges telepítésre alkalmas áron gyártható.

Kommunikáció és adatút

A talajtól az öntözőgépig

LoRaWAN-on, kis energiafogyasztással: akkumulátorral és kis napelemmel hónapokig külső energiaforrás nélkül működik. A helyet RTK-val pontosított GPS rögzíti, így az adatok georeferenciáltak. Városban, ahol a LoRaWAN nem megoldható, GSM-kapcsolat kell.

Jelenleg tesztüzem  A tervezett, zárt körös kiépítés:

  1. Szenzoroktalaj + időjárás mérése, küldés a lokális node-nak
  2. Nodeadatgyűjtő és agrometeorológiai állomás, feltöltés a felhőbe
  3. Feldolgozásvalós idejű felhőalapú feldolgozás, adatbázis
  4. Felületmobilalkalmazás és PC
  5. Vezérlésa node-okon át vezérli vagy javaslatot ad a VRI-öntözőnek
Vezérlés

Megerősítéses tanulás (RL)

„Out of the box” szabályozó, amely indulás után folyamatosan alkalmazkodik a területhez: a talajnedvességet határok között tartja, az üzemeltetési költséget minimalizálja.

Kiegészítő adatok

Biomassza és borítottság

Műhold, drón vagy a VRI-gépre szerelt RGB/infra/FLIR kamera: vegetációs index és borítottság. Agrometeorológia: szél, légnyomás, csapadék, UV.

Szolgáltatások

Fagyriasztás, megtérülés

Kiegészítő szolgáltatások, például fagykár-riasztás; a VRI-gépek áram- és vízfelhasználásának mérésével a megtérülés is ellenőrizhető. A SmartDew-integráció jövőbeli opció.

Termékváltozatok

Három szenzoregység

A Nemzeti Laboratórium-pályázat specifikációja szerint.

1. Szántóföld, magas kultúra2. Szántóföld, alacsony kultúra3. Városi környezet
KapcsolatLoRaWAN + GPSLoRaWAN + GPSGSM + GPS
Talajban4 mélységben talajnedvesség, 1-1 mélységben redox és vezetőképességmint az 1.–
Felszínenpáratartalom, hőmérséklet, talaj-CO₂mint az 1.–
Kultúrában / levegőben3 magasságban hőmérséklet, páratartalom; CO₂, szállópor (2–10 µm)2 magasságban hőmérséklet, páratartalom; CO₂, szállópor (2–10 µm)hőmérséklet, besugárzás, páratartalom, szállópor, CO, CO₂, NOx
Piac és célcsoport

Eszközként és szolgáltatásként

Elsősorban intenzíven művelt, öntözött területekre. Exportpiacok: Lengyelország, Németország, Franciaország.

Fejlesztők: Glia Kft., a Miskolci Egyetem kutatói és precíziós mezőgazdasági szakemberek, termelőkkel és szaktanácsadókkal együtt.

  • Elsődleges: nagyobb területen gazdálkodó, innovációra nyitott gazdák
  • Másodlagos: kisebb, idősebb gazdálkodók – telepítéssel és adatértelmezéssel együtt, szolgáltatásként
  • Kultúrák: nagy öntözésigényűek – évelő pillangósok, cukorrépa, cirokfélék, hosszú vetésű kukorica
Referenciatelepítés

ROOTSS, Tiszaszentimre

Az Agri Kulti és a Magyar Talajtani Társaság regeneratív gazdálkodási mintaterületén – a REINFORCING program keretében – a Glia szenzorai mérnek. A tiszaszentimrei talajmonitoring-hálózat szenzorait a Tarnabod 2.0 – Jövőgyár biztosította, és a hardveres és szoftveres üzemeltetésben is segített.

A projekt 2025 nyara óta rendszeresen közöl szenzoradatokat: augusztusban a talajban 60 °C-ot, a felszínen 40 °C-ot mértek; a 2025. szeptember 5-i Regeneratív Szakmai Napon szenzoros bemutató is volt. A ROOTSS cikke szerint az adatokkal az öntözés, a trágyázás és a növényvédelem optimalizálható.

A szonda légköri és talajmérései a ROOTSS ábráján
A szonda mérései a ROOTSS ábráján (forrás: rootss.hu)
Kapcsolat

Glia Kft.

Pilottelepítéshez, kutatási együttműködéshez vagy szolgáltatásként való igénybevételhez.