Dans le domaine de l'agriculture intelligente, la compatibilité des capteurs et l'efficacité de la transmission des données sont essentielles à la mise en place d'un système de surveillance précis. Le capteur de sol SDI12, basé sur un protocole de communication numérique standardisé, crée une nouvelle génération d'équipements de surveillance des sols alliant « surveillance de haute précision, intégration aisée et transmission stable ». Il fournit des données fiables pour des scénarios tels que les terres agricoles intelligentes, les serres intelligentes et la surveillance de la recherche scientifique, et redéfinit les normes techniques de la détection des sols.
1. Protocole SDI12 : pourquoi est-il le « langage universel » de l’Internet des objets agricole ?
SDI12 (Serial Digital Interface 12) est un protocole de communication internationalement reconnu pour les capteurs environnementaux, spécialement conçu pour les scénarios de faible consommation d'énergie et de mise en réseau multi-appareils, et présente trois avantages principaux :
Interconnexion standardisée : un protocole de communication unifié élimine les barrières entre les appareils et peut être intégré de manière transparente aux principaux collecteurs de données (tels que Campbell, HOBO) et aux plateformes Internet des objets (telles qu'Alibaba Cloud, Tencent Cloud), éliminant ainsi le besoin de développement de pilotes supplémentaires et réduisant les coûts d'intégration du système de plus de 30 %.
Faible consommation d'énergie et transmission à haute efficacité : il adopte une communication série asynchrone et prend en charge la mise en réseau multi-appareils en « mode maître-esclave » (jusqu'à 100 capteurs peuvent être connectés sur un seul bus), avec une consommation d'énergie de communication aussi faible que le niveau μA, ce qui le rend adapté aux scénarios de surveillance sur le terrain alimentés par l'énergie solaire.
Forte capacité anti-interférences : la conception de transmission différentielle du signal supprime efficacement les interférences électromagnétiques. Même à proximité des réseaux électriques haute tension et des stations de base de communication, la précision de transmission des données atteint 99,9 %.
2. Capacité de surveillance de base : « Stéthoscope » du sol avec fusion multiparamètre
Le capteur de sol développé sur la base du protocole SDI12 peut configurer de manière flexible les paramètres de surveillance en fonction des exigences pour obtenir une perception pleine dimensionnelle de l'environnement du sol :
(1) Combinaison de base à cinq paramètres
Humidité du sol : La méthode de réflexion dans le domaine fréquentiel (FDR) est adoptée, avec une plage de mesure de 0 à 100 % de teneur en humidité volumique, une précision de ± 3 % et un temps de réponse inférieur à 1 seconde.
Température du sol : Équipé d'un capteur de température PT1000 intégré, la plage de mesure de la température est de -40 ℃ à 85 ℃, avec une précision de ± 0,5 ℃, capable de surveiller en temps réel les changements de température dans la couche racinaire.
Conductivité électrique du sol (CE) : Évaluer la teneur en sel du sol (0-20 dS/m), avec une précision de ±5%, pour avertir du risque de salinisation ;
Valeur du pH du sol : Plage de mesure 3-12, précision ±0,1, guidant l'amélioration des sols acides/alcalins ;
Température et humidité atmosphériques : surveiller simultanément les facteurs climatiques environnementaux pour aider à l'analyse des échanges d'eau et de chaleur entre le sol et l'atmosphère.
(2) Extension de fonctions avancées
Surveillance des nutriments : des électrodes d'ions azote (N), phosphore (P) et potassium (K) en option sont disponibles pour suivre la concentration des nutriments disponibles (tels que NO₃⁻-N, PO₄³⁻-P) en temps réel, avec une précision de ±8 %.
Détection de métaux lourds : Pour les scénarios de recherche scientifique, il peut intégrer des capteurs de métaux lourds tels que le plomb (Pb) et le cadmium (Cd), avec une résolution atteignant le niveau ppb.
Surveillance physiologique des cultures : En intégrant des capteurs de débit de fluide de tige et des capteurs d’humidité de surface des feuilles, une chaîne de surveillance continue « sol – cultures – atmosphère » est construite.
3. Conception matérielle : qualité industrielle pour gérer des environnements complexes
Innovation en matière de durabilité
Matériau de la coque : alliage d'aluminium de qualité aérospatiale + sonde en polytétrafluoroéthylène (PTFE), résistante à la corrosion acide et alcaline (pH 1-14), résistante à la dégradation microbienne du sol, avec une durée de vie enterrée de plus de 8 ans.
Degré de protection : IP68 étanche à l'eau et à la poussière, capable de résister à une immersion à une profondeur de 1 mètre pendant 72 heures, adapté aux conditions météorologiques extrêmes telles que les fortes pluies et les inondations.
(2) Architecture basse consommation
Mécanisme de réveil en veille : prend en charge la collecte programmée (par exemple, une fois toutes les 10 minutes) et la collecte déclenchée par un événement (par exemple, un rapport actif en cas de changement soudain d'humidité), la consommation d'énergie en veille est inférieure à 50 μA et peut fonctionner en continu pendant 12 mois lorsqu'il est associé à une batterie au lithium de 5 Ah.
Solution d'alimentation solaire : des panneaux solaires 5 W + un module de gestion de charge en option sont disponibles pour réaliser une surveillance à long terme « sans entretien » dans les zones à fort ensoleillement.
(3) Flexibilité d'installation
Conception plug-and-pull : la sonde et l'unité principale peuvent être séparées, prenant en charge le remplacement in situ du module de capteur sans avoir besoin de réenterrer le câble.
Déploiement multi-profondeur : il fournit des sondes de différentes longueurs telles que 10 cm, 20 cm et 30 cm pour répondre aux exigences de surveillance de la distribution des racines à différents stades de croissance des cultures (comme la mesure de la couche peu profonde pendant le stade de semis et la mesure de la couche profonde pendant le stade de maturité).
4. Scénarios d'application typiques
Gestion intelligente des terres agricoles
Irrigation de précision : les données d'humidité du sol sont transmises au contrôleur d'irrigation intelligent via le protocole SDI12 pour réaliser une « irrigation déclenchée par le seuil d'humidité » (comme le démarrage automatique de l'irrigation goutte à goutte lorsqu'elle descend en dessous de 40 % et l'arrêt lorsqu'elle atteint 60 %), avec un taux d'économie d'eau de 40 %.
Fertilisation variable : En combinant les données CE et les données nutritionnelles, les machines de fertilisation sont guidées pour fonctionner dans différentes zones grâce à des diagrammes de prescription (comme la réduction de la quantité d'engrais chimique dans les zones à forte teneur en sel et l'augmentation de l'application d'urée dans les zones à faible teneur en azote), et le taux d'utilisation des engrais est augmenté de 25 %.
(2) Réseau de surveillance de la recherche scientifique
Recherche écologique à long terme : des capteurs multiparamètres SDI12 sont déployés dans les stations nationales de surveillance de la qualité des terres agricoles afin de recueillir des données pédologiques à une fréquence horaire. Ces données sont cryptées et transmises à la base de données de recherche scientifique via VPN afin de soutenir la recherche sur le changement climatique et la dégradation des sols.
Expérience de contrôle des pots : un réseau de capteurs SDI12 a été construit dans une serre pour contrôler précisément l'environnement du sol de chaque pot de plantes (par exemple en définissant différents gradients de pH), et les données ont été synchronisées avec le système de gestion du laboratoire, réduisant ainsi le cycle expérimental de 30 %.
(3) Intégration de l'agriculture industrielle
Liaison intelligente de la serre : connectez le capteur SDI12 au système de contrôle central de la serre. Lorsque la température du sol dépasse 35 °C et que l'humidité est inférieure à 30 %, le système déclenche automatiquement le refroidissement par rideau d'eau et le renouvellement d'eau de l'irrigation goutte à goutte, assurant ainsi un contrôle en boucle fermée des données, de la prise de décision et de l'exécution.
Surveillance de la culture hors sol : dans les scénarios de culture hydroponique/sur substrat, la valeur CE et la valeur pH de la solution nutritive sont surveillées en temps réel, et le neutraliseur acido-basique et la pompe d'ajout de nutriments sont automatiquement ajustés pour garantir que les cultures sont dans le meilleur environnement de croissance.
5. Comparaison technique : SDI12 et capteur de signal analogique traditionnel
| Capteur de signal analogique traditionnel Dimension | Capteur numérique SDI12 | ||
| La précision des données est facilement affectée par la longueur du câble et les interférences électromagnétiques, avec une erreur de ± 5 % à 8 % | La transmission du signal numérique, avec une erreur de ±1%-3%, présente une grande stabilité à long terme | ||
| L'intégration du système nécessite la personnalisation du module de conditionnement du signal et le coût de développement est élevé | Plug and play, compatible avec les collectionneurs et les plateformes grand public | ||
| La capacité de mise en réseau permet à un seul bus de connecter jusqu'à 5 à 10 appareils au maximum | Un seul bus prend en charge 100 périphériques et est compatible avec les topologies en arbre/étoile | ||
| Performances de consommation d'énergie : Alimentation continue, consommation d'énergie > 1 mA | La consommation d'énergie en veille est inférieure à 50 μA, ce qui le rend adapté à l'alimentation par batterie/énergie solaire | ||
| Le coût de maintenance nécessite un étalonnage 1 à 2 fois par an, et les câbles sont sujets au vieillissement et aux dommages. | Il est équipé d'un algorithme d'auto-étalonnage interne, éliminant le besoin d'étalonnage pendant sa durée de vie et réduisant les coûts de remplacement des câbles de 70 % |
6. Témoignages d'utilisateurs : Le passage des « silos de données » à la « collaboration efficace »
Une académie agricole provinciale a déclaré : « Auparavant, on utilisait des capteurs analogiques. Pour chaque point de surveillance déployé, il fallait développer un module de communication distinct, et le débogage à lui seul a pris deux mois. » Après le passage au capteur SDI12, la mise en réseau de 50 points a été réalisée en une semaine et les données ont été directement connectées à la plateforme de recherche scientifique, améliorant ainsi considérablement l'efficacité de la recherche.
Dans une zone de démonstration agricole économe en eau du nord-ouest de la Chine : « En intégrant le capteur SDI12 à la porte intelligente, nous avons pu automatiser la distribution d'eau aux ménages en fonction de l'humidité du sol. Auparavant, les inspections manuelles des canaux étaient effectuées deux fois par jour, mais elles peuvent désormais être surveillées par téléphone portable. Le taux d'économie d'eau est passé de 30 % à 45 %, et le coût d'irrigation par mu pour les agriculteurs a diminué de 80 yuans. »
Initier une nouvelle infrastructure de données pour l'agriculture de précision
Le capteur de sol du SDI12 est non seulement un dispositif de surveillance, mais aussi l'« infrastructure » de données de l'agriculture intelligente. Il élimine les barrières entre les équipements et les systèmes grâce à des protocoles standardisés, appuie la prise de décision scientifique grâce à des données de haute précision et s'adapte à la surveillance à long terme des champs grâce à une conception à faible consommation d'énergie. Qu'il s'agisse d'améliorer l'efficacité des grandes exploitations agricoles ou d'explorer des pistes de recherche scientifique de pointe, il peut poser des bases solides pour le réseau de surveillance des sols, faisant de chaque donnée un moteur de la modernisation agricole.
Contact us immediately: Tel: +86-15210548582, Email: info@hondetech.com or click www.hondetechco.compour le guide de mise en réseau des capteurs SDI12 pour rendre votre système de surveillance plus intelligent, plus fiable et plus évolutif !
La transmission du signal numérique, avec une erreur de ±1%-3%, présente une grande stabilité à long terme
Date de publication : 28 avril 2025