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.
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 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.
| Szint | Mért paraméterek |
|---|---|
| Föld feletti fej | adattovábbító, LoRaWAN, GPS, léghőmérséklet, páratartalom |
| 10 cm | hőmérséklet, vezetőképesség, dielektromos állandó |
| 20 cm | hőmérséklet, vezetőképesség, dielektromos állandó |
| 30 cm | hőmérséklet, vezetőképesség, dielektromos állandó |
| 50 cm | hőmérséklet, vezetőképesség, dielektromos állandó |
Sorozatban, a Glia műhelyében
Műanyag csőtestre rézgyűrűs elektródapárok kerülnek a mérési szinteken; a jelvezetékek a cső belsejében futnak a fejben lévő elektronikai dobozig.
A prototípusok tanulságaiból
Horonyba süllyesztett rézszalag
Vastag falú műanyag cső; az érzékelő rézszalagok kívül, horonyban futnak, hogy a csőfal ne rontsa az érzékenységet. A bemarást szilikon védi.
Három mérési elv szintenként
Dielektromos állandó: a csövet körbevevő rézszalagok. Vezetőképesség: rozsdamentes csavarok, amelyek nem akadályozzák a leszúrást. Hőmérséklet: rozsdamentes burkolatú hőmérő.
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.
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.
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.
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.
| TDR | FDR | Önkalibráló FDR (Glia) | |
|---|---|---|---|
| Pontosság | nagy, környezeti hatásokra kevésbé érzékeny | kisebb, rendszeres kalibrálást igényel | TDR alatt, de stabilabb az FDR-nél |
| Alkatrészköltség | drága, nagysebességű áramkörök | olcsó | olcsó, csak néhány plusz alkatrész |
| Telepíthető darabszám | kevés | sok – jobb területi lefedettség (Pandey, 2019) | sok |
| Utófeldolgozás | kevés | jelentős | lényegesen 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.
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:
- Szenzoroktalaj + időjárás mérése, küldés a lokális node-nak
- Nodeadatgyűjtő és agrometeorológiai állomás, feltöltés a felhőbe
- Feldolgozásvalós idejű felhőalapú feldolgozás, adatbázis
- Felületmobilalkalmazás és PC
- Vezérlésa node-okon át vezérli vagy javaslatot ad a VRI-öntözőnek
Megerősítéses tanulás (RL)
„Out of the box” szabályozó, amely indulás után folyamatosan alkalmazkodik a területhez: a talajnedvességet határok között tartja, az üzemeltetési költséget minimalizálja.
Biomassza és borítottság
Műhold, drón vagy a VRI-gépre szerelt RGB/infra/FLIR kamera: vegetációs index és borítottság. Agrometeorológia: szél, légnyomás, csapadék, UV.
Fagyriasztás, megtérülés
Kiegészítő szolgáltatások, például fagykár-riasztás; a VRI-gépek áram- és vízfelhasználásának mérésével a megtérülés is ellenőrizhető. A SmartDew-integráció jövőbeli opció.
Három szenzoregység
A Nemzeti Laboratórium-pályázat specifikációja szerint.
| 1. Szántóföld, magas kultúra | 2. Szántóföld, alacsony kultúra | 3. Városi környezet | |
|---|---|---|---|
| Kapcsolat | LoRaWAN + GPS | LoRaWAN + GPS | GSM + GPS |
| Talajban | 4 mélységben talajnedvesség, 1-1 mélységben redox és vezetőképesség | mint az 1. | – |
| Felszínen | páratartalom, hőmérséklet, talaj-CO₂ | mint az 1. | – |
| Kultúrában / levegőben | 3 magasságban hőmérséklet, páratartalom; CO₂, szállópor (2–10 µm) | 2 magasságban hőmérséklet, páratartalom; CO₂, szállópor (2–10 µm) | hőmérséklet, besugárzás, páratartalom, szállópor, CO, CO₂, NOx |
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
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.
Glia Kft.
Pilottelepítéshez, kutatási együttműködéshez vagy szolgáltatásként való igénybevételhez.