Les capteurs de sol et les capteurs de CO₂ contribuent à atteindre les objectifs de développement durable

Face aux défis actuels du changement climatique et de l'épuisement des ressources, le développement durable est devenu une priorité mondiale. Les technologies de détection intelligente jouent un rôle essentiel dans l'avancement de l'agriculture durable et de la protection de l'environnement, avec les capteurs de sol et les capteurs de CO₂ qui attirent de plus en plus l'attention. En fournissant une surveillance en temps réel de l'humidité du sol, du contenu en nutriments et des niveaux de CO₂ atmosphérique, ces capteurs optimisent les stratégies d'irrigation et de fertilisation, améliorent les rendements des cultures et l'efficacité des ressources, et favorisent l'action climatique et l'utilisation durable des terres. Cet article explore comment ces deux types de capteurs offrent des avantages tangibles pour atteindre les objectifs de développement durable, ainsi que les solutions proposées par Murata.

Le changement climatique causé par le réchauffement climatique a entraîné une augmentation des températures et des niveaux de la mer, provoquant des sécheresses accrues et des dommages liés aux fortes précipitations dans le monde entier. Les océans et les terres à travers le globe subissent divers effets néfastes. Parmi ceux-ci, l'impact négatif sur le sol agricole - tel que la croissance ralentie des plantes - constitue une menace sévère pour la stabilité de l'approvisionnement alimentaire. Pour atteindre une agriculture durable, des mesures rapides doivent être prises pour traiter les sols affectés.

Actuellement, les dommages causés par l'eau dus à de fortes pluies sont souvent liés au réchauffement climatique. À l'inverse, certaines régions connaissent une réduction des précipitations en raison du changement climatique, entraînant une accumulation de salinité du sol et des dommages aux cultures. Dans les zones arides, la quantité d'eau souterraine remontant à la surface et s'évaporant dépasse les précipitations. En conséquence, les sels provenant des eaux souterraines s'accumulent près de la surface (accumulation de sel), ce qui peut causer des dommages aux cultures. Une irrigation inadéquate peut également contribuer à la salinité du sol. De plus, l'inondation par l'eau de mer provenant des tsunamis est une autre cause d'augmentation de la salinité du sol.

Les effets principaux des dommages causés par la salinité sur les cultures incluent :

Pour surveiller les changements temporels de la salinité des terres agricoles, des capteurs de sol peuvent être déployés. En intégrant ces capteurs de sol dans les champs et en utilisant la communication sans fil, les données peuvent être collectées en continu tout au long de la saison de croissance. Ces capteurs mesurent simultanément la température du sol, la CE (conductivité électrique) et la température. Puisque une teneur en sel plus élevée augmente la conductivité électrique, la valeur de la CE sert d'indicateur des niveaux de salinité, permettant une observation continue des changements.

Les capteurs de sol sont conçus pour la surveillance continue et la visualisation des conditions du sol et de l'eau en agriculture. Les capteurs de sol de Murata intègrent trois capteurs dans un seul dispositif, permettant la mesure simultanée de la CE (conductivité électrique), de l'humidité (contenu volumétrique en eau, VWC) et de la température dans le sol ou l'eau. Le capteur de CE propriétaire à 9 électrodes utilise plusieurs modes de mesure et des algorithmes uniques pour éliminer les incertitudes liées au sol.

Les capteurs de sol de Murata sont équipés d'un capteur EC à 9 électrodes avec des algorithmes propriétaires, permettant une mesure précise de la conductivité de l'eau des pores et des niveaux d'engrais. Les mesures EC sont influencées par les propriétés du sol, l'air, l'humidité et les ions, mais le capteur EC de Murata atténue ces incertitudes grâce à des modes de mesure polyvalents et des plages de résistance ajustables (constantes de cellule). Le capteur d'humidité haute précision compense la dépendance à la température et supprime l'interférence des ions. Avec une structure robuste classée IP68 et un design résistant à la corrosion, le capteur résiste aux environnements extérieurs difficiles. Sa technologie propriétaire prend également en charge les mesures dans des milieux de croissance artificiels tels que la laine de roche et la fibre de coco.

Les capteurs de sol de Murata utilisent des algorithmes uniques pour mesurer exclusivement la teneur en engrais. Le sol se compose de trois composants : les particules de sol, l'air et l'eau des pores. Les capteurs traditionnels avec moins d'électrodes ont souvent du mal à être précis en raison de l'interférence de l'humidité. Cependant, les capteurs de Murata emploient des algorithmes spécialisés pour isoler les mesures d'engrais, prévenant ainsi la surfertilisation et la pollution du sol/eau due à une utilisation excessive de produits chimiques.

Les capteurs intègrent également des capteurs d'humidité de haute précision qui corrigent la dépendance à la température et minimisent les interférences ioniques. Les systèmes d'irrigation et de fertilisation automatisés sont souvent confrontés à des défis liés à la température, et les capteurs basés sur les diélectriques peuvent être affectés par des changements de permittivité induits par les ions. Les algorithmes propriétaires de Murata et les mesures haute fréquence contrecarrent efficacement ces problèmes.

Les capteurs de sol de Murata offrent des interfaces simples mais polyvalentes, intégrant des capteurs d'EC, d'humidité et de température dans un design compact. La gamme de produits comprend cinq séries : RS232E (SLT5005), UART (SLT5006), RS485 (SLT5007), SDI-12 (SLT5008) et RS485MODBUS (SLT5009).

Conçus pour durer, les capteurs de sol de Murata résistent aux conditions extérieures. Étant donné qu'ils sont déployés à long terme dans le sol et l'eau, les capteurs doivent être robustes et résistants à la corrosion. Le design de Murata comprend un boîtier robuste avec une protection étanche à la poussière et à l'eau classée IP68. Le fonctionnement à basse tension et les matériaux résistants à la corrosion garantissent une fiabilité à long terme. L'installation est simple - il suffit d'enterrer le capteur dans le sol pour une utilisation immédiate dans n'importe quel environnement.

Les applications principales des capteurs de sol de Murata incluent la surveillance à long terme de la température du sol, de la salinité, de l'humidité, et des niveaux d'engrais en agriculture, ainsi que le contrôle des systèmes d'irrigation. Ils sont également utilisés pour la surveillance de la qualité de l'eau dans les rivières, les lacs et les étangs d'aquaculture, et pour la recherche sur le sol et l'eau.

Le CO₂ (dioxyde de carbone) est un gaz incolore et inodore à température ambiante, libéré dans l'air par la respiration humaine et animale et la combustion organique, et absorbé par les plantes via la photosynthèse. Le réchauffement climatique est largement attribué à l'augmentation des gaz à effet de serre tels que le CO₂, le méthane, le protoxyde d'azote et les fluorocarbones, le CO₂ étant le contributeur le plus significatif. Réduire les émissions de CO₂ est essentiel pour atténuer le réchauffement climatique et préserver les écosystèmes.

La concentration de CO₂ affecte également la santé humaine. Bien que le CO₂ soit utilisé dans la glace sèche et les extincteurs d'incendie, une utilisation inappropriée entraînant des concentrations atmosphériques élevées peut provoquer une intoxication au CO₂. Le niveau recommandé de CO₂ en intérieur pour une ventilation adéquate est inférieur à 1 000 ppm. Une ventilation fréquente est essentielle dans les espaces encombrés, tels que les maisons et les bureaux. Les capteurs de CO₂, en particulier les types NDIR (infrarouge non dispersif), sont très efficaces pour une surveillance et une gestion précises.

En agriculture, la surveillance du CO₂ est tout aussi cruciale. Les plantes consomment du CO₂ lors de la photosynthèse, et les serres fermées rencontrent souvent une carence en CO₂. L'utilisation de générateurs de CO₂ et de capteurs pour réguler les niveaux de CO₂ dans les serres peut améliorer la croissance, le rendement et la qualité des cultures.

La fiabilité des capteurs de CO₂ varie selon l'application. En agriculture, les capteurs doivent résister à des environnements à haute température et à forte humidité, à la condensation et même à la fumigation soufrée pour la prévention des maladies - des conditions difficiles pour les appareils électroniques.

Les capteurs de CO₂ ont des applications variées, notamment la promotion de la photosynthèse en agriculture, la gestion des systèmes CVC dans les bâtiments, la surveillance de la qualité de l'air dans les véhicules, et la détection des fuites de réfrigérant. Le choix d'un capteur dépend de la précision, de la fiabilité, de la résistance à l'environnement, du fonctionnement sans entretien, de la taille, du prix et des exigences de l'interface de sortie. Certaines applications privilégient la taille compacte et l'accessibilité, tandis que d'autres exigent une précision et une durabilité à long terme sans étalonnage.

Murata propose des capteurs de CO₂ (IMG-CA0012-00) conçus pour l'agriculture intelligente et les serres. Ces capteurs offrent une stabilité à long terme, une haute précision de mesure et un faible entretien. Leur excellente performance en température les rend idéaux pour les serres avec des fluctuations diurnes significatives et une forte humidité. La faible dérive minimise l'utilisation excessive de carburant et assure une application stable de CO₂ pour des rendements plus élevés. Les capteurs de Murata disposent de revêtements résistants à l'humidité, de filtres à air haute performance et d'une protection intégrée contre les surtensions. Des modèles avec des boîtiers et câbles faciles à installer sont également disponibles.

Les capteurs de CO₂ de Murata détectent les concentrations de dioxyde de carbone en utilisant un principe de détection infrarouge non dispersif (NDIR). À l'intérieur du capteur, une source lumineuse infrarouge émet de la lumière à travers une chambre à gaz contenant l'échantillon d'air. Les molécules de CO₂ absorbent des longueurs d'onde spécifiques de cette lumière infrarouge. Un photodétecteur mesure la quantité de lumière qui traverse la chambre sans être absorbée. En analysant la réduction de l'intensité lumineuse à la longueur d'onde spécifique du CO₂, le capteur détermine avec précision la concentration de CO₂ dans l'air. Cette méthode fournit des mesures précises, stables et rapides, rendant les capteurs de CO₂ de Murata idéaux pour des applications telles que la surveillance de la qualité de l'air intérieur et les systèmes CVC.

De plus, les capteurs de CO₂ de Murata sont adaptés pour le contrôle HVAC des bâtiments et la surveillance de l'environnement intérieur. Avec une durée de vie de conception de 10 ans, les modèles installables dans les conduits simplifient le remplacement. La correction automatique de la dérive et le fonctionnement sans maintenance améliorent l'efficacité énergétique.

Les capteurs de sol et les capteurs de CO₂ démontrent un fort potentiel pour faire progresser les objectifs de développement durable. La surveillance précise du sol permet une agriculture économe en eau, économisant de l'engrais et à hauts rendements. Pendant ce temps, les capteurs de CO₂ garantissent la sécurité et augmentent la productivité des cultures. Les capteurs de sol et de CO₂ de Murata joueront un rôle essentiel dans la réalisation de la sécurité alimentaire, de la durabilité environnementale et d'une gestion intelligente, ouvrant la voie à un avenir plus vert pour l'humanité et la planète.