토양 수분을 모니터링하는 표준 디지털 카메라 및 AI

유엔은 우리가 현재의 사용 패턴을 계속한다면 2050년까지 지구의 많은 지역에서 농업 수요를 충족하기에 충분한 담수를 확보하지 못할 것이라고 예측합니다. 이 세계적인 딜레마에 대한 한 가지 해결책은 보다 효율적인 관개 개발이며, 그 중심은 토양 수분의 정밀한 모니터링이며, 센서가 최적의 시간과 속도로 물이 공급되도록 '스마트' 관개 시스템을 안내할 수 있습니다.

토양 수분을 감지하는 현재의 방법은 문제가 있습니다. 묻힌 센서는 기질의 염분에 민감하고 연결을 위한 특수 하드웨어가 필요한 반면 열화상 카메라는 비싸고 햇빛 강도, 안개 및 구름과 같은 기후 조건에 의해 손상될 수 있습니다.

남호주 대학과 바그다드 중공 기술 대학의 연구원들은 정밀 토양 모니터링을 거의 모든 상황에서 간단하고 저렴하게 만들 수 있는 비용 효율적인 대안을 개발했습니다. 그들은 표준 RGB 디지털 카메라를 사용하여 광범위한 조건에서 토양 수분을 정확하게 모니터링하는 시스템을 성공적으로 테스트했습니다.

이 시스템은 수분 함량을 결정하기 위해 토양 색상의 차이를 분석하는 표준 비디오 카메라를 기반으로 합니다. 다양한 거리, 시간 및 조명 수준에서 테스트한 결과 매우 정확한 것으로 나타났습니다. 카메라는 연구원들이 다양한 하늘 조건에서 다양한 토양 수분 수준을 인식하도록 훈련시킨 일종의 기계 학습 소프트웨어인 인공 신경망(ANN)에 연결되었습니다.

이 ANN을 사용하면 모니터링 시스템을 잠재적으로 모든 위치의 특정 토양 상태를 인식하도록 훈련할 수 있으므로 각 사용자에 맞게 맞춤화하고 변화하는 기후 상황에 맞게 업데이트하여 최대 정확도를 얻을 수 있습니다.

Javaan Chahl 교수는 "일단 네트워크가 훈련되면 토양의 모양을 원하는 상태로 유지하여 제어된 관개를 달성할 수 있어야 합니다."라고 말했습니다.

“이제 우리는 모니터링 방법이 정확하다는 것을 알았으므로 다양한 유형의 토양에서 작동할 수 있는 마이크로 컨트롤러, USB 카메라 및 워터 펌프를 사용하여 알고리즘을 기반으로 비용 효율적인 스마트 관개 시스템을 설계할 계획입니다. 이 시스템은 변화하는 기후 조건에서 비용, 가용성 및 정확성 면에서 농업의 개선된 관개 기술을 위한 도구로서의 가능성이 있습니다.”