Maan kosteuden jatkuva mittaaminen NIR-mittalaitteistolla

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-201507212037
Title: Maan kosteuden jatkuva mittaaminen NIR-mittalaitteistolla
Author: Tuure, Juuso
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Agricultural Sciences
Publisher: Helsingfors universitet
Date: 2013
Language: fin
URI: http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-201507212037
http://hdl.handle.net/10138/39463
Thesis level: master's thesis
Discipline: Agroteknologi (lantbruksteknologi)
Agrotechnology (Agricultural Engineering)
Agroteknologia (maatalousteknologia)
Abstract: Oikein ajoitetulla kylvöllä on merkittävä vaikutus viljasatoon. Kylvöajan määräävinä tekijöinä ovat lämpö ja kosteus. Viljan siemenen optimaaliseen kosteuteen saattamisen todennäköisyyttä, olisi ainakin teoriassa mahdollista parantaa maan kosteuteen perustuvalla kylvösyvyyden säätelyllä. Kylvön aikainen, eli liikkeessä tapahtuva kosteusmittaus, vaatii jatkuvaan mittaukseen soveltuvan mittalaitteiston. Lupaavalta teknologialta maan kosteuden jatkuvaan mittaamiseen vaikuttaa NIR- eli lähi-infrapunaheijastukseen perustuva mittausteknologia, joka ei vaadi kosketusta mitattavaan materiaaliin. Materiaalin kosteuden NIR-mittaukset perustuvat heijastuneen ja absorboituneen säteilyn suhteen mittaukseen, josta kalibroinnin avulla saadaan selville materiaalin kosteus. Tämän työn tavoitteena onkin selvittää soveltuuko Visilab IRMA 7 D NIR-mittalaite ominaisuuksiensa puolesta maan kosteuden jatkuvaan mittaamiseen pelto-olosuhteissa sekä lisäksi pohtia mittalaitteen hyödyntämismahdollisuutta maan jatkuvaan kosteuden mittaukseen perustuvassa automaattisessa kylvösyvyyden säädössä. Tutkimuksen tavoitteen saavuttamiseksi laite kalibroitiin kolmelle eri maalajille. Lisäksi testattiin laitteen soveltuvuutta jatkuviin mittauksiin sisätiloissa stabiileissa olosuhteissa selvittämällä mittalaitteen aiheuttama hajonta, askelvaste sekä mitattavan pinnan kulman vaikutus. Jatkuvien mittausten suorittamiseksi rakennettiin työkone, jonka avulla mittalaitetta kyettiin vetämään traktorin perässä. Lisäksi perustettiin koekenttä, jolla jatkuvia mittauksia suoritettiin. Tulosten perusteella mittalaite on kyllin nopea ja mittalaitteen aiheuttama hajonta on riittävän pieni jatkuviin pelto-olosuhteissa tapahtuviin mittauksiin. Suuri mittausetäisyys mitattavaan materiaaliin ja tästä johtuva mittausalueen suuri valokeila, vaativat laajan ja tuoreen pinnan, jolle ei saisi valua maata mittauksen aikana. Pienempi valokeila ja lyhempi mittausetäisyys antaisivat laitteistolle paremmat hyödyntämismahdollisuudet maan jatkuvassa kosteusmittaussovelluksissa, vähentämällä laitteiston häiriöherkkyyttä. Tutkimuksen tavoitteena oli suorittaa enemmän jatkuvia mittauksia pelto-olosuhteissa, joilla selvitettäisiin laitteen soveltuvuutta maan kosteuden jatkuviin mittaussovelluksiin. Mittauksia ei päästy suorittamaan haluttua määrä johtuen syksyn sateista ja koekentän pellon vettymisestä. Tehdyt mittaukset olivat pääosin laitteiston testaukseen ja kehittämiseen tähtääviä mittauksia.Timing has a significant influence on grain yield. Determining factors for sowing time are moisture and temperature. Automatic sowing depth control would at least theoretically increase the chance for the seed to get sown in optimal moisture. Depth control during sowing requires technology suitable for on-line measurement of soil moisture content. Acquisition of soil moisture by Near Infrared reflectance (NIR) - seems promising for on-line measurements. NIR moisture measurements of a material do not require contact between the NIR-sensor and the measured material. NIR-measurements of material moisture content are based on the relationship between the absorbed and reflected radiation, sent to the material from a light source and measured by the NIR-sensor. The main goals of the study were to determine the suitability of Visilab IRMA 7D-moisuremeter for in field on-line soil moisture measurements and to consider the applicability of the moisture meter for automatic sowing depth control. To achieve the goals of the study the moisture meter was calibrated for three different soil types. Moisture measurements were carried out indoors in stable conditions to determine the dispersion and step response of the moisture meter. Also the impact of the angle between the measured surface on the moisture meter was examined. To achieve the main goal of the study a tractor operated implement was built to carry out the infield on-line moisture measurements of soil moisture content. In addition a test field was established in order to complete the measurements. According to the results of this study the Visilab IRMA 7D-moisture meter is fast enough and the dispersion is small enough for infield on-line soil moisture measurements. Long measuring distance and large beam of light requires a large and fresh area on the measured surface. Any soil should not run over on the area of the light beam during moisture measurements to achieve accurate results. A smaller area beam and shorter measuring distance would provide better potential for usage in infield on-line soil moisture measurements, by reducing sensitivity to external disturbance. The goal of the study was to perform more infield measurements to more specifically determine the suitability of the moisture meter. The measurements were not however performed due to the heavy rainfall during the autumn. The measurements which were carried out aimed more for the development of the implement.
Subject: Near Infra-red
soil moisture content
on-line measurement
NIR-mittaus
lähi-infrapuna
maan kosteus
jatkuva mittaus
NIR-measurement


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
Gradu_juuso_tuure.pdf 5.479Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record