Koneviesti -> Kuvalliselle sivustolle
Alanavigaatio
Sisältö
Maanalainen peltotiedustelija
28.1.2008
Jos peltoon haudattu anturi voisi soittaa maan alta viljelijän kännykkään ja kertoa mitä kuuluu, helpottaisi se huomattavasti viljelytoimenpiteiden suunnittelua.
.
Mitä maan alla tapahtuu? Minne vesi menee ja mitä veden mukana? Milloin pelto on roudassa ja miten paksulti? Peltomaan ominaisuudet vaikuttavat ratkaisevasti maanviljelyn toimenpiteisiin, mutta viljelijän on lähes mahdotonta seurata pinnanalaisia tapahtumia.
MMM M.Johannes Tiusanen ratkaisi tämän ongelman väitöskirjatutkimuksessaan. Hän selvitti radioaallon ja maan vuorovaikutuksen mekanismit. Laskentamallin toimivuus varmennettiin koekenttämittauksin. Mallin pohjalta pystyttiin toteamaan, että sopivilla järjestelyillä radiosignaali saataisiin ehkä sittenkin kuulumaan pellosta viljelijän kotipihaan, kunhan löydetään mullassa toimiva antenni.
Antenniongelma ratkaistiin kehittämällä erityinen maanalainen, 869 MHz:n radioaaltotaajuudella toimiva, ellipsin muotoinen laajakaista-antenni, jonka hyötysuhteeksi pystyttiin mittaamaan yli 90 prosenttia maahan haudattuna maan kosteudesta riippumatta. Laaditulla radioaallon mallilla pystyttiin ennustamaan, miten radioaallon pituus muuttuu maan kosteuden mukana, ja siten pystyttiin mitoittamaan antenni juuri multaan sopivaksi. Kenttäkokeessa Satakunnan Ulvilassa haudattiin peltoon 12 tulitikkurasian kokoista pienoistietokonetta eli "peltotiedustelijaa", jotka mittasivat pellon kosteutta ja lämpötilaa kymmenen minuutin välein ja lähettivät tuloksia noin 200 m päässä olevan navetan vintille pystytetylle vastaanottimelle. Halpojen laitteiden odotetaan pysyvän toiminnassa yhdellä paristolla noin 10 vuotta. Kantamaa pystytään laitekehittelyllä kasvattamaan kilometriluokkaan. Peltotiedustelijoiden avulla avautuu uusi näkökulma moniin ajankohtaisiin ja hankalina pidettyihin ongelmiin. Minne vesi menee ja mitä veden mukana? Mittaamalla kosteutta jatkuvasti eri kohdissa peltoa ja eri syvyyksillä nähdään todelliset veden liikkeet ja päästään konkreettisesti kiinni mahdollisiin ravinnehuuhtoumiin taselaskujen sijaan.
Peltotiedustelijoiden aineistosta nähdään koska pelto on roudassa ja miten paksulti, miten nopeasti sadevesi imeytyy peltoon eli onko pelto tiivistynyt, tai vaikkapa onko peltomaa liian kuivaa jolloin osa ravinteista saattaa jäädä kasveilta käyttämättä ja kulkeutua myöhemmin pois pellolta.
Tulevaisuudessa saatetaan peltotiedustelijoilla voida mitata jopa yksittäisten ravinteiden määrää maan vedessä ja ravinnepäästöjen lähteet voidaan mitata konkreettisesti eikä vain hetkellisesti jokivedestä ilman tietoa alkulähteestä.
Peltotiedustelijat eivät estä peltoviljelytoimenpiteitä ja niitä voidaan sijoittaa jopa kyntökerrokseenkin. Kyntämisen yhteydessä tai roudan vaikutuksesta tiedustelija saattaa siirtyä, mutta muuttunut syvyys voidaan havaita yö- ja päivälämpötilojen aaltoilusta, jonka voimakkuus ja tahti riippuvat asennussyvyydestä.
Koska anturit ovat kokonaan maan alla, eivät sähköjohdot häiritse veden liikkeitä ja vääristä tuloksia. Koska peltotiedustelija on ensisijaisesti tietokone ja tiedonsiirtolaite, voidaan laitteeseen kytkeä kosteus- ja lämpötila-antureiden sijaan vaikkapa sähkönjohtavuus-, tärinä-, paine- ja happamuusantureita.
Tiusanen sai työn johdosta SKR:n Mikko Sillanpään muistorahaston palkinnon Maataloustieteen päivillä tammikuussa 2008.MMM M.Johannes Tiusanen väittelee 2.2.2008 kello 12 Helsingin yliopiston maatalous-metsätieteellisessä tiedekunnassa aiheesta ”Langattoman peltotiedustelijan maanalainen toimintaympäristö ja laitesuunnittelu".
MMM M.Johannes Tiusanen ratkaisi tämän ongelman väitöskirjatutkimuksessaan. Hän selvitti radioaallon ja maan vuorovaikutuksen mekanismit. Laskentamallin toimivuus varmennettiin koekenttämittauksin. Mallin pohjalta pystyttiin toteamaan, että sopivilla järjestelyillä radiosignaali saataisiin ehkä sittenkin kuulumaan pellosta viljelijän kotipihaan, kunhan löydetään mullassa toimiva antenni.
Antenniongelma ratkaistiin kehittämällä erityinen maanalainen, 869 MHz:n radioaaltotaajuudella toimiva, ellipsin muotoinen laajakaista-antenni, jonka hyötysuhteeksi pystyttiin mittaamaan yli 90 prosenttia maahan haudattuna maan kosteudesta riippumatta. Laaditulla radioaallon mallilla pystyttiin ennustamaan, miten radioaallon pituus muuttuu maan kosteuden mukana, ja siten pystyttiin mitoittamaan antenni juuri multaan sopivaksi. Kenttäkokeessa Satakunnan Ulvilassa haudattiin peltoon 12 tulitikkurasian kokoista pienoistietokonetta eli "peltotiedustelijaa", jotka mittasivat pellon kosteutta ja lämpötilaa kymmenen minuutin välein ja lähettivät tuloksia noin 200 m päässä olevan navetan vintille pystytetylle vastaanottimelle. Halpojen laitteiden odotetaan pysyvän toiminnassa yhdellä paristolla noin 10 vuotta. Kantamaa pystytään laitekehittelyllä kasvattamaan kilometriluokkaan. Peltotiedustelijoiden avulla avautuu uusi näkökulma moniin ajankohtaisiin ja hankalina pidettyihin ongelmiin. Minne vesi menee ja mitä veden mukana? Mittaamalla kosteutta jatkuvasti eri kohdissa peltoa ja eri syvyyksillä nähdään todelliset veden liikkeet ja päästään konkreettisesti kiinni mahdollisiin ravinnehuuhtoumiin taselaskujen sijaan.
Peltotiedustelijoiden aineistosta nähdään koska pelto on roudassa ja miten paksulti, miten nopeasti sadevesi imeytyy peltoon eli onko pelto tiivistynyt, tai vaikkapa onko peltomaa liian kuivaa jolloin osa ravinteista saattaa jäädä kasveilta käyttämättä ja kulkeutua myöhemmin pois pellolta.
Tulevaisuudessa saatetaan peltotiedustelijoilla voida mitata jopa yksittäisten ravinteiden määrää maan vedessä ja ravinnepäästöjen lähteet voidaan mitata konkreettisesti eikä vain hetkellisesti jokivedestä ilman tietoa alkulähteestä.
Peltotiedustelijat eivät estä peltoviljelytoimenpiteitä ja niitä voidaan sijoittaa jopa kyntökerrokseenkin. Kyntämisen yhteydessä tai roudan vaikutuksesta tiedustelija saattaa siirtyä, mutta muuttunut syvyys voidaan havaita yö- ja päivälämpötilojen aaltoilusta, jonka voimakkuus ja tahti riippuvat asennussyvyydestä.
Koska anturit ovat kokonaan maan alla, eivät sähköjohdot häiritse veden liikkeitä ja vääristä tuloksia. Koska peltotiedustelija on ensisijaisesti tietokone ja tiedonsiirtolaite, voidaan laitteeseen kytkeä kosteus- ja lämpötila-antureiden sijaan vaikkapa sähkönjohtavuus-, tärinä-, paine- ja happamuusantureita.
Tiusanen sai työn johdosta SKR:n Mikko Sillanpään muistorahaston palkinnon Maataloustieteen päivillä tammikuussa 2008.MMM M.Johannes Tiusanen väittelee 2.2.2008 kello 12 Helsingin yliopiston maatalous-metsätieteellisessä tiedekunnassa aiheesta ”Langattoman peltotiedustelijan maanalainen toimintaympäristö ja laitesuunnittelu".