CyberSEES: Type2: In-Situ, Wireless, Energy-Harvesting Soil Moisture/Nutrient Sensors for Managing Agricultural Resources & Environmental Impact

Cyber​​SEES:类型 2:用于管理农业资源的原位、无线、能量收集土壤水分/养分传感器

基本信息

  • 批准号:
    1331390
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 100万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2013
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2013-09-15 至 2019-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The project will address Cyber-Enabled Nutrient Management for Sustainable Agriculture through precise spatial/temporal control of agricultural inputs for optimized resource utilization and minimized environmental impact. There is a critical need for the development of cyber technologies in production agriculture that allow automated collection of real-time spatial soil and crop data while advancing a deeper understanding of the fertilizer inputs and nitrogen (N) cycling. This project aims to develop: (1) In-situ, accurate, self-calibrating, self-localizing soil sensors for monitoring soil properties such as soil moisture and nitrates, (2) Small antenna technologies for underground communication so the sensors do not interfere with agricultural operations, (3) Effective techniques for broadband energy-harvesting from vibrational sources (eg., thunder and farming operations); (4) Modeling and analysis methods for understanding the underlying nitrogen cycling at high spatial/temporal resolutions, and information management and decision-making tools for precise agricultural control.Managing the nitrogen Cycle is one of the grand challenges identified by the National Academies. Nitrogen fertilizers from farm fields are major source of water quality impairment and the leading contributor to hypoxia. The project is a step towards developing deeper understanding of agricultural N cycling process while developing precise controls over N fertilizer inputs that are key to sustainable agriculture. To enhance educational and workforce development efforts, the PIs will contribute to a graduate minor in Sustainable Agriculture by introducing new curriculum material on Bio-Chemical Sensors. PhD students of the funded research will enroll in the Sustainable Agriculture minor, thus developing a new generation of workforce trained in the aspects of cybersystems, agroecosystems, environmental monitoring, and sustainable cultivation. To achieve wider awareness and reception, PIs will work closely with industry and government organizations in the agricultural sector, several of whom have expressed interest through supporting letters.
该项目将通过对农业投入进行精确的空间/时间控制,优化资源利用,最大限度地减少环境影响,解决网络化养分管理促进可持续农业问题。在生产农业中迫切需要开发网络技术,以便自动收集实时空间土壤和作物数据,同时促进对肥料投入和氮循环的更深入了解。该项目旨在开发:(1)用于监测土壤特性(例如土壤湿度和硝酸盐)的原位、准确、自校准、自定位土壤传感器,(2)用于地下通信的小型天线技术,使得传感器不干扰农业操作,(3)用于从振动源(例如,(4)以高时空分辨率理解氮循环的建模和分析方法,以及用于精确农业控制的信息管理和决策工具。来自农田的氮肥是水质损害的主要来源和缺氧的主要贡献者。该项目是对农业氮循环过程更深入了解的一步,同时对氮肥投入进行精确控制,这是可持续农业的关键。为了加强教育和劳动力发展工作,PI将通过引入生物化学传感器的新课程材料,为可持续农业的研究生未成年人做出贡献。资助研究的博士生将参加可持续农业未成年人,从而培养在网络系统,农业生态系统,环境监测和可持续种植方面接受培训的新一代劳动力。为了获得更广泛的认识和接受,PI将与农业部门的工业和政府组织密切合作,其中一些组织已通过支持信表示有兴趣。

项目成果

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  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 100万
  • 项目类别:
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  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 100万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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知道了