CH712184A1 - Apparatus and method for in-situ investigation of the fertilizer content of plant growth substrates. - Google Patents
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Abstract
Die Vorrichtung (1) zur in-situ-Bestimmung eines Pflanzennährstoffgehaltes eines wasserhaltigen Wachstumssubstrats (2) für Pflanzen weist auf: einen Akkumulationskörper (10) zur Aufnahme von Wasser des Wachstumssubstrates; und einen oder mehrere innerhalb des Akkumulationskörpers (10) angeordnete Messfühler (20) zur Bestimmung einer Eigenschaft des in dem Akkumulationskörper (10) aufgenommenen Wassers. Die Eigenschaft betrifft einen Pflanzennährstoffgehalt des in dem Akkumulationskörper (10) aufgenommenen Wassers. Weiter sind entsprechende Verfahren und Verwendungen beschrieben. Die Eigenschaft kann insbesondere ein Pflanzennährstoffgehalt des in dem Akkumulationskörper (10) aufgenommenen Wassers sein.The apparatus (1) for in situ determination of a plant nutrient content of a hydrous growth substrate (2) for plants comprises: an accumulation body (10) for receiving water of the growth substrate; and one or more probes (20) disposed within the accumulation body (10) for determining a property of the water received in the accumulation body (10). The property relates to a plant nutrient content of the water received in the accumulation body (10). Furthermore, corresponding methods and uses are described. The property may in particular be a plant nutrient content of the water taken up in the accumulation body (10).
Description
Beschreibung [0001] Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der in-situ-Untersuchung eines wasserhaltigen Stoffgemisches, insbesondere auf die in-situ-Untersuchung des Düngergehaltes von Wachstumssubstraten wie natürlich gewachsenen Böden. Sie bezieht sich auf Vorrichtungen, Verfahren und Verwendungen gemäss den Gattungsbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.Description: The invention relates to the field of in situ investigation of a hydrous substance mixture, in particular to the in situ study of the fertilizer content of growth substrates such as naturally grown soils. It relates to devices, methods and uses according to the preamble of the independent claims.
[0002] Eine Ausführungsform der Erfindung kann zur in-situ-Untersuchung von Wachstumssubstraten für Pflanzen, also zum Beispiel natürlich gewachsenen Böden und/oder sonstige in der Landwirtschaft verwendete Substrate wie z.B. Nährlösungen, eingerichtet sein.An embodiment of the invention may be used for the in-situ examination of growth substrates for plants, for example naturally grown soils and / or other substrates used in agriculture, e.g. Nutrient solutions, be set up.
[0003] Landwirtschaftlich genutzte Böden bzw. Erden bestehen aus einer Vielzahl von verschiedenen Komponenten. Neben anorganischen Stoffen, wie Steinen verschiedenster Grösse, bis zum Lehm, sind noch organische Komponenten wie verrottende Pflanzenteile, Wurzeln, Bodenorganismen wie auch Poren, die mit Wasser oder Luft gefüllt sind, vorhanden. Physikalische oder chemische Messungen in einem derartig heterogenen Konglomerat mit verschiedenen grossen Anteilen der Komponenten, sind praktisch nur schwer möglich.Agriculturally used soils or soils consist of a large number of different components. In addition to inorganic substances, such as stones of various sizes, to clay, organic components such as rotting plant parts, roots, soil organisms as well as pores, which are filled with water or air, are still present. Physical or chemical measurements in such a heterogeneous conglomerate with different large proportions of the components are practically difficult.
[0004] Landwirtschaftliche Kulturen benötigen zum Wachstum neben Wasser, Licht und C02 auch Nährstoffe wie zum Beispiel Kalium, Stickstoff, Phosphor und Spurenelemente wie zum Beispiel Mangan, Kupfer, Zink usw. Die mengenmäs-sige Bestimmung solcher Stoffe ist durch eine chemische Analyse möglich, bei der Bodenproben nach den gängigen Methoden analysiert werden.Agricultural crops need for growth in addition to water, light and CO 2 also nutrients such as potassium, nitrogen, phosphorus and trace elements such as manganese, copper, zinc, etc. The quantitative determination of such substances is possible by chemical analysis, in the soil samples are analyzed by the common methods.
[0005] In der Praxis ist dies bislang aber nicht vor Ort und noch weniger in-situ möglich, da jeder Landwirt ein eigenes chemisches Labor betreiben müsste. Daher ist es üblich, in gewissen Zeitabständen Proben an ein spezialisiertes Labor zu schicken und die Analyse dort durchführen zu lassen. Dabei besteht die Möglichkeit, Pflanzenteile wie Blätter chemisch zu analysieren und daraus den Düngerbedarf der Pflanze festzustellen, was aufwändige Analysengeräte, geschultes Personal und Zeit benötigt.In practice, however, this is not yet possible on site and even less in situ, since each farmer would have to operate his own chemical laboratory. It is therefore customary to send samples to a specialized laboratory at certain intervals and have the analysis carried out there. It is possible to analyze plant parts such as leaves chemically and determine the fertilizer requirements of the plant, which requires complex analyzers, trained personnel and time.
[0006] Ein weiteres landwirtschaftliches Problemfeld liegt im Bereich der Messung der Bodenversalzung. In ariden Gebieten wird notgedrungen oft salzhaltiges Wasser zur Bewässerung landwirtschaftlicher Kulturen verwendet. Da das Wasser oberflächlich rasch verdunstet, reichert sich das Salz im Erdreich an, was für die Kulturen sehr negative Auswirkungen haben kann. Um dieses Problem zu mildern, wird von Zeit zu Zeit das Salz durch eine hohe Wassergabe ausgewaschen, so dass das Salz in tiefere Bodenschichten gelangt und/oder über Drainagen abtransportiert wird. In diesen Fällen wäre die Möglichkeit einer in-situ-Messung der lonenkonzentration sehr hilfreich, um den optimalen Zeitpunkt einer Auswaschung zu bestimmen bzw. eine Auswaschung automatisch zu starten, sobald eine kritische Konzentration erreicht ist.Another agricultural problem area is in the field of soil salinity measurement. In arid areas, saline water is often used to irrigate agricultural crops. As the water evaporates superficially, the salt accumulates in the soil, which can have very negative effects on the crops. To alleviate this problem, the salt is washed out from time to time by a high water content, so that the salt gets into deeper soil layers and / or is transported away via drainage. In these cases, the possibility of in-situ measurement of ion concentration would be very helpful to determine the optimal time of leaching or to automatically start leaching as soon as a critical concentration is reached.
[0007] Es ist eine Aufgabe der Erfindung, Vorrichtungen und Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, welche gegenüber dem Stand der Technik verbessert sind.It is an object of the invention to provide devices and methods of the type mentioned, which are improved over the prior art.
[0008] Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit zu schaffen, wichtige Eigenschaften von Pflanzenwachstumssubstraten, insbesondere natürlich gewachsener Böden, in-situ zu bestimmen.It is a further object of the invention to provide a way to determine in-situ important properties of plant growth substrates, especially naturally grown soils.
[0009] Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine zumindest teilweise Automatisierung von Pflegeschritten in landwirtschaftlichen Kulturen zu ermöglichen, wie z.B. ein (teil-)automatisiertes Dosieren von Dünger.Another object of the invention is to enable at least partial automation of care steps in agricultural crops, e.g. a (partially) automated dosing of fertilizer.
[0010] Mindestens eine dieser Aufgaben wird zumindest teilweise durch Vorrichtungen, Verfahren und Verwendungen gemäss den Patentansprüchen gelöst.At least one of these objects is at least partially solved by devices, methods and uses according to the claims.
[0011] Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, ein wasserhaltiges Stoffgemisch in-situ zu untersuchen, indem in dem wasserhaltigen Stoffgemisch vorhandenes Wasser mittels eines Akkumulationskörpers gesammelt und innerhalb des Akkumulationskörper eine Eigenschaft des in dem Akkumulationskörpers gesammelten Wassers bestimmt wird.The invention is based on the idea to investigate a hydrous substance mixture in situ by collecting water present in the water-containing substance mixture by means of an accumulation body and within the accumulation body a property of the water collected in the accumulation body is determined.
[0012] Eine Vorrichtung zur in-situ-Untersuchung eines wasserhaltigen Stoffgemisches kann insbesondere aufweisen: - einen Akkumulationskörper zur Aufnahme von Wasser des Stoffgemisches; und - einen oder mehrere innerhalb des Akkumulationskörpers angeordnete Messfühler zur Bestimmung einer Eigenschaft des in dem Akkumulationskörper aufgenommenen Wassers.An apparatus for the in situ examination of a water-containing substance mixture may in particular comprise: an accumulation body for receiving water of the substance mixture; and one or more sensors disposed within the accumulation body for determining a property of the water received in the accumulation body.
[0013] Mittels der Vorrichtung kann das wasserhaltige Stoffgemisch untersucht werden, ohne dass Proben des wasserhaltigen Stoffgemisches entnommen werden müssen, die dann anderenorts untersucht würden. Durch die in-situ-Unter-suchung können Ergebnisse der Untersuchung, wie Messwerte, die mittels der Messfühler bestimmt wurden, im Wesentlichen ohne entsprechende Zeitverzögerungen und somit oft sogar unmittelbar nach der Durchführung der Untersuchung angezeigt und/oder übermittelt werden, wodurch zeitnah auf das Ergebnis reagiert werden kann.By means of the device, the water-containing substance mixture can be examined without samples of the water-containing substance mixture must be removed, which would then be examined elsewhere. The in-situ examination can be used to display and / or transmit results of the examination, such as measured values determined by means of the sensors, essentially without corresponding time delays and thus often even immediately after the examination has been carried out Result can be reacted.
[0014] Das aufgenommene Wasser kann eine wässrige Lösung sein, in welcher Stoffe des wasserhaltigen Stoffgemisches gelöst sind.The absorbed water may be an aqueous solution in which substances of the water-containing substance mixture are dissolved.
[0015] Die mittels des mindestens einen Messfühlers bestimmte Eigenschaft kann beispielsweise Ionen betreffen, die in dem Wasser gelöst sind, beispielsweise deren generelle Konzentration, deren Art, und/oder eine oder mehrere Einzelkonzentration bestimmter Ionen.The property determined by means of the at least one sensor may relate, for example, to ions dissolved in the water, for example their general concentration, their nature, and / or one or more individual concentrations of certain ions.
[0016] Durch die Bestimmung von Eigenschaften des aufgenommenen Wassers, wie zu Beispiel dessen chemischer Zusammensetzung, kann auf Eigenschaften des wasserhaltigen Stoffgemisches geschlossen werden.By determining properties of the absorbed water, such as, for example, its chemical composition, it is possible to deduce properties of the water-containing substance mixture.
[0017] Der Akkumulationskörper kann in direktem Kontakt mit dem Stoffgemisch stehen. Insbesondere kann zwischen Akkumulationskörper und Stoffgemisch ein dynamisches Gleichgewicht des Wasseraustausches bestehen.The accumulation body can be in direct contact with the substance mixture. In particular, there may be a dynamic equilibrium of the water exchange between the accumulation body and the substance mixture.
[0018] Die Vorrichtung kann zum Beispiel in einem agrarwirtschaftlichen Kontext verwendet werden, um ein Wachstumssubstrat für Pflanzen zu untersuchen. So kann beispielsweise der Nährstoffgehalt in dem Wachstumssubstrat untersucht werden, indem die Vorrichtung, zum Beispiel auf Höhe der Wurzeln, in dem Wachstumssubstrat eingebettet wird. Dadurch kann die Vorrichtung den Nährstoffgehalt des Wassers in-situ genau dort gemessen, wo die Pflanzen die Nährstoffe aufnehmen.The device can be used, for example, in an agricultural context to study a growth substrate for plants. For example, the nutrient content in the growth substrate can be examined by embedding the device, for example at the level of the roots, in the growth substrate. This allows the device to measure the nutrient content of the water in situ exactly where the plants absorb the nutrients.
[0019] Die Vorrichtung kann zur in-situ-Untersuchung einer Konzentration von Pflanzennährstoffen, insbesondere einer Konzentration von Pflanzennährstoff-Ionen, in einem Wachstumssubstrat eingerichtet sein. Pflanzennährstoffe sind Stoffe, welche Pflanzen für ihr Wachstum brauchen. Zu den wichtigsten chemischen Nährstoffelemente, die Pflanzen (neben C, O und H) für ihr Wachstum brauchen, gehören N, P, K, S, Ca, Mg, Mo, Cu, Zn, Fe, B, Mn, Na und CI sowie bei höheren Pflanzen Co und Ni. Nährstoffelemente bzw. Nährstoffelemente enthaltende Verbindungen können dem Wachstumssubstrat als Düngemittel z.B. in Form von Salzen und/oder metallorganischen Verbindungen zugefügt werden. Im Wasser eines Nährstoffsubstrates sind die Nährstoffelemente - wie z.B. N, P, K, S, Ca, Mg, Mo, Cu, Zn, Fe, B, Mn, Na, CI, Co, Ni - bzw. dieser Verbindungen zumeist als Ionen gelöst. Ionen von Nährstoffelementen bzw. von Nährstoffelementen enthaltende Verbindungen werden auch von Nährstoff-Ionen genannt. Wichtige Nährstoff-Ionen sind zum Beispiel H2P04“, HP042_, NH4+, PCU3-, Nitrate (z.B. N03“), Nitrite, K+, Sulfate (wie z.B. S042-), Na+, CI“. Das Wissen um die Konzentration der für den Pflanzenbau relevanten Nährstoffe in einem Wachstumssubstrat hilft dem Anwender zu bestimmen, wann und/oder welche Düngemittel dem Wachstumssubtrat zugeführt werden sollten.The device can be set up for in-situ examination of a concentration of plant nutrients, in particular a concentration of plant nutrient ions, in a growth substrate. Plant nutrients are substances that plants need for their growth. N, P, K, S, Ca, Mg, Mo, Cu, Zn, Fe, B, Mn, Na, and CI are among the most important chemical nutrient elements that plants (besides C, O, and H) need for their growth in higher plants Co and Ni. Nutrient elements containing compounds may be added to the growth substrate as a fertilizer, e.g. be added in the form of salts and / or organometallic compounds. In the water of a nutrient substrate, the nutrient elements - e.g. N, P, K, S, Ca, Mg, Mo, Cu, Zn, Fe, B, Mn, Na, Cl, Co, Ni - or these compounds are usually dissolved as ions. Ions of nutrient elements or compounds containing nutrient elements are also called nutrient ions. Important nutrient ions are, for example, H2P04 ", HP042_, NH4 +, PCU3-, nitrates (e.g., N03"), nitrites, K +, sulfates (such as S042-), Na +, CI ". Knowing the concentration of nutrients relevant for crop production in a growth substrate helps the user determine when and / or which fertilizer should be added to the growth substrate.
[0020] Die Vorrichtung kann in festen Wachstumssubstraten wie beispielsweise gewachsenen Böden, aber auch in vorwiegend flüssigen Wachstumssubstraten verwendet werden, wie sie in Treibhauskulturen häufig genutzt werden (Hors-Sol-Produktion).The device can be used in solid growth substrates such as grown soils, but also in predominantly liquid growth substrates, such as those often used in hothouse crops (hors-sol production).
[0021] Eine weitere mögliche Anwendung der vorgestellten Vorrichtung ist der Umweltschutz. So kann die Vorrichtung zum Beispiel eingerichtet sein, die Konzentration von problematischen Stoffen wie Giften oder sonstigen Schadstoffen in einem Boden zu überwachen und so beim Erreichen einer Grenzkonzentration das rechtzeitige Ergreifen geeigneter Gegenmassnahmen anzuregen. Mögliche Anwendungsbeispiele betreffen eine Überdüngung mit Nitraten, eine Übersäuerung und/oder Belastungen durch Schwermetalle, wie zum Beispiel durch Blei, Cadmium und/oder Quecksilber, beispielsweise in der Nähe von industriellen Anlagen.Another possible application of the presented device is environmental protection. For example, the device may be configured to monitor the concentration of problematic substances such as poisons or other pollutants in a soil, and thus to encourage the timely adoption of appropriate countermeasures upon reaching a limit concentration. Possible application examples relate to overfertilization with nitrates, acidification and / or heavy metal contamination, such as lead, cadmium and / or mercury, for example in the vicinity of industrial plants.
[0022] Der Akkumulationskörper kann hygroskopisch sein.The accumulation body may be hygroscopic.
[0023] Der Akkumulationskörper kann dazu eingerichtet sein, Flüssigkeit, insbesondere Wasser, aus einer an den Akkumulationskörper angrenzenden Umgebung zu binden.The accumulation body may be adapted to bind liquid, in particular water, from an environment adjacent to the accumulation body.
[0024] Der Akkumulationskörper kann einen Saugkörper zum Ansaugen von Flüssigkeit aufweisen.The accumulation body may have a suction body for sucking liquid.
[0025] Zum Beispiel kann der Akkumulationskörper als Saugkörper zum Ansaugen von Flüssigkeit ausgebildet sein.For example, the accumulation body may be formed as a suction body for sucking liquid.
[0026] Der Akkumulationskörper kann eingerichtet sein, Flüssigkeit aus einer Umgebung des Akkumulationskörpers anzuziehen und sich in einem dynamischen Gleichgewicht bezüglich des Flüssigkeitsaustauschs mit dieser Umgebung zu befinden.The accumulation body may be configured to attract liquid from an environment of the accumulation body and to be in dynamic equilibrium with respect to fluid exchange with that environment.
[0027] Der Akkumulationskörper kann ein Kapillar-System aufweisen. Insbesondere kann das Kapillar-System dazu geeignet sein, Flüssigkeit aus einer Umgebung des Akkumulationskörpers anzusaugen und/oder zu binden.The accumulation body may have a capillary system. In particular, the capillary system may be suitable for sucking and / or binding liquid from an environment of the accumulation body.
[0028] Der Akkumulationskörper kann dazu eingerichtet sein Wasser aufzunehmen und/oder zu speichern.The accumulation body may be adapted to receive and / or store water.
[0029] Der Akkumulationskörper kann ein hygroskopisches Material aufweisen.The accumulation body may comprise a hygroscopic material.
[0030] Der Akkumulationskörper kann zu mehr als 50 Gewichtsprozent aus einem hygroskopischen Material bestehen. Der Akkumulationskörper kann insbesondere zu mehr als 90 Gewichtsprozent aus einem hygroskopischen Material bestehen. Der Akkumulationskörper kann insbesondere vollständig aus einem hygroskopischen Material bestehen.The accumulation body may consist of more than 50 weight percent of a hygroscopic material. The accumulation body may in particular consist of more than 90 percent by weight of a hygroscopic material. In particular, the accumulation body can consist entirely of a hygroscopic material.
[0031] Ein Beispiel für ein hygroskopisches Material ist Filz.An example of a hygroscopic material is felt.
[0032] Ein Beispiel für ein hygroskopisches Material ist Gaze.An example of a hygroscopic material is gauze.
[0033] Ein Beispiel für ein hygroskopisches Material ist Vlies.An example of a hygroscopic material is nonwoven.
[0034] Ein Beispiel für ein hygroskopisches Material ist Gestrick.An example of a hygroscopic material is knitted fabric.
[0035] Ein Beispiel für ein hygroskopisches Material ist Gewebe.An example of a hygroscopic material is tissue.
[0036] Das hygroskopische Material kann Fasern enthalten. Das hygroskopische Material kann zum Beispiel aus Fasern bestehen.The hygroscopic material may contain fibers. The hygroscopic material may for example consist of fibers.
[0037] Zum Beispiel kann aus dem Stoffgemisch von einem an ein wasserhaltiges Stoffgemisch angrenzenden Akkumulationskörper aus einem faserhaltigen Material Wasser durch Kapillarkraft angezogen werden.For example, water can be attracted by capillary force from the mixture of an accumulation body of a fibrous material adjacent to a water-containing substance mixture.
[0038] Der Akkumulationskörper kann so ausgebildet sein, dass er die chemischen Eigenschaften des in ihm aufgenommenen Wassers im Wesentlichen nicht verändert.The accumulation body may be designed so that it does not substantially change the chemical properties of the water received in it.
[0039] Der Akkumulationskörper kann chemisch inert sein.The accumulation body may be chemically inert.
[0040] Der Akkumulationskörper kann so ausgebildet sein, dass er mit Wasser im Wesentlichen nicht chemisch reagiert.The accumulation body may be designed so that it does not react chemically with water substantially.
[0041] Der Akkumulationskörper kann beispielsweise Material aufweisen, das im Wesentlichen elektrisch nicht leitfähig ist, insbesondere kann er aus einem solchen Material bestehen. Dadurch kann ermöglicht sein, dass der Akkumulationskörper Messungen einer elektrischen Leitfähigkeit im Wesentlichen nicht beeinflusst.The accumulation body may, for example, comprise material which is substantially electrically non-conductive, in particular it may consist of such a material. As a result, it may be possible for the accumulation body not to substantially influence measurements of electrical conductivity.
[0042] Der Akkumulationskörper kann dazu eingerichtet sein, mit einem ihn umgebenden und an ihn angrenzenden wasserhaltigen Stoffgemisch im dynamischen Flüssigkeitsaustausch-Gleichgewicht stehen zu können. Dadurch kann es möglich sein, dass das im Akkumulationskörper aufgenommen Wasser in seiner chemischen Zusammensetzung dem Wasser des wasserhaltigen Stoffgemisches ähnlich oder sogar identisch ist.The accumulation body may be adapted to be in dynamic fluid exchange equilibrium with an aqueous mixture surrounding it and adjacent to it. As a result, it may be possible for the water contained in the accumulation body to be similar or even identical in its chemical composition to the water of the water-containing substance mixture.
[0043] Der Akkumulationskörper kann einen äusseren Bereich und einen inneren Bereich aufweisen, wobei der äussere Bereich den inneren Bereich umgibt.The accumulation body may have an outer portion and an inner portion, the outer portion surrounding the inner portion.
[0044] Der äussere Bereich kann dazu eingerichtet sein, mit dem wasserhaltigen Stoffgemisch in Kontakt gebracht zu werden.The outer region may be adapted to be brought into contact with the water-containing substance mixture.
[0045] Der äussere Bereich kann andere Materialeigenschaften als der innere Bereich aufweisen.The outer region may have different material properties than the inner region.
[0046] Der äussere Bereich kann zum Beispiel eine andere Materialdichte als der innere Bereich aufweisen.The outer region may, for example, have a different material density than the inner region.
[0047] Der äussere Bereich kann zum Filtern von eindringendem Wasser eingerichtet sein. Der äussere Bereich kann insbesondere eine Filtereigenschaft zum Filtern von eindringendem Wasser aufweisen.The outer area may be configured to filter ingress of water. The outer region may in particular have a filter characteristic for filtering ingress of water.
[0048] Wenn zum Beispiel der äussere Bereich eine grössere Materialdichte und/oder eine geringere Porengrösse aufweist als der innere Bereich, ist es möglich, dass der äussere Bereich eine besonders gute Filterwirkung aufweist, während im inneren Bereich ein Einfluss des Akkumulationskörper auf darin stattfindende Messungen besonders klein ist, weil dort das Volumenverhältnis des Materials des Akkumulationskörpers zum aufgenommenen Wasser geringer ist.If, for example, the outer region has a greater material density and / or a smaller pore size than the inner region, it is possible that the outer region has a particularly good filtering effect, while in the inner region an influence of the accumulation body on measurements taking place therein is particularly small, because there the volume ratio of the material of the accumulation body to the absorbed water is lower.
[0049] Der Akkumulationskörper kann ausgebildet sein, in den Akkumulationskörper eindringendes Wasser zu filtern, bevor es mit mindestens einem der einen oder mehreren Messfühler in Kontakt kommt.The accumulation body may be configured to filter water entering the accumulation body before it comes in contact with at least one of the one or more probes.
[0050] Die Vorrichtung kann so ausgebildet sein, dass Wasser, um (von aussen bzw. aus dem Stoffgemisch) in den inneren Bereich einzudringen, zunächst durch den äusseren Bereich hindurchdringen muss.The device may be designed so that water to penetrate (from the outside or from the mixture of substances) in the inner region, must first penetrate through the outer region.
[0051] Durch ein Filtern können aus dem eindringenden Wasser Schwebeteile wie auch andere feste Verunreinigungen herausgefiltert werden. Das Herausfiltern von Schwebeteilen kann einen positiven Einfluss auf die Messungen haben, die mittels des mindestens einen Messfühlers durchgeführt werden. Einerseits kann eine grössere Messgenauigkeit erreicht werden. Andererseits kann aber auch eine grössere Langzeitstabilität der Messergebnisse erreicht werden bzw. eine grössere Lebensdauer des mindestens einen Messfühlers erreicht werden.By filtering floating parts as well as other solid impurities can be filtered out of the penetrating water. The filtering out of suspended parts can have a positive influence on the measurements that are carried out by means of the at least one sensor. On the one hand, a greater accuracy of measurement can be achieved. On the other hand, however, a greater long-term stability of the measurement results can be achieved or a longer life of the at least one sensor can be achieved.
[0052] Der Akkumulationskörper kann ein feinporiges Material aufweisen. Feinporige Materialien können besonders gut zur Filterung geeignet sein.The accumulation body may have a fine-pored material. Fine-pored materials can be particularly well suited for filtering.
[0053] Der Akkumulationskörper kann relativ klein sein. Zum Beispiel kann er ein Volumen von weniger als 5 cm3, insbesondere von weniger als 2 cm3, insbesondere von weniger als 2 cm3 oder auch von weniger als 0.5 cm3, aufweisen.The accumulation body may be relatively small. For example, it may have a volume of less than 5 cm 3, in particular less than 2 cm 3, in particular less than 2 cm 3 or even less than 0.5 cm 3.
[0054] Auch ein Saugkörper des Akkumulationskörpers kann relativ klein sein. Zum Beispiel kann er ein Volumen von weniger als 5 cm3, insbesondere von weniger als 2 cm3, insbesondere von weniger als 2 cm3, insbesondere von weniger als 0.5 cm3, aufweisen.Also, a suction body of the accumulation body may be relatively small. For example, it may have a volume of less than 5 cm 3, in particular less than 2 cm 3, in particular less than 2 cm 3, in particular less than 0.5 cm 3.
[0055] Durch die geringen Volumina kann ein relativ schneller Stoffaustausch möglich sein, so dass sich Änderungen der Eigenschaften des Wassers in der Umgebung relativ schnell, also mit geringer Zeitverzögerung, in entsprechenden Änderungen der Eigenschaften des Wassers im Akkumulationskörper widerspiegeln können. Wenn sich also beispielsweise eine lonenkonzentration in dem zu untersuchenden Stoffgemisch ändert, kann diese bald darauf durch entsprechend veränderte Messwerte des mindestens einen Messfühlers nachweisbar sein.Due to the low volumes, a relatively rapid mass transfer may be possible, so that changes in the properties of the water in the environment can be reflected relatively quickly, ie with a small time delay, in corresponding changes in the properties of the water in the accumulation body. If, for example, an ion concentration changes in the substance mixture to be examined, it can soon be detectable by correspondingly changed measured values of the at least one measuring probe.
[0056] In einem Ausführungsbeispiel ist der mindestens eine Messfühler in direktem (mechanischen) Kontakt mit dem Akkumulationskörper.In one embodiment, the at least one sensor is in direct (mechanical) contact with the accumulation body.
[0057] In einem Ausführungsbeispiel ist eine Berührungsfläche zwischen dem mindestens einen Messfühler und dem Akkumulationskörper zeitlich konstant. Dadurch kann es möglich sein, auf relativ einfache Weise relativ genaue Messungen zu erhalten, auch über lange Zeiträume hinweg. Zum Beispiel kann es ausreichend sein, initiale Eichmessungen durchzuführen, ohne die Notwendigkeit, periodisch nachzureichen.In one embodiment, a contact area between the at least one sensor and the accumulation body is constant over time. This may make it possible to obtain relatively accurate measurements in a relatively simple manner, even over long periods of time. For example, it may be sufficient to perform initial calibration measurements without the need for periodic replenishment.
[0058] In dem Akkumulationskörper können mindestens zwei Messfühler angeordnet sein.At least two sensors may be arranged in the accumulation body.
[0059] In einem Ausführungsbeispiel sind in dem Akkumulationskörper mindestens drei Messfühler angeordnet.In one embodiment, at least three sensors are arranged in the accumulation body.
[0060] In einem Ausführungsbeispiel sind in dem Akkumulationskörper mindestens vier Messfühler angeordnet.In one embodiment, at least four sensors are arranged in the accumulation body.
[0061] Die Vorrichtung kann dazu eingerichtet sein, mehrere Eigenschaften des in dem Akkumulationskörper aufgenommenen Wassers bestimmen zu können. Die Kombination verschiedener gemessener Werte kann zu einer genaueren Auswertung beitragen, zum Beispiel indem ein gemessener Wert zur Kompensation eines anderen Wertes genutzt wird. Zum Beispiel ist die elektrische Leitfähigkeit einer Flüssigkeit abhängig von der lonenkonzentration sowie von der Temperatur. Die Temperatur kann also als Korrektur grosse für die Bestimmung der lonenkonzentration aus einer Messung der elektrischen Leitfähigkeit der Flüssigkeit genutzt werden.The device may be configured to be able to determine a plurality of properties of the water received in the accumulation body. The combination of different measured values can contribute to a more accurate evaluation, for example by using one measured value to compensate for another value. For example, the electrical conductivity of a liquid is dependent on the ion concentration as well as the temperature. The temperature can therefore be used as a correction large for the determination of the ion concentration from a measurement of the electrical conductivity of the liquid.
[0062] Zur Bestimmung einer lonenkonzentration kann die Vorrichtung beispielsweise einen ersten Messfühler zur Bestimmung einer elektrischen Leitfähigkeit aufweisen, welcher zum Beispiel ein Elektrodenpaar aufweist, sowie einen zweiten Messfühler zur Bestimmung einer Temperatur, welcher zum Beispiel einen NTC (negative temperature coefficient) und/oder einen PTC (positive temperature coefficient) Widerstand aufweist.To determine an ion concentration, the device may, for example, have a first measuring sensor for determining an electrical conductivity, which has, for example, a pair of electrodes, and a second measuring sensor for determining a temperature, which for example has a negative temperature coefficient (NTC) and / or has a PTC (positive temperature coefficient) resistance.
[0063] Die Vorrichtung kann mindestens zwei in dem Akkumulationskörper angeordnete Messfühler aufweist, wovon ein erster Messfühler dazu eingerichtet ist, eine Korrekturgrösse zu erfassen, welche geeignet ist, eine von einem zweiten Messfühler erfasste Grösse zu korrigieren, z.B. zu normieren.The device may comprise at least two sensors arranged in the accumulation body, of which a first sensor is adapted to detect a correction variable which is suitable for correcting a variable detected by a second sensor, e.g. to normalize.
[0064] Ein Beispiel für eine Korrekturgrösse ist die Temperatur des in dem Akkumulationskörper aufgenommenen Wassers. Der erste Messfühler kann zum Beispiel einen NTC-Widerstand und/oder einen PTC-Widerstand aufweisen.An example of a correction quantity is the temperature of the water taken up in the accumulation body. The first sensor may have, for example, an NTC resistor and / or a PTC resistor.
[0065] Ein weiteres Beispiel für eine Korrekturgrösse ist die Masse des in dem Akkumulationskörper aufgenommen Wassers und/oder der Wassergehalt des Stoffgemisches (diese können durch ein dynamisches Wasseraustauschgleichgewicht Zusammenhängen). Der erste Messfühler kann beispielsweise einen Hitze-Puls-Sensor aufweisen, welcher geeignet ist, durch die Messung der Abklingzeit eines Hitze-Pulses (oder einer entsprechenden Temperatur-Anstiegszeit) eine Masse des in dem Akkumulationskörper aufgenommen Wassers und/oder den Wassergehalt des Stoffgemisches zu bestimmen.Another example of a correction quantity is the mass of the water received in the accumulation body and / or the water content of the substance mixture (these may be related by a dynamic water exchange equilibrium). For example, the first sensor may comprise a heat-pulse sensor which is capable of measuring, by measuring the decay time of a heat pulse (or a corresponding temperature rise time), a mass of the water taken up in the accumulation body and / or the water content of the mixture determine.
[0066] Mindestens einer der Messfühler kann dazu eingerichtet sein, mindestens eine von einer Temperatur des in dem Akkumulationskörper aufgenommenen Wassers verschiedene Eigenschaft zu bestimmen.At least one of the probes may be configured to determine at least one of a temperature of the water received in the accumulation body different property.
[0067] Die Vorrichtung kann dazu eingerichtet sein mindestens eine von einem Wassergehalt des Stoffgemisches verschiedene Grösse zu untersuchen.The device can be set up to examine at least one variable that is different from a water content of the substance mixture.
[0068] Einer der Messfühler kann zur Messung einer physikalischen und/oder chemischen Eigenschaft des in dem Akkumulationskörper aufgenommenen Wassers eingerichtet sein.One of the probes may be arranged to measure a physical and / or chemical property of the water taken up in the accumulation body.
[0069] Aus WO 2006/081 693 A1 ist ein Wassergehalt-Sensor zur Bestimmung des Wassergehaltes in Erde sowie ein zwischen dem Wassergehalt-Sensor und der Erde angeordnetes Interface bekannt. Der beschriebene Wassergehalt-Sensor basiert auf einem sogenannten Hitze-Puls Sensor, mit dem mittels der Abklingkurve einer Wärmeanregung auf den Wassergehalt von umgebender Erde geschlossen werden kann. Das offenbarte Interface soll aus einem saugfähigen, mechanisch leicht deformierbaren Material mit möglichst kleiner Wärmeleitfähigkeit bestehen, welches die Wärmemessung und somit die Bestimmung des Wassergehaltes möglichst wenig beeinflusst. Ein standardisiertes Interface zur Verbesserung der Wechselwirkung zwischen Bodenfeuchtigkeits-Sensor und Erde ist auch aus WO 2006/131 008 A1 bekannt. Das dort beschriebene mechanisch deformierbare Interface soll Unterschiede in der Oberflächenmorphologie zwischen einem Wassergehalt-Sensor und der umgebenden Erde ausgleichen und so zur Verbesserung der Genauigkeit des Wassergehalt-Sensors beitragen. Ein Wassergehalt-Sensor mit Interface gemäss einer der beiden Veröffentlichungen kann mit einer der erfindungsgemässen Vorrichtungen kombiniert werden, wobei der von den bekannten Wassergehalt-Sensoren gemessene Wassergehalt als Korrektur- bzw. Normalisierungsparameter für Messergebnisse der erfindungsgemässen Vorrichtungen, z.B. dem Nährstoffgehalt eines Bodens, verwendet werden kann.WO 2006/081 693 A1 discloses a water content sensor for determining the water content in soil and an interface arranged between the water content sensor and the earth. The water content sensor described is based on a so-called heat-pulse sensor, which can be closed by means of the decay curve of a heat excitation on the water content of surrounding soil. The disclosed interface should consist of an absorbent, mechanically easily deformable material with the lowest possible thermal conductivity, which influences the heat measurement and thus the determination of the water content as little as possible. A standardized interface for improving the interaction between soil moisture sensor and soil is also known from WO 2006/131 008 A1. The mechanical deformable interface described therein is intended to compensate for differences in surface morphology between a water content sensor and the surrounding earth and thus contribute to improving the accuracy of the water content sensor. A water content sensor with interface according to one of the two publications can be combined with one of the devices according to the invention, the water content measured by the known water content sensors being used as correction or normalization parameter for measurement results of the devices according to the invention, e.g. the nutrient content of a soil, can be used.
[0070] Zurück zur vorliegenden Erfindung.Back to the present invention.
[0071] Einer der Messfühler kann zur Messung - einer lonenkonzentration; - einer summarischen lonenkonzentration; - einer Pflanzernährstoff-Ionenkonzentration; - einer Nährstoff-Ionenkonzentration; - einer Mineralstoff-Konzentration, insbesondere einer Mineralstoff-Ionenkonzentration; - einer Düngemittel-Konzentration; - einer Konzentration von metallorganischen Verbindungen; - einer Konzentration von für die Agrarwirtschaft, insbesondere für den Pflanzenbau, relevanten chemischen Elementen, Ionen und/oder Verbindungen; - einer Konzentration von für die Agrarwirtschaft, insbesondere für den Pflanzenbau, relevanten chemischen Elementen, Ionen und/oder Verbindungen aufweisend mindestens eines der Elemente N, P, K, S, Ca, Mg, Mo, Cu, Zn, Fe, B, Mn, Na, CI, Co und/oder Ni; - einer Konzentration von H2P04 , HP042 ,P043 , NH4+, Nitrationen (z.B. N03), Nitriten, K+, Sulfationen (und/oder z.B. S042“), Na+, CP; - einer Spurenelement-Konzentration, wie zum Beispiel von Cr, Co, Fe, I, Cu, Mn, Mo, Se, Si, Zn oder deren Ionen; - einer Salzkonzentration, wie zum Beispiel von NaCI, CaCI2, NaHC03, Na2C03 oder deren ionische Bestandteile (wie Na+, CI“ usw.); - einer Schwermetall-Konzentration, wie z.B. von Pb, Cd, Pu oder deren Ionen; - einer elektrischen Leitfähigkeit; und/oder - eines pH-Wertes des in dem Akkumulationskörper aufgenommenen Wassers eingerichtet sein.One of the probes may be used to measure an ion concentration; - a summary ion concentration; - a plant nutrient ion concentration; a nutrient ion concentration; - a mineral concentration, in particular a mineral ion concentration; - a fertilizer concentration; a concentration of organometallic compounds; - a concentration of chemical elements, ions and / or compounds relevant to agriculture, in particular crop production; a concentration of chemical elements, ions and / or compounds relevant to agriculture, in particular for crop production, comprising at least one of N, P, K, S, Ca, Mg, Mo, Cu, Zn, Fe, B, Mn , Na, Cl, Co and / or Ni; a concentration of H2P04, HP042, P043, NH4 +, nitrate ions (e.g., N03), nitrites, K +, sulfate ions (and / or e.g., S042 "), Na +, CP; a trace element concentration such as Cr, Co, Fe, I, Cu, Mn, Mo, Se, Si, Zn or their ions; a salt concentration, such as NaCl, CaCl 2, NaHCO 3, Na 2 CO 3 or their ionic constituents (such as Na +, Cl ", etc.); a heavy metal concentration, e.g. of Pb, Cd, Pu or their ions; - an electrical conductivity; and / or - a pH of the water absorbed in the accumulation body.
[0072] Einer der Messfühler kann zur Messung einer elektrischen Leitfähigkeit des in dem Akkumulationskörper aufgenommenen Wassers eingerichtet sein. Aus der elektrischen Leitfähigkeit kann zum Beispiel auf Eigenschaften der lonen-konzentration des in dem Akkumulationskörper aufgenommenen Wassers geschlossen werden.One of the sensors may be arranged to measure an electrical conductivity of the water received in the accumulation body. From the electrical conductivity, it is possible, for example, to conclude properties of the ion concentration of the water absorbed in the accumulation body.
[0073] Einer der Messfühler kann eine Elektrode aufweisen.One of the probes may comprise an electrode.
[0074] Zum Beispiel kann einer der Messfühler ein Elektrodenpaar aufweisen und/oder zwei Messfühler können je eine Elektrode eines Elektrodenpaars aufweisen. Ein Elektrodenpaar kann zum Beispiel dazu geeignet sein, eine elektrische Leitfähigkeit des in dem Akkumulationskörper aufgenommenen Wassers zu bestimmen.For example, one of the probes may have a pair of electrodes and / or two probes may each have one electrode of a pair of electrodes. For example, an electrode pair may be adapted to determine an electrical conductivity of the water received in the accumulation body.
[0075] Ein zur Bestimmung einer elektrischen Leitfähigkeit ausgebildetes Elektrodenpaar kann innerhalb des Akkumulationskörpers so angeordnet sein, dass die elektrische Leitfähigkeit des innerhalb des Akkumulationskörpers aufgenommen Wassers unabhängig von der elektrischen Leitfähigkeit des Akkumulationskörpers bestimmt werden kann. Insbesondere kann durch eine ausreichende zeitliche Konstanz der Anordnung des Elektrodenpaars relativ zu dem Akkumulationskörper ein anderenfalls auftretender systematischer Messfehler, der sich aufgrund die Leitfähigkeit des Akkumulationskörpers ergibt, durch eine Kalibrierung kompensiert werden.A pair of electrodes designed to determine an electrical conductivity can be arranged within the accumulation body such that the electrical conductivity of the water received within the accumulation body can be determined independently of the electrical conductivity of the accumulation body. In particular, by a sufficient temporal constancy of the arrangement of the electrode pair relative to the accumulation body, a otherwise occurring systematic measurement error, which results from the conductivity of the accumulation body, be compensated by a calibration.
[0076] Der Akkumulationskörper kann eine Ausnehmung aufweisen und mindestens einer der einen oder mehreren Messfühler kann in der Ausnehmung angeordnet sein.The accumulation body may have a recess and at least one of the one or more probes may be disposed in the recess.
[0077] Zum Beispiel kann ein Elektrodenpaar in der Ausnehmung angeordnet sein und eingerichtet sein, die elektrische Leitfähigkeit des innerhalb des Akkumulationskörpers aufgenommen Wassers unabhängig von der elektrischen Leitfähigkeit des Akkumulationskörpers zu bestimmen.For example, a pair of electrodes may be disposed in the recess and configured to determine the electrical conductivity of the water received within the accumulation body, regardless of the electrical conductivity of the accumulation body.
[0078] Einer der Messfühler kann zur Messung einer pH-Wertes des in dem Akkumulationskörper aufgenommenen Wassers eingerichtet sein. Der pH-Wert kann zum Beispiel durch Potentiometrie und/oder durch lonen-sensitive Feldeffekt-Transistoren gemessen werden.One of the sensors may be arranged to measure a pH of the water taken up in the accumulation body. The pH can be measured, for example, by potentiometry and / or by ion-sensitive field-effect transistors.
[0079] Einer der Messfühler kann als lonen-sensitiver Messfühler ausgebildet sein.One of the sensors may be designed as an ion-sensitive sensor.
[0080] lonen-sensitive Feldeffekttransistoren sind heutzutage kommerziell erhältliche Produkte.Ion-sensitive field-effect transistors are nowadays commercially available products.
[0081] Der lonen-sensitive Messfühler kann zum Beispiel als lonen-sensitiver Feldeffekttransistor ausgebildet sein. Das gilt insbesondere auch für die im Folgenden aufgeführten lonen-sensitiven Messfühler.The ion-sensitive measuring sensor can be designed, for example, as an ion-sensitive field-effect transistor. This applies in particular to the ion-sensitive probes listed below.
[0082] Ein lonen-sensitiver Messfühler kann zum Beispiel als lonen-sensitiver Messfühler zur Messung von Stickstoff aufweisenden Ionen ausgebildet sein, beispielsweise zur Messung von Konzentrationen von NH4+, Nitraten und/oder Nitriten.An ion-sensitive probe can be designed, for example, as an ion-sensitive probe for measuring nitrogen-containing ions, for example for measuring concentrations of NH4 +, nitrates and / or nitrites.
[0083] E in lonen-sensitiver Messfühler kann zum Beispiel als lonen-sensitiver Messfühler zur Messung von Kalium aufweisenden Ionen ausgebildet sein, beispielsweise zur Messung von Konzentrationen von K+.An ion-sensitive probe can be designed, for example, as an ion-sensitive probe for measuring potassium-containing ions, for example for measuring concentrations of K +.
[0084] Ein lonen-sensitiver Messfühler kann zum Beispiel als lonen-sensitiver Messfühler zur Messung von Phosphor aufweisenden Ionen ausgebildet sein, beispielsweise zur Messung von Konzentrationen von H2P04“, HP042“ und/oder P043“.An ion-sensitive probe may, for example, be designed as an ion-sensitive probe for measuring phosphorous ions, for example for measuring concentrations of H2P04 ", HP042" and / or P043 ".
[0085] Ein lonen-sensitiver Messfühler kann zum Beispiel als lonen-sensitiver Messfühler zur Messung von Sulfat aufweisenden Ionen ausgebildet sein, beispielsweise zur Messung von Konzentrationen von S042“.An ion-sensitive probe may be formed, for example, as an ion-sensitive probe for measuring sulfate-containing ions, for example for measuring concentrations of S042 ".
[0086] Ein lonen-sensitiver Messfühler kann zum Beispiel als lonen-sensitiver Messfühler zur Messung von Mangan aufweisenden Ionen ausgebildet sein.For example, an ion-sensitive probe may be formed as an ion-sensitive probe for measuring ions containing manganese.
[0087] Ein lonen-sensitiver Messfühler kann zum Beispiel als lonen-sensitiver Messfühler zur Messung von Kupfer aufweisenden Ionen ausgebildet sein.An ion-sensitive probe may be formed, for example, as an ion-sensitive probe for measuring copper-containing ions.
[0088] E in lonen-sensitiver Messfühler kann zum Beispiel als lonen-sensitiver Messfühler zur Messung von Zink aufweisenden Ionen ausgebildet sein.For example, an ion-sensitive probe may be formed as an ion-sensitive probe for measuring zinc-containing ions.
[0089] Ein lonen-sensitiver Messfühler kann zum Beispiel als lonen-sensitiver Messfühler zur Messung von Natrium aufweisenden Ionen ausgebildet sein.For example, an ion-sensitive probe may be formed as an ion-sensitive probe for measuring sodium-containing ions.
[0090] Ein lonen-sensitiver Messfühler kann zum Beispiel als lonen-sensitiver Messfühler zur Messung von Chlorid aufweisenden Ionen ausgebildet sein.For example, an ion-sensitive probe may be formed as an ion-sensitive probe for measuring chloride-containing ions.
[0091] Einer der Messfühler kann einen optischen Sensor aufweisen, also einen Sensor, der mittels elektromagnetischer Strahlung misst. Zum Beispiel kann der Sensor elektromagnetische Strahlung emittieren, die dann mit dem zu untersuchenden Wasser (insbesondere mit den darin enthaltenen Ionen) wechselwirkt, und der Sensor detektiert dann diese und/oder eine gegebenenfalls neu entstandene elektromagnetische Strahlung.One of the measuring sensors may comprise an optical sensor, that is to say a sensor which measures by means of electromagnetic radiation. For example, the sensor can emit electromagnetic radiation, which then interacts with the water to be examined (in particular with the ions contained therein), and the sensor then detects these and / or an optionally newly formed electromagnetic radiation.
[0092] Beispielsweise kann das Wasser mittels eines der Messfühler spektroskopisch untersucht werden, zum Beispiel durch Absorptionsspektroskopie und/oder durch Emissionsspektroskopie und/oder durch Raman-Spektroskopie.For example, the water can be examined spectroscopically by means of one of the sensors, for example by absorption spectroscopy and / or by emission spectroscopy and / or by Raman spectroscopy.
[0093] Der Sensor kann zur Messung mittels elektromagnetischer Strahlung eingerichtet sein, die im Bereich infrarot bis ultraviolett liegt. Zum Beispiel kann der Sensor eingerichtet sein im sichtbaren Bereich messen, also im Bereich von etwa 380 nm bis 780 nm. Der Sensor kann zur Messung mittels elektromagnetischer Strahlung im Nah-Infrarot-Bereich, als etwa 780 nm bis 3 um eingerichtet sein. Der Sensor kann zur Messung mittels elektromagnetischer Strahlung im sichtbaren Bereich und im Nah-Infrarot-Bereich eingerichtet sein. Der Sensor kann zur Durchführung eines optischen Analyseverfahrens eingerichtet sein.The sensor may be adapted for measurement by means of electromagnetic radiation ranging from infrared to ultraviolet. For example, the sensor may be configured to measure in the visible range, that is in the range of about 380 nm to 780 nm. The sensor may be configured to measure by means of electromagnetic radiation in the near-infrared range, as about 780 nm to 3 μm. The sensor can be set up for measurement by means of electromagnetic radiation in the visible range and in the near-infrared range. The sensor may be configured to perform an optical analysis process.
[0094] In einer Ausführungsform weist die Vorrichtung einen Messfühler zur Bestimmung einer Temperatur des in dem Akkumulationskörper aufgenommenen Wassers auf und einen Messfühler zur Bestimmung einer Feuchtigkeit des Akkumulationskörpers (entsprechend einer Wasserkonzentration im Akkumulationskörper) auf sowie einen Messfühler zur Bestimmung einer weiteren Eigenschaft des Wassers, insbesondere eine die chemische Zusammensetzung des Wassers betreffende Eigenschaft, beispielweise pH-Wert, elektrische Leitfähigkeit, spezifische und/oder allgemeine lonenkonzen-tration und/oder andere hierin genannte Eigenschaften. Dabei können die beiden erstgenannten Messfühler identisch sein, beispielsweise in Form eines Hitze-Puls-Sensors, der einerseits zur Temperaturmessung geeignet ist und andererseits zur Bestimmung von zeitlichen Verläufen von Aufheiz- und/oder Abkühlvorgängen geeignet ist - für die ohnehin (zumindest relative) Temperaturmessungen durchgeführt werden.In one embodiment, the device comprises a sensor for determining a temperature of the water accommodated in the accumulation body and a sensor for determining a moisture of the accumulation body (corresponding to a water concentration in the accumulation body) and a sensor for determining a further property of the water, in particular a property concerning the chemical composition of the water, for example pH value, electrical conductivity, specific and / or general ion concentration and / or other properties mentioned herein. The first two sensors can be identical, for example in the form of a heat-pulse sensor, which is suitable for temperature measurement on the one hand and for determining temporal progressions of heating and / or cooling processes - for the already (at least relative) temperature measurements be performed.
[0095] Ergebnisse des drittgenannten Messfühlers können mithilfe der Messergebnisse der anderen beiden Messfühler korrigiert werden. Derartige Korrekturen können wesentlich genaueren Ergebnissen ermöglichen. Beispielsweise sind Ergebnisse von Leitfähigkeitsmessungen (aber auch von den anderen Messungen) meist stark temperaturabhängig und ebenfalls oft stark abhängig davon, wie stark der Akkumulationskörper mit Wasser getränkt ist. Zum Beispiel: Je mehr (ionenhaltiges, elektrisch leitfähiges) Wasser im Akkumulationskörper vorhanden ist, desto weniger trägt ein Einfluss des Materials des Akkumulationskörpers zum Messergebnis bei.Results of the third-mentioned probe can be corrected using the measurement results of the other two probes. Such corrections can allow much more accurate results. For example, results of conductivity measurements (but also of the other measurements) are usually highly temperature-dependent and also often strongly dependent on how strongly the accumulation body is soaked in water. For example: the more (ion-containing, electrically conductive) water is present in the accumulation body, the less an influence of the material of the accumulation body contributes to the measurement result.
[0096] Einer der Messfühler kann einen Emitter für elektromagnetische Strahlung aufweisen.One of the probes may have an emitter for electromagnetic radiation.
[0097] Einer der Messfühler kann einen Detektor für elektromagnetischer Strahlung aufweisen.One of the probes may comprise a detector for electromagnetic radiation.
[0098] Einer der Messfühler kann so innerhalb des Akkumulationskörpers angeordnet sein, dass der Messfühler den Akkumulationskörper nicht berührt.One of the probes may be disposed within the accumulation body so that the probe does not touch the accumulation body.
[0099] Einer der Messfühler kann so innerhalb des Akkumulationskörpers angeordnet sein, dass der Akkumulationskörper eine Messung des Messfühlers nicht oder nur geringfügig beeinflusst. Ein geringfügiger Einfluss des Messwertes kann zum Beispiel ein Einfluss sein, der den Messwert um höchstens 10% verändern.One of the measuring sensors may be arranged inside the accumulation body such that the accumulation body does not or only slightly influences a measurement of the measuring sensor. For example, a minor influence of the measured value may be an influence that does not change the measured value by more than 10%.
[0100] Das Material des Akkumulationskörpers, insbesondere das Material eines inneren Bereiches des Akkumulationskörper, kann derart ausgebildet sein, dass es die Messung durch die Messfühler nicht oder nur geringfügig beeinflusst. Beispielsweise Filze (aus natürlichen und/oder synthetischen Fasern) können diese Eigenschaft aufweisen.The material of the accumulation body, in particular the material of an inner region of the accumulation body, may be designed such that it does not or only slightly influences the measurement by the measuring sensors. For example, felts (made of natural and / or synthetic fibers) may have this property.
[0101] Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Kombination aufweisend eine der zuvor beschriebenen Vorrichtungen und eine Auswertungseinheit zur Auswertung von durch die Vorrichtung bestimmten Eigenschaften, insbesondere zur Auswertung von durch die Vorrichtung ermittelte Daten wie Messwerten.Another aspect of the invention relates to a combination comprising one of the devices described above and an evaluation unit for evaluating properties determined by the device, in particular for evaluating data determined by the device, such as measured values.
[0102] Die Auswertungseinheit kann dazu eingerichtet sein, aus mittels des mindestens einen Messfühlers ermittelten Daten des im Akkumulationskörper aufgenommenen Wassers auf eine Eigenschaft des Stoffgemisches zu schliessen. Eine solche Eigenschaft des Stoffgemisches kann zum Beispiel sein: - eine lonenkonzentration; - eine summarische lonenkonzentration; - eine Pflanzennährstoff-Ionenkonzentration; - eine Nährstoff-Ionenkonzentration; - eine Mineralstoff-Konzentration, insbesondere eine Mineralstoff-Ionenkonzentration; - eine Düngemittel-Konzentration; - eine Konzentration von metall-organischen Verbindungen; - eine Konzentration von für die Agrarwirtschaft, insbesondere für den Pflanzenbau, relevanten chemischen Elementen, Ionen und/oder Verbindungen; - eine Konzentration von für die Agrarwirtschaft, insbesondere für den Pflanzenbau, relevanten chemischen Elementen, Ionen und/oder Verbindungen aufweisend mindestens eines der Elemente N, P, K, S, Ca, Mg, Mo, Cu, Zn, Fe, B, Mn, Na, CI, Co und/oder Ni; - eine Konzentration von H2P04“, HP042“,P043“, NH4+, Nitraten (z.B. N03“), Nitriten, K+, Sulfaten (wie z.B. S042“), Na+ und/oder CI“; - eine Spurenelement-Konzentration, wie zum Beispiel von Cr, Co, Fe, I, Cu, Mn, Mo, Se, Si, Zn oder deren Ionen; - eine Salzkonzentration, wie zum Beispiel von NaCI, CaCI2, NaHC03, Na2C03 oder deren Ionen; - eine Schwermetall-Konzentration, wie z.B. von Pb, Cd, Pu, Hg, TI; - eine elektrischen Leitfähigkeit; und/oder - ein pH-Wert.The evaluation unit can be set up to conclude from data acquired by means of the at least one sensor of the water received in the accumulation body on a property of the substance mixture. Such a property of the substance mixture can be, for example: an ion concentration; a summary ion concentration; - a plant nutrient ion concentration; a nutrient ion concentration; a mineral concentration, in particular a mineral ion concentration; - a fertilizer concentration; a concentration of metal-organic compounds; - a concentration of chemical elements, ions and / or compounds relevant to agriculture, in particular crop production; a concentration of chemical elements, ions and / or compounds relevant for the agricultural industry, in particular for crop production, comprising at least one of the elements N, P, K, S, Ca, Mg, Mo, Cu, Zn, Fe, B, Mn , Na, Cl, Co and / or Ni; a concentration of H2P04 ", HP042", P043 ", NH4 +, nitrates (e.g., N03"), nitrites, K +, sulfates (such as S042 "), Na + and / or CI"; a trace element concentration, such as Cr, Co, Fe, I, Cu, Mn, Mo, Se, Si, Zn or their ions; a salt concentration, such as NaCl, CaCl 2, NaHCO 3, Na 2 CO 3 or their ions; a heavy metal concentration, e.g. from Pb, Cd, Pu, Hg, TI; an electrical conductivity; and / or - a pH.
[0103] Die Auswertungseinheit kann dazu eingerichtet sein, aus Messwerten zweier oder mehrerer Messfühler auf eine Eigenschaft des Stoffgemisches zu schliessen. Zum Beispiel kann die Auswertungseinheit dazu eingerichtet sein, eine von einem Messfühler erfasste Grösse durch eine von einem weiteren Messfühler erfasste Korrekturgrösse zu korrigieren, z.B. zu normieren.The evaluation unit can be designed to conclude from measured values of two or more sensors on a property of the substance mixture. For example, the evaluation unit may be configured to correct a variable detected by a sensor by a correction quantity detected by another sensor, e.g. to normalize.
[0104] Die Auswertungseinheit kann dazu eingerichtet sein, aus durch die Vorrichtung ermittelten Daten auf eine von Temperatur verschiedene Eigenschaft des Stoffgemisches zu schliessen.The evaluation unit may be configured to conclude from data determined by the device to a property of the substance mixture which is different from temperature.
[0105] Die Auswertungseinheit kann dazu eingerichtet ist aus durch die Vorrichtung ermittelte Daten auf eine von einem Wassergehalt verschiedene Eigenschaft des Stoffgemisches zu schliessen.The evaluation unit can be set up to close data determined by the device on a property of the substance mixture which is different from a water content.
[0106] Die Auswertungseinheit kann dazu eingerichtet sein, bei der Auswertung Kalibrierungs-Daten zu berücksichtigen.The evaluation unit can be set up to take account of calibration data during the evaluation.
[0107] Die Auswertungseinheit kann dazu eingerichtet sein, bei der Auswertung voreingestellte gespeicherte Daten zu berücksichtigen.The evaluation unit can be set up to take account of preset stored data during the evaluation.
[0108] Die Auswertungseinheit dazu eingerichtet sein, Daten eines optischen Analyseverfahrens auszuwerten.The evaluation unit may be configured to evaluate data of an optical analysis method.
[0109] Die Auswertungseinheit dazu eingerichtet sein, Daten eines elektromagnetischen Analyseverfahrens auszuwerten.The evaluation unit be configured to evaluate data of an electromagnetic analysis method.
[0110] Die Auswertungseinheit kann mit der Vorrichtung über Kabel verbunden sein.The evaluation unit may be connected to the device via cables.
[0111] Die Auswertungseinheit kann drahtlos mit der Vorrichtung verbunden sein, zum Beispiel über eine Funkverbindung.The evaluation unit may be wirelessly connected to the device, for example via a radio link.
[0112] Die Kombination aufweisend eine Vorrichtungen zur in-situ-Untersuchung eines wasserhaltigen Stoffgemisches und eine Auswertungseinheit kann Mittel zur drahtlosen Übertragung von Daten aufweisen. Insbesondere kann die Vorrichtung einen Transmitter und die Auswertungseinheit einen Empfänger aufweisen.The combination comprising a device for in-situ examination of a water-containing substance mixture and an evaluation unit may comprise means for the wireless transmission of data. In particular, the device may have a transmitter and the evaluation unit may have a receiver.
[0113] Die Kombination aufweisend eine Vorrichtung zur in-situ-Untersuchung eines wasserhaltigen Stoffgemisches und eine Auswertungseinheit kann ferner mit einer Einheit zur Durchführung eines Pflegeschritts, insbesondere zur automatischen Durchführung eines Pflegeschrittes, für ein Wachstumssubstrat wirkverbunden sein. Zum Beispiel kann die automatische Durchführung eines Pflegeschrittes durch ein Auswertungsergebnis der Auswertungseinheit auslösbar sein.The combination comprising a device for in-situ examination of a water-containing substance mixture and an evaluation unit can furthermore be operatively connected to a unit for carrying out a care step, in particular for the automatic performance of a care step, for a growth substrate. For example, the automatic execution of a care step can be triggered by an evaluation result of the evaluation unit.
[0114] In einem Ausführungsbeispiel ist der Pflegeschritt ein Düngen des Wachstumssubstrats umfasst.In one embodiment, the care step comprises fertilizing the growth substrate.
[0115] In einem Ausführungsbeispiel ist der Pflegeschritt ein Spülen des Wachstumssubstrats umfasst. Der Pflegeschritt des Spülens kann zum Beispiel dazu dienen, den Salzgehalt des Wachstumssubstrates zu regulieren, insbesondere zu reduzieren.In one embodiment, the care step includes rinsing the growth substrate. The rinsing care step may, for example, serve to regulate, in particular reduce, the salinity of the growth substrate.
[0116] Die zuvor beschrieben Vorrichtungen zur in-situ-Untersuchung eines wasserhaltigen Stoffgemisches können auch Vorrichtungen zur in-situ-Bestimmung eines Nährstoffgehaltes in einem Wachstumssubstrat sein.The devices described above for the in situ examination of a water-containing substance mixture can also be devices for the in-situ determination of a nutrient content in a growth substrate.
[0117] Die zuvor beschrieben Vorrichtungen zur in-situ-Untersuchung eines wasserhaltigen Stoffgemisches können auch Vorrichtungen zur in-situ-Bestimmung einer Mineralstoff-Konzentration in einem Wachstumssubstrat sein.The devices described above for the in situ examination of a water-containing substance mixture can also be devices for the in-situ determination of a mineral concentration in a growth substrate.
[0118] Die zuvor beschrieben Vorrichtungen zur in-situ-Untersuchung eines wasserhaltigen Stoffgemisches können auch Vorrichtungen zur in-situ-Bestimmung einer lonenkonzentration eines Wachstumssubstrates sein. Die lonenkonzentration kann zum Beispiel eine oder mehrere der folgenden Konzentrationen sein: - eine summarische lonenkonzentration; - eine Pflanzennährstoff-Ionenkonzentration; - eine Nährstoff-Ionenkonzentration; - eine Mineralstoff-Ionenkonzentration; - eine Konzentration von für die Agrarwirtschaft, insbesondere für den Pflanzenbau, relevanten chemischen Elementen, Ionen und/oder Verbindungen; - eine Konzentration von für die Agrarwirtschaft, insbesondere für den Pflanzenbau, relevanten chemischen Elementen, Ionen und/oder Verbindungen aufweisend mindestens eines der Elemente N, P, K, S, Ca, Mg, Mo, Cu, Zn, Fe, B, Mn, Na, CI, Co und/oder Ni; - eine Konzentration von H2P04“, HP042“,P043“, NH4+, Nitraten (z.B. N03“), Nitriten, K+, Sulfaten (wie z.B. S042“), Na+ und/oder CI“.The devices described above for the in situ examination of a water-containing substance mixture can also be devices for the in-situ determination of an ion concentration of a growth substrate. The ion concentration may be, for example, one or more of the following concentrations: a total ion concentration; - a plant nutrient ion concentration; a nutrient ion concentration; - a mineral ion concentration; - a concentration of chemical elements, ions and / or compounds relevant to agriculture, in particular crop production; a concentration of chemical elements, ions and / or compounds relevant for the agricultural industry, in particular for crop production, comprising at least one of the elements N, P, K, S, Ca, Mg, Mo, Cu, Zn, Fe, B, Mn , Na, Cl, Co and / or Ni; a concentration of H2P04 ", HP042", P043 ", NH4 +, nitrates (e.g., N03"), nitrites, K +, sulfates (such as S042 "), Na + and / or CI".
[0119] Die zuvor beschrieben Vorrichtungen zur in-situ-Untersuchung eines wasserhaltigen Stoffgemisches können auch Vorrichtungen zur in-situ-Bestimmung eines Salzgehaltes, insbesondere Steinsalzgehaltes, eines Wachstumssubstrates sein.The devices described above for the in-situ examination of a water-containing substance mixture can also be devices for the in-situ determination of a salt content, in particular rock salt content, of a growth substrate.
[0120] In einem Ausführungsbeispiel ist die zuvor beschriebe Vorrichtung zur in-situ-Untersuchung eines wasserhaltigen Stoffgemisches eine Vorrichtung zur in-situ-Bestimmung eines pH-Wertes eines Wachstumssubstrates.In one embodiment, the device described above for the in situ examination of a water-containing substance mixture is a device for the in-situ determination of a pH of a growth substrate.
[0121] E in Verfahren zur in-situ-Untersuchung eines wasserhaltigen Stoffgemisches kann insbesondere aufweisen: - einen ersten Schritt, in welchem ein Akkumulationskörper zur Aufnahme von Wasser mit dem Stoffgemisch in Kontakt gebracht wird und Wasser aus dem Stoffgemisch aufnimmt; und - einen zweiten Schritt, in welchem mittels eines oder mehrerer innerhalb des Akkumulationskörpers angeordneten Messfühlers mindestens eine Eigenschaft des in dem Akkumulationskörper aufgenommenen Wassers bestimmt wird.A method for the in-situ examination of a water-containing substance mixture may in particular comprise: a first step in which an accumulation body for receiving water is brought into contact with the substance mixture and absorbs water from the substance mixture; and - a second step in which at least one property of the water received in the accumulation body is determined by means of one or more sensors disposed within the accumulation body.
[0122] Die Erfindung umfasst grundsätzlich Verfahren mit Merkmalen, die den Merkmalen von beschriebenen Vorrichtungen entsprechen, und umgekehrt auch Vorrichtungen mit Merkmalen, die den Merkmalen von beschriebenen Verfahren entsprechen, auch wenn die Merkmale nur im Zusammenhang mit Verfahren oder mit Vorrichtungen explizit genannt sind. Entsprechendes gilt auch für die weiter unten beschriebenen Verwendungen.The invention basically comprises methods having features that correspond to the features of described devices, and conversely also devices having features that correspond to the features of described methods, even if the features are explicitly mentioned only in connection with methods or with devices. The same applies to the uses described below.
[0123] Die mittels des Messfühlers bestimmte Eigenschaft kann eine physikalische Grösse des in dem Akkumulationskörper aufgenommenen Wassers sein.The property determined by the probe may be a physical quantity of the water taken up in the accumulation body.
[0124] Die mittels des Messfühlers bestimmte Eigenschaft kann eine chemische Grösse des in dem Akkumulationskörper aufgenommenen Wassers sein.The property determined by the probe may be a chemical quantity of the water taken up in the accumulation body.
[0125] In einem Ausführungsbeispiel ist die Eigenschaft mindestens eine von einer Temperatur verschiedene Eigenschaft des in dem Akkumulationskörper aufgenommenen Wassers.In one embodiment, the property is at least one non-temperature property of the water received in the accumulation body.
[0126] einem Ausführungsbeispiel ist die Untersuchung des wasserhaltigen Stoffgemisches mindestens eine von einem Wassergehalt verschiedene Eigenschaft des Stoffgemisches.In one embodiment, the examination of the water-containing substance mixture is at least one property of the substance mixture which is different from a water content.
[0127] Die Bestimmung kann beispielsweise mindestens eine der folgenden Eigenschaften des in dem Akkumulationskörper aufgenommenen Wassers betreffen: - eine lonenkonzentration; - eine summarischen lonenkonzentration; - eine Pflanzennährstoff-Ionenkonzentration; - eine Nährstoff-Ionenkonzentration; - eine Mineralstoff-Konzentration, insbesondere einer Mineralstoff-Ionenkonzentration; - eine Düngemittel-Konzentration; - eine Konzentration von metall-organischen Verbindungen; - eine Konzentration von für die Agrarwirtschaft, insbesondere für den Pflanzenbau, relevanten chemischen Elementen, Ionen und/oder Verbindungen; - eine Konzentration von für die Agrarwirtschaft, insbesondere für den Pflanzenbau, relevanten chemischen Elementen, Ionen und/oder Verbindungen aufweisend mindestens eines der Elemente N, P, K, S, Ca, Mg, Mo, Cu, Zn, Fe, B, Mn, Na, CI, Co und/oder Ni; - eine Konzentration von H2P04“, HP042“,P043“, NH4+, Nitraten (z.B. N03“), Nitriten, K+, Sulfaten (wie z.B. S042“), Na+ und/oder CI“; - eine Spurenelement-Konzentration, wie zum Beispiel von Cr, Co, Fe, I, Cu, Mn, Mo, Se, Si, Zn oder deren Ionen; - eine Salzkonzentration, wie zum Beispiel von NaCI, CaCI2, NaFIC02, Na2C03 oder deren Ionen; - eine Schwermetall-Konzentration, wie z.B. von Pb, Cd, Pu, Hg, TI oder deren Ionen; - eine elektrischen Leitfähigkeit; und/oder - ein pH-Wert.The determination may, for example, relate to at least one of the following properties of the water taken up in the accumulation body: an ion concentration; a summary ion concentration; - a plant nutrient ion concentration; a nutrient ion concentration; a mineral concentration, in particular a mineral ion concentration; - a fertilizer concentration; a concentration of metal-organic compounds; - a concentration of chemical elements, ions and / or compounds relevant to agriculture, in particular crop production; a concentration of chemical elements, ions and / or compounds relevant for the agricultural industry, in particular for crop production, comprising at least one of the elements N, P, K, S, Ca, Mg, Mo, Cu, Zn, Fe, B, Mn , Na, Cl, Co and / or Ni; a concentration of H2P04 ", HP042", P043 ", NH4 +, nitrates (e.g., N03"), nitrites, K +, sulfates (such as S042 "), Na + and / or CI"; a trace element concentration, such as Cr, Co, Fe, I, Cu, Mn, Mo, Se, Si, Zn or their ions; a salt concentration, such as NaCl, CaCl 2, NaFICO 2, Na 2 CO 3 or their ions; a heavy metal concentration, e.g. of Pb, Cd, Pu, Hg, TI or their ions; an electrical conductivity; and / or - a pH.
[0128] Der erste Schritt kann ein Einbetten des Akkumulationskörpers, insbesondere mit einem oder mehreren darin angeordneten Messfühlern, in ein als Wachstumssubstrat für Pflanzen ausgebildetes wasserhaltiges Stoffgemisch umfassen, zum Beispiel in einen Boden.The first step may comprise embedding the accumulation body, in particular with one or more sensors arranged therein, in a water-containing substance mixture formed as a growth substrate for plants, for example in a soil.
[0129] Insbesondere kann der erste Schritt ein Einbetten einer der hierin beschriebenen Vorrichtung in ein solches Wachstumssubstrat beinhalten.In particular, the first step may include embedding one of the devices described herein in such a growth substrate.
[0130] Eine hierin beschriebene Vorrichtung zur in-situ-Untersuchung eines wasserhaltigen Stoffgemisches oder Kombination einer solchen mit einer Auswertungseinheit kann zur Durchführung eines hierin beschriebenen Verfahrens zur in-situ-Untersuchung eines wasserhaltigen Stoffgemisches eingerichtet sein bzw. verwendet werden.[0130] A device described herein for in situ assay of a hydrous substance mixture or combination thereof with an evaluation unit may be adapted to perform a method described herein for in situ assay of a hydrous substance mixture.
[0131] Die beschriebenen Verfahren können Teil eines Verfahrens zur Pflege von auf einem Wachstumssubstrat wachsenden Pflanzen sein. Ein solches Verfahren zur Pflege von auf einem Wachstumssubstrat wachsenden Pflanzen kann umfassen: - eine Untersuchung eines als Wachstumssubstrat für Pflanzen ausgebildeten wasserhaltigen Stoffgemisches gemäss einem der zuvor beschriebenen Verfahren zur in-situ-Untersuchung eines wasserhaltigen Stoffgemisches; und - danach, in Abhängigkeit von einem Ergebnis der Untersuchung, ein Pflegeschritt durchgeführt wird.The described methods can be part of a method for the care of plants growing on a growth substrate. Such a method for the care of plants growing on a growth substrate may comprise: an examination of a water-containing substance mixture formed as a growth substrate for plants according to one of the previously described methods for the in situ examination of a water-containing substance mixture; and - thereafter, depending on a result of the examination, a care step is performed.
[0132] Der Pflegeschritt kann ein Düngen des Wachstumssubstrates umfassen.The grooming step may include fertilizing the growth substrate.
[0133] Die beschriebenen Verfahren können Teil eines Verfahrens zur Pflege von auf einem Wachstumssubstrat wachsenden Pflanzen sein. Ein solches Verfahren zur Pflege von auf einem Wachstumssubstrat wachsenden Pflanzen kann umfassen: - eine Untersuchung eines als Wachstumssubstrat für Pflanzen ausgebildeten wasserhaltigen Stoffgemisches gemäss einem der hierin beschriebenen Verfahren zur in-situ-Untersuchung eines wasserhaltigen Stoffgemisches; und - danach, das Durchführen eines Pflegeschrittes in Abhängigkeit von einem Ergebnis der Untersuchung, wie beispielsweise von einem gemessen Düngergehalt.The described methods can be part of a method for the care of plants growing on a growth substrate. Such a method for the care of plants growing on a growth substrate may comprise: an examination of a water-containing substance mixture formed as a growth substrate for plants according to one of the methods described herein for the in situ examination of a water-containing substance mixture; and - thereafter, performing a care step depending on a result of the examination, such as a measured fertilizer content.
[0134] Der Pflegeschritt kann beispielsweise ein Düngen des Wachstumssubstrates umfassen.The grooming step may include, for example, fertilizing the growth substrate.
[0135] Der Pflegeschritt kann ein Spülen des Wachstumssubstrates umfassen, insbesondere wobei das Spülen zur Regulierung, insbesondere Verringerung, des Salzgehaltes, beispielsweise des Steinsalzgehaltes (NaCI), des Wachstumssubstrates geeignet ist.The care step may comprise rinsing the growth substrate, in particular wherein the rinsing is suitable for the regulation, in particular reduction, of the salt content, for example of the rock salt content (NaCl), of the growth substrate.
[0136] In einer Variante kann der Pflegeschritt abhängig von dem Ergebnis der Untersuchung automatisch ausgelöst und/oder durchgeführt werden.In a variant, the care step can be automatically triggered and / or performed depending on the result of the examination.
[0137] In einem Ausführungsbeispiel wird ein Parameter des Pflegeschrittes abhängig von dem Ergebnis der Untersuchung gewählt, beispielsweise automatisch eingestellt. Zum Beispiel kann eine Menge zugesetzten Düngers davon abhängig gewählt werden, wieviel Dünger mittels des Untersuchungsverfahrens und/oder mittels der Vorrichtung in dem im Akkumulationskörper aufgenommenen Wassers nachgewiesen wurde.In one embodiment, a parameter of the care step is selected depending on the result of the examination, for example set automatically. For example, an amount of added fertilizer can be selected depending on how much fertilizer has been detected by means of the examination method and / or by means of the device in the water absorbed in the accumulation body.
[0138] Das Verfahren zur Pflege von auf einem Wachstumssubstrat wachsenden Pflanzen kann die Verwendung einer zuvor beschriebenen Vorrichtung zur in-situ-Untersuchung eines wasserhaltigen Stoffgemisches oder zuvor beschriebenen Kombination einer solchen mit einer Auswertungseinheit umfassen.The method of cultivating plants growing on a growth substrate may comprise the use of a previously described apparatus for in situ assay of a hydrous substance mixture or a combination thereof described above with an evaluation unit.
[0139] Weiter beschreiben wir die Verwendung eines Akkumulationskörpers, welcher zur Aufnahme von Wasser eines wasserhaltigen Stoffgemisches geeignet ist, zur in-situ-Untersuchung eines wasserhaltigen Stoffgemisches, wobei bei der Untersuchung von einem oder mehrere innerhalb des Akkumulationskörpers angeordneten Messfühler eine Eigenschaft des innerhalb des Akkumulationskörpers aufgenommenen Wassers bestimmt wird. Diese Verwendung kann zum Beispiel die hierin beschriebenen Akkumulationskörper betreffen.We further describe the use of an accumulation body, which is suitable for receiving water of a water-containing substance mixture for in-situ examination of a water-containing substance mixture, wherein in the investigation of one or more disposed within the accumulation body sensor has a property within the Accumulation body recorded water is determined. This use may, for example, relate to the accumulation bodies described herein.
[0140] Die Eigenschaft kann mindestens eine von einer Temperatur verschiedene Eigenschaft des innerhalb des Akkumulationskörpers aufgenommenen Wassers betreffen.The property may relate to at least one non-temperature property of the water received within the accumulation body.
[0141] Die Untersuchung kann mindestens eine von einem Wassergehalt des Stoffgemisches verschiedene Eigenschaft des Stoffgemisches betreffen.The investigation may relate to at least one property of the substance mixture which is different from a water content of the substance mixture.
[0142] Die Untersuchung mindestens eine der bereits beschriebenen Eigenschaft und/oder Grössen umfassen.The examination comprises at least one of the properties and / or sizes already described.
[0143] Ein Aufnahmevermögen und/oder eine Saugfähigkeit des Akkumulationskörpers kann je nach Einsatzzweck und/ oder Einsatzort gewählt werden.A capacity and / or an absorbency of the accumulation body can be selected depending on the purpose and / or site of use.
[0144] Das Material des Akkumulationskörpers kann je nach Einsatzzweck und/oder Einsatzort angepasst werden. Zum Beispiel könnte der Akkumulationskörper ein faserhaltiges Material aufweisen, und die Faserdichte je nach Einsatzzweck und/oder Einsatzort angepasst werden.The material of the accumulation body can be adjusted depending on the purpose and / or place of use. For example, the accumulation body could comprise a fibrous material and the fiber density adjusted according to the purpose and / or location of use.
[0145] In einem agrarwirtschaftlichen Szenario kann der Akkumulationskörper je nach Beschaffenheit des wasserhaltigen Stoffgemisches bzw. Wachstumssubstrates ausgewählt werden: Für sehr feuchte Wachstumssubstrate kann ein Akkumulationskörper mit wenig Saugkraft verwendet werden; für trockenere Wachstumssubstrate kann ein Akkumulationskörper mit stärkerer Saugkraft verwendet werden.In an agricultural scenario, the accumulation body can be selected depending on the nature of the water-containing substance or growth substrate: For very moist growth substrates, a low-suction accumulation body can be used; for drier growth substrates, a more absorbent absorbent body can be used.
[0146] Weitere Ausführungsformen und Vorteile gehen aus den abhängigen Patentansprüchen und den Figuren hervor.Further embodiments and advantages emerge from the dependent claims and the figures.
[0147] Im Folgenden wird der Erfindungsgegenstand anhand von Ausführungsbeispielen und den beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen schematisch:In the following, the subject invention will be explained in more detail with reference to embodiments and the accompanying drawings. They show schematically:
Fig. 1 eine Vorrichtung zur in-situ-Untersuchung eines wasserhaltigen Stoffgemisches mit einem Messfühler,1 shows a device for in-situ examination of a water-containing substance mixture with a sensor,
Fig. 2 eine Vorrichtung zur in-situ-Untersuchung eines wasserhaltigen Stoffgemisches mit zwei Messfühlern,2 shows a device for the in situ examination of a water-containing substance mixture with two sensors,
Fig. 3 eine Vorrichtung zur in-situ-Untersuchung eines wasserhaltigen Stoffgemisches mit drei Messfühlern,3 shows a device for the in situ examination of a water-containing substance mixture with three sensors,
Fig. 4 eine Vorrichtung zur in-situ-Untersuchung eines wasserhaltigen Stoffgemisches mit einem äusseren Bereich, der sich von einem inneren Bereich in mindestens einer Materialeigenschaft unterscheidet,4 shows a device for the in-situ examination of a water-containing substance mixture with an outer region, which differs from an inner region in at least one material property,
Fig. 5 eine Vorrichtung zur in-situ-Untersuchung eines wasserhaltigen Stoffgemisches mit drei Messfühlern,5 shows a device for the in-situ examination of a water-containing substance mixture with three sensors,
Fig. 6 eine Kombination aus einer zuvor gezeigten Vorrichtung mit einer Auswertungseinheit, welche miteinander drahtlos verbunden sind.Fig. 6 shows a combination of a previously shown device with an evaluation unit, which are wirelessly connected to each other.
[0148] Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche oder gleichwirkende Teile mit gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen. Für das Verständnis der Erfindung nicht wesentliche Teile sind zum Teil nicht dargestellt. Die beschriebenenBasically, the same or equivalent parts are provided with the same or similar reference numerals in the figures. For the understanding of the invention non-essential parts are not shown in part. The described
Ausführungsbeispiele stehen beispielhaft für den Erfindungsgegenstand oder dienen seiner Erläuterung und haben keine beschränkende Wirkung.Embodiments are exemplary of the subject invention or serve its explanation and have no limiting effect.
[0149] Die weiter oben und im Folgenden aufgeführten Alternativen und/oder zusätzlichen Merkmale sind optional und untereinander sowie mit den in der sonstigen Beschreibung dargestellten Ausführungsbeispielen beliebig kombinierbar.The alternatives listed above and below and / or additional features are optional and can be combined as desired with one another and with the exemplary embodiments shown in the other description.
[0150] Fig. 1 zeigt im Querschnitt eine Vorrichtung 1 zur in-situ-Untersuchung eines wasserhaltigen Stoffgemisches 2. Die Vorrichtung weist auf: - einen Akkumulationskörper 10 zur Aufnahme von Wasser des Stoffgemisches; und - mindestens einen innerhalb des Akkumulationskörpers 10 angeordneten Messfühler 20 zur Bestimmung einer Eigenschaft des in dem Akkumulationskörper 10 aufgenommenen Wassers.1 shows in cross-section a device 1 for the in situ examination of a water-containing substance mixture 2. The device comprises: an accumulation body 10 for receiving water of the substance mixture; and at least one sensor 20 arranged inside the accumulation body 10 for determining a property of the water received in the accumulation body 10.
[0151] In dem gezeigten Beispiel ist lediglich ein Messfühler 20 gezeigt. Die Vorrichtung 1 ist in einem wasserhaltigen Stoffgemisch 2 eingebettet dargestellt. Ein solches wasserhaltiges Stoffgemisch 2 kann zum Beispiel ein Wachstumssubstrat für Pflanzen sein.In the example shown, only one sensor 20 is shown. The device 1 is shown embedded in a water-containing substance mixture 2. Such a hydrous substance mixture 2 may be, for example, a growth substrate for plants.
[0152] Der Akkumulationskörper 10 ist so ausgebildet, dass Wasser aus dem wasserhaltigen Stoffgemisch 2 darin aufgenommen werden kann. Zum Beispiel kann der Akkumulationskörper 10 hygroskopisch ausgebildet sein. Er kann dazu ausgebildet sein, Feuchtigkeit aus der Umgebung zu binden.The accumulation body 10 is formed so that water from the hydrous substance mixture 2 can be accommodated therein. For example, the accumulation body 10 may be formed hygroscopic. He may be trained to bind moisture from the environment.
[0153] Der Messfühler 20 ist so angeordnet, dass er eine Eigenschaft des in dem Akkumulationskörper 10 aufgenommenen Wassers bestimmen kann. Aus der erfassten Eigenschaft des in dem Akkumulationskörper aufgenommenen Wassers kann auf eine Eigenschaft des wasserhaltigen Stoffgemisches 2 geschlossen werden.The sensor 20 is arranged so that it can determine a property of the water accommodated in the accumulation body 10. From the detected property of the water absorbed in the accumulation body, a property of the water-containing substance mixture 2 can be deduced.
[0154] Eine interessante Anwendung der Vorrichtung 1 ist die Messung physikalischer und/oder chemischer Eigenschaften von Wachstumssubstraten für Pflanzen, wie z.B. der Nährstoff- oder der Salzgehalt des Wachstumssubstrats. Agrarwirtschaftliche Wachstumssubstrate sind oft inhomogen ausgebildet, wodurch eine Analyse und insbesondere eine in-si-tu-Analyse nur schwer möglich sind. Die beschriebene Vorrichtung 1 erlaubt es, das Wachstumssubstrat in-situ auf relativ einfache Weise zu untersuchen, indem Wasser aus dem Wachstumssubstrat in dem Akkumulationskörper 10 aufgenommen wird und durch eine oder mehrere Messfühler 20 untersucht wird. Das Wissen um die in dem Wasser gelösten Stoffe lassen Rückschlüsse auf den Zustand des Wachstumssubstrates zu. Diese in-situ erhobenen Daten erlauben es, optimale Zeitpunkte für Pflegeschritte wie Düngen oder Spülen des Wachstumssubstrates zu bestimmen. Eine Verzögerung durch eine Probenentnahme und ein anschliessendes Untersuchen der Probe fern ab der Mess-Stelle entfällt. In einem automatisierten Kontext kann es die Vorrichtung 1 erlauben, einen solchen Pflegeschritt automatisch durchzuführen.An interesting application of the device 1 is the measurement of physical and / or chemical properties of growth substrates for plants, e.g. the nutrient or salinity of the growth substrate. Agricultural growth substrates are often inhomogeneous, making analysis and, in particular, in-si-tu analysis difficult. The apparatus 1 described makes it possible to examine the growth substrate in situ in a relatively simple manner by taking water from the growth substrate in the accumulation body 10 and examining it by means of one or more measuring probes 20. The knowledge of the substances dissolved in the water allow conclusions about the state of the growth substrate. These in situ collected data allow to determine optimal times for maintenance steps such as fertilizing or rinsing the growth substrate. There is no delay due to sampling and subsequent examination of the sample far away from the measuring point. In an automated context, it may allow the device 1 to automatically perform such a care step.
[0155] In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Sie entspricht weitgehend der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform, ausser, dass die Vorrichtung 1 in dem hier gezeigten Beispiel zwei Messfühler 20 umfasst.FIG. 2 shows a further embodiment of the invention. It largely corresponds to the embodiment shown in FIG. 1, except that the device 1 in the example shown here comprises two sensors 20.
[0156] Zwei Messfühler 20 können es erlauben, zwei unterschiedliche Grössen zu erfassen. Dadurch kann es möglich sein, zwei Eigenschaften des in dem Akkumulationskörper 10 aufgenommenen Wassers bestimmen. Die beiden Eigenschaften können zum Beispiel als unabhängige Eigenschaften ausgegeben werden und/oder zum Schliessen auf eine andere Eigenschaft kombiniert werden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass eine erste erfasste Eigenschaft genutzt wird, um eine zweite erfasste Eigenschaft zu korrigieren. Wenn zum Beispiel eine grundsätzlich temperaturabhängige Grösse gemessen wird, z.B. eine elektrische Leitfähigkeit des Wassers, kann zusätzlich noch die Temperatur des Wassers bestimmt werden, so dass durch die Kombination der Messwerte ein korrekter (temperaturkorrigierter) Wert der Grösse, zum Beispiel eine korrekte (temperaturkorrigierte) elektrische Leitfähigkeit, bestimmt werden kann.Two probes 20 may allow to detect two different magnitudes. As a result, it may be possible to determine two properties of the water received in the accumulation body 10. For example, the two properties may be output as independent properties and / or combined for closure to another property. Another possibility is that a first detected property is used to correct a second detected property. For example, if a generally temperature-dependent quantity is measured, e.g. an electrical conductivity of the water, the temperature of the water can additionally be determined, so that a correct (temperature-corrected) value of the size, for example a correct (temperature-corrected) electrical conductivity, can be determined by the combination of the measured values.
[0157] In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Sie entspricht weitgehend der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform, ausser, dass die Vorrichtung 1 in dem hier gezeigten Beispiel drei Messfühler 20 umfasst.FIG. 3 shows a further embodiment of the invention. It largely corresponds to the embodiment shown in FIG. 1, except that the device 1 in the example shown here comprises three sensors 20.
[0158] In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Sie entspricht weitgehend der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform (mit einem oder mehreren Messfühlern). In dem in Fig. 4 gezeigten Beispiel weist der Akkumulationskörper 10 einen äusseren Bereich 11 und einen inneren Bereich 12 auf, wobei der äussere Bereich 11 den inneren Bereich 12 umgibt.FIG. 4 shows a further embodiment of the invention. It largely corresponds to the embodiment shown in FIG. 1 (with one or more sensors). In the example shown in FIG. 4, the accumulation body 10 has an outer region 11 and an inner region 12, wherein the outer region 11 surrounds the inner region 12.
[0159] Die beiden Bereiche können unterschiedliche Materialeigenschaften haben. Zum Beispiel kann der äussere Bereich 11 eine höhere Materialdichte aufweisen. Dadurch kann der äussere Bereich 11 zum Filtern von in den Akkumulationskörper 10 eindringenden Wasser eingerichtet sein, wodurch zum Beispiel Schwebeteile aus dem Wasser gefiltert werden können, bevor das Wasser die Messfühler 20 erreicht.The two regions can have different material properties. For example, the outer region 11 may have a higher material density. Thereby, the outer region 11 can be arranged to filter water entering the accumulation body 10, whereby, for example, suspended particles can be filtered out of the water before the water reaches the measuring sensors 20.
[0160] In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Sie entspricht weitgehend der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform.FIG. 5 shows a further embodiment of the invention. It largely corresponds to the embodiment shown in Fig. 3.
[0161] Auch in dem in Fig. 5 gezeigten Beispiel weist die Vorrichtung 1 drei Messfühler 20 auf: - einen erste Messfühler aufweisend ein Elektrodenpaar 21, - einen zweiten Messfühler aufweisend einen lonen-sensitiven Messfühler ionensensitiver Messfühler 24, sowie - einen dritten Messfühler aufweisend einen Temperatur-Sensor 23.Also in the example shown in Fig. 5, the device 1 comprises three sensors 20: a first sensor having an electrode pair 21, a second sensor comprising an ion-sensitive sensor ion-sensitive sensor 24, and a third sensor a temperature sensor 23.
Claims (76)
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| CH00847/17A CH712184A1 (en) | 2017-06-28 | 2017-06-28 | Apparatus and method for in-situ investigation of the fertilizer content of plant growth substrates. |
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| WO2009157755A2 (en) * | 2008-06-27 | 2009-12-30 | Mimos Berhad | Soil sensor |
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040145379A1 (en) * | 2002-12-16 | 2004-07-29 | Peter Buss | Soil matric potential and salinity measurement apparatus and method of use |
| WO2009157755A2 (en) * | 2008-06-27 | 2009-12-30 | Mimos Berhad | Soil sensor |
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