В почвоведении всегда была потребность в быстрой и точной оценке состояния грунта в отношении условий проникновения в нее корней растений и сельскохозяйственных орудий. Поэтому было предложено понятие сопротивление пенетрации почвы, определяемое как сопротивление грунта внедрению в нее металлического зонда конусообразной или цилиндрической формы небольшого диаметра.
Определение степени сопротивления почвы проникновению позволяет оценить несущую способность почвы (при прохождении различных инженерных работ), а также легкость с которой корни растений смогут прорастать в почву (исследования в области сельского хозяйства). Степень сопротивления проникновению - величина физическая, зависящая от таких параметров, как структура, влажность, плотность почвы, связь между минеральными частицами. Определение данной величины требует проведения многочисленных измерений [1].
Определение сопротивления пенетрации проводят специальным прибором - пенетрометром. Электронный пенетрометр в совокупности с даталоггером позволяет с легкостью решить поставленную задачу по сбору, хранению и обработке полученной во время измерений информации.
Пенетрологгер - это универсальный прибор для измерения уровня сопротивления почвы к проникновению в полевых условиях. Пенетрологгер позволяет послойно измерить сопротивление почвы проникновению. В самом упрощенном виде прибор представляет собой силовой датчик, даталоггер, зонд, конус и ультразвуковую систему измерения глубины.
Уровень сопротивления пенетрации почвы в большой степени зависит от скорости проникновения и размеров конуса (слишком быстрое введение с резкими рывками приводит к получению недостоверных результатов).
Путем прикладывания усилий равномерно на обе ручки рукоятки прибор вводится в почву строго вертикально. Данные, полученные в процессе измерения, сохраняются в памяти прибора.
Пенетрологгер может применяться как в сельском хозяйстве, так и в секторе гражданского строительства:
- общие исследования почвоведения;
- проверка пригодности почвы для сельского хозяйства;
- исследование (ожидаемых) условий выращивания растений;
- обнаружение уплотненных (возможно, непроницаемых) слоев ниже глубины вспашки;
- исследование плохих условий роста, например, деревьев в городе или в парках;
- проверка пригодности грунтов для перевозки транспортных средств или пешеходов.
Все существующие пенетрометры делятся на механические и электронные. Механические имеют низкую стоимость и не способны записывать данные измерений, электронные в свою очередь стоят довольно дорого, либо имеют ограниченный функционал.
Для снижения стоимости на производство данного измерительного устройства было принято решение разделить логику работы между пенетрометром и приложением на андроид. Данные фиксируемые пенетрологгером отправляются на смартфон, который в свою очередь отображает их на экране и сохраняет в текстовый файл.
Таким образом целью выпускной квалификационной работы является разработка мобильного приложения для получения и визуализации данных пенетрологгера.
Сельское хозяйство - одна из наиболее устойчивых отраслей экономики. Объемы производства напрямую зависят от условий произрастания растений. Исследования с использованием пенетрологгера позволяют увидеть общую картину плотности почвы на основании которой может быть принято решение о дополнительной обработке почвы глубокорыхлителями.
В ходе выполнения выпускной квалификационной работы бакалавра был разработано мобильное приложение для получения и визуализации данных пенетрологгера. Для передачи данных используется технология Bluetooth Low Energy, наиболее существенным преимуществом которой является низкое потребление энергии.
Для взаимодействия с устройством была выбрана библиотека RxAndroidBLE. Данная библиотека предоставляет удобный интерфейс для подключения, приема и передачи данных по протоколу BLE. Для работы с графиками используется библиотека GraphView.
Приложение осуществляет подключение к пенетрологгеру по Bluetooth Low Energy, получает данные с датчиков веса и расстояния, записывает данные в текстовый файл, и строит графики. Также в программе реализована возможность калибровки тензодатчика.
Изготовленный прототип пенетрологгера был протестирован в полевых условиях.
Таким образом была достигнута цель работы, разработано мобильное приложение для приема и визуализации данных пенетрологгера.
