ญี่ปุ่นพัฒนาเซนเซอร์ติดใต้ใบไม้ ตรวจสอบพืชผลทางการเกษตร

นักพัฒนาญี่ปุ่นพัฒนาเซนเซอร์ติดใต้ใบไม้ วัดสเปกตรัมของแสงที่สะท้อนจากใบไม้ ทำให้ทราบสุขภาพของพืชได้ คาดว่าเหมาะกับการนำไปใช้กับพื้นที่เกษตรขนาดใหญ่

นักพัฒนาจากมหาวิทยาลัยโทโฮกุ ประเทศญี่ปุ่น ได้พัฒนาเซนเซอร์สเปกตรัมแบบใหม่ ใช้ติดใต้ใบไม้ จากนั้นวิเคราะห์แสงที่สะท้อนจากใบไม้ เพื่อตรวจสอบสุขภาพของพืชผลทางการเกษตร

เซนเซอร์ดังกล่าวนี้ถูกออกแบบมาให้ใช้กับ พืชเฝ้าระวัง (Sentinels Plants) ซึ่งหมายถึงพืชบางชนิดที่ถูกปลูกไว้ตามตำแหน่งต่าง ๆ ของแปลงเกษตร เพื่อทำหน้าที่เป็นเหมือนสัญญาณเฝ้าระวัง เช่น ถ้ามีโรค หรือแมลงศัตรูพืช พืชเฝ้าระวังกลุ่มนี้ ก็อาจเหี่ยวเฉาหรือเปลี่ยนสีก่อนพืชอื่น ๆ ในแปลงเกษตร

เซนเซอร์จะประกอบด้วย 2 ส่วน ได้แก่ ส่วนหัวเซนเซอร์ ที่จะติดไว้ด้านล่างของใบพืช เพื่อไม่ให้กีดขวางแสงแดดที่จะตกกระทบใบไม้ หัวเซนเซอร์จะเชื่อมต่อกับ ส่วนของชุดควบคุม ซึ่งประกอบด้วยแบตเตอรี่ลิเทียมไอออน ไมโครโปรเซสเซอร์ เสาอากาศ และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่น ๆ

ในหัวเซนเซอร์จะประกอบไปด้วยไฟ LED 2 ดวง ซึ่งจะส่องแสงเป็นระยะ ๆ เมื่อแสง เมื่อแสงส่องออกไปกระทบใบไม้ มันจะสะท้อนสเปกตรัม (ช่วงความยาวคลื่นหรือความถี่) ที่แตกต่างกันออกมา ระหว่าง LED ทั้ง 2 ดวงจะมีโฟโตไอโอด หรือ เซนเซอร์วัดแสงชนิดหนึ่งที่จะคอยทำหน้าที่ 2 ขั้นตอน

1. วิเคราะห์สเปกตรัมของแสง LED ที่สะท้อนออกมาจากใบไม้

2. หาก LED ปิดอยู่ โฟโตไดโอดก็จะวิเคราะห์แสงของดวงอาทิตย์ที่ส่องผ่านใบไม้

การวิเคราะห์จากโฟโตไดโอดนี้จะทำให้ทราบสีปัจจุบันของใบไม้ ซึ่งเป็นตัวบ่งชี้สุขภาพของพืช จากนั้นข้อมูลที่เซนเซอร์อ่านได้นี้จะได้รับการประมวลผล และถูกส่งไปยังผู้ใช้ผ่านคลาวด์

ญี่ปุ่นพัฒนาเซนเซอร์ติดใต้ใบไม้ ตรวจสอบพืชผลทางการเกษตร ที่มา : Kohzuma and Miyamoto

ทีมวิจัยได้นำเทคโนโลยีนี้ไปทดสอบ โดยติดเซนเซอร์ไว้ใต้ใบเบิร์ชสีทองในสวนทดลองของมหาวิทยาลัยโตเกียว เซนเซอร์จะอ่านค่าทุก ๆ 2 ชั่วโมง เป็นเวลา 2 สัปดาห์ ระหว่างนั้นใบไม้จะเปลี่ยนสีจากสีเขียวเป็นสีเหลืองและสีน้ำตาล

เมื่อทำการวิเคราะห์ค่าที่อ่านได้จากเซนเซอร์ พบว่าค่าที่ได้นั้นใกล้เคียงกับค่าที่วัดโดยเครื่องสเปกโตรมิเตอร์แบบพกพา ซึ่งเป็นอุปกรณ์วัดสเปกตรัมของแสง แต่อย่างไรก็ตาม การใช้เครื่องวัดสเปกโตรมิเตอร์แบบพกพาในการวัดนั้นต้องใช้เวลาและแรงงานมากกว่าเซนเซอร์ ดังนั้นเซนเซอร์จึงอาจเหมาะกับสภาพแวดล้อมทางการเกษตรขนาดใหญ่

ส่วนต้นทุนการผลิตนั้น ทีมนักพัฒนาเผยว่าตัวต้นแบบใช้ต้นทุนต่อชุดอยู่ที่ “ไม่กี่สิบดอลลาร์สหรัฐ (a few tens of dollars)” ซึ่งก็คือหากไม่เกิน 100 ดอลลาร์สหรัฐ ก็จะมีราคาอยู่ที่ไม่เกินชุดละประมาณ 3,500 บาท และเมื่อผลิตจำนวนมากในโรงงาน ราคาต้นทุนก็จะลดน้อยลงด้วย

งานวิจัยนี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Sensing and Bio-Sensing Research ฉบับเดือนธันวาคม 2024