智能农业需要高效且可扩展的关键土壤参数传感。尽管最近的无线传感系统提供了低成本的替代方案,但主动设计依赖于有电源的地下组件,可能存在不稳定和污染风险,而被动无电池方法则存在精度有限的缺陷,并通常只限于水分检测。本文提出了SoilNutri,这是一种完全被动且无电池的超表面胶囊,能够同时高精度监测土壤水分和氮浓度。该系统采用了互补分裂环(CSR)超表面,与一个三明治结构的胶囊集成,提供电磁隔离并与周围土壤稳定耦合。一个轻量级的双阶段土壤-元变量自编码框架重建土壤失真反射光谱,并从共享的潜在表征中共同预测水分和氮。广泛的实验室和现场实验展示了在不同土壤类型、深度和季节条件下,高精度水分估计的平均绝对误差为0.64%,而氮的ppm级预测则在5.14 ppm MAE。每单位成本低于1美元以及可重复使用的封装设计,使SoilNutri成为可扩展、可持续且具有物理可解释性的解决方案,适用于下一代智能农业的多营养、原位土壤监测。
王等(Mon,)研究了这个问题。