Testování vlhkostních senzorů TMS4 TOMST na lesní půdě v lokalitě Amálie

Martin Wilczek

Bachelor's thesis

Testing of soil moisture sensors TMS4 TOMST in the forest soil at the Amálie locality

Abstract:

Voda v půdě je podstatným prvkem, na který je vázaný téměř všechen suchozemský život. Je tedy důležité dokázat co nejpřesněji monitorovat vlhkost půdy. Proto se bakalářská práce zabývá kalibrací a validací senzorů TMS4 od firmy TOMST, které se v současnosti často používají pro monitoring půdní vlhkosti. Senzory měří relativní permitivitu metodou TDT. Cílem práce bylo především zpřesnit a následně ověřit kalibraci TMS4 na lesní půdě v lokalitě Amálie, kde jsou tato čidla osazena a monitorují půdní vlhkost v rámci projektu „Chytrá krajina“. Kalibrace probíhala v laboratoři FŽP ČZU půdách odebraných pod porosty smrku, modřínu a buku. Z těchto půd byly také odebrány neporušené půdní vzorky, ze kterých byly získány referenční objemové vlhkosti pro následující validaci. Výsledky ukázaly velké rozdíly mezi laboratorní kalibrací a univerzální kalibrací od výrobce na základě půdního druhu. Validace pomocí neporušených vzorků nepotvrdila, že námi provedená laboratorní kalibrace na půdě ze zájmové lokality budou přesnější než univerzální kalibrace od výrobce. Ve třech ze čtyř případů byla nejpřesnější kalibrace od výrobce, kde rozdíly od referenčních vzorků objemové vlhkosti se pohybovaly v rozmezí 0,04 až 0,09. Laboratorní kalibrace pouze na organickou část půdy byla velice nepřesná a dosahovala rozdílu až 0,18 objemové vlhkosti. Pouze v jednom ze čtyř případů byla nejpřesnější laboratorní kalibrace. Vysoké rozdíly mezi kalibracemi a validací mohly být způsobeny vysokou heterogenitou lesní půdy, náročným a méně reprezentativním odběrem neporušených vzorků pro validaci a odlišným chováním laboratorně upravené porušené lesní půdy použité pro kalibraci od neporušené půdy osazené senzory TMS4

Abstract:

Soil water is an indispensable element to which almost all terrestrial life is tied. It is therefore important to be able to monitor soil moisture as accurately as possible. This bachelor thesis discusses calibration and validation of TMS4 sensors from TOMST, witch are often used to monitor soil moisture. The sensors measure relative permittivity by the TDT method. The aim of this work was mainly to improve and verify calibration of TMS4 sensors on the forest soil from the locality of Amálie, where these sensors are installed and monitor soil moisture within the project "Chytrá krajina" (Smart landscape). The calibration took place in FŽP ČZU labs on soil taken from the locality of interest, namely soil from spruce, larch and beech growth. Reference samples were taken from the locality, from which the reference soil moisture was obtained for the following validation. The results showed large differences between laboratory calibration and universal calibration from the manufacturer based on soil type. The validation did not confirm that calibrations performed by us on the soil will be more accurate than universal calibrations from the manufacturer. In three of the four cases, the most accurate calibration was from the manufacturer, where the differences from the reference volumetric moisture samples ranged from 0,04 to 0,09. Laboratory calibration on the organic part of the soil was very inaccurate and reached a difference of up to 0.18 volumetric moisture. In one of the four cases, laboratory calibration was the most accurate. The high differences between calibrations and validation could be due to high forest soil heterogeneity, demanding and less representative intact sampling for validation and different behavior of laboratory treated disturbed forest soil used for calibration from intact soil equipped with TMS4 sensors.

Keywords

Dielektrická konstanta, kalibrace vlhkostních senzorů, validace na lesní půdě, elektrické metody, relativní permitivita

Keywords

Dielectric constant, calibration of soil moisture sensors, validation on forest soil, electrical methods, relative permittivity

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 31. 3. 2022

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Lukáš Jačka, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Environmental Sciences

Bachelor programme / field:
Landscaping / Water management