ในการปลูกพืชหรือทำการเกษตรเพื่อให้เกิดประสิทธิภาพและ ประสิทธิผลนั้น นอกจากจะต้องพิจารณาคุณภาพของดินทางด้านชีวะและเคมี (biological and chemical properties) เช่น สารอินทรีย์หรือปุ๋ยที่มีอยู่ในดินแล้ว ยังมีความจำเป็นต้องพิจารณาคุณสมบัติของดินทางด้านกายภาพ (physical properties) อีกด้วย เพราะเป็นสิ่งสำคัญอีกด้านที่จะกำหนดการเจริญเติบโตของพืชและการให้ผลผลิต ที่ดีในที่สุด

ปัญหาทางกายภาพที่สำคัญซึ่งนักวิชาการเกษตรได้ชี้ให้เห็นคือ ปัญหาดินดาน (compact soil) ซึ่งคือดินที่ถูกบดอัดแน่นโดยการไถพรวนหรือด้วยเครื่องจักรกลการเกษตรชนิด หนักอย่างต่อเนื่องเป็นเวลาหลายปี ดังที่พบอยู่ในประเทศไทยขณะนี้ ซึ่งชั้นดินดานจะอยู่ที่ความลึกประมาณ 40-50 เซนติเมตร โดยดินดานจะเป็นปัญหาต่อการปลูกพืชหลายชนิดโดยเฉพาะพืชไร่ เช่น อ้อย มันสำปะหลัง เป็นต้น โดยปัญหาที่พบคือ ในฤดูฝนเมื่อมีฝนตกน้ำจะซึมลงไปในดินชั้นล่างไม่ได้เนื่องจากมีดินดานมากั้น และในฤดูแล้งดินดานจะกั้นมิให้ความชื้นที่อยู่ข้างล่างขึ้นมาถึงรากพืช ทำให้พืชขาดน้ำและตายได้ในที่สุด วิธีการแก้ไขคือต้องมีการไถระเบิดดินดาน

อย่างไรก็ตามการตรวจสอบดินดานซึ่งอยู่ลึก 40-50 เซนติเมตร ต้องมีการขุดเพื่อตรวจหาความหนาแน่นของดินโดยถ้ามีความหนาแน่นเกินกว่า 1.6 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร แสดงว่ามีชั้นดินดานเกิดขึ้น ซึ่งเป็นปัญหาที่เกษตรกรไทยส่วนใหญ่ไม่คำนึงถึงเพราะดินดานเป็นสิ่งที่มอง ไม่เห็น (อ้างอิงจาก “ดินดาน ปัญหาที่ไม่ควรมองข้าม” หนังสือพิมพ์เดลินิวส์ วันที่ 21 มกราคม 2552)

ในโครงการนี้จึงขอเสนอโครงการจัดทำ ต้นแบบหัวเซนเซอร์ด้วยคลื่นวิทยุแบบอัลตราไวด์แบนด์ สำหรับวิเคราะห์ชั้นดินเพื่อหาชั้นดินดานโดยไม่จำเป็นต้องขุดดิน ซึ่งจะช่วยให้เกษตรกรสามารถตรวจหาชั้นดินดานได้ง่ายและรวดเร็วยิ่งขึ้น ทำให้สามารถตรวจหาปัญหาของดินซึ่งใช้ทำการเกษตร สำหรับที่ดินที่จัดเตรียมใหม่และที่ดินซึ่งใช้เพาะปลูกต่อเนื่องมาเป็นเวลา หลายปี ส่งผลให้สามารถระบุปัญหาดินดานและแก้ไขปัญหาทางกายภาพได้อย่างมีประสิทธิภาพ ยิ่งขึ้น และสามารถนำไปประยุกต์ใช้ในการประมาณปริมาณน้ำในผิวดินได้อีกด้วย

วัตถุ ประสงค์ของโครงการ

1. เพื่อวิจัยองค์ความรู้ในการประดิษฐ์ระบบเซนเซอร์วิเคราะห์ชั้นดินดานที่ใช้ เทคโนโลยีสัญญาณอัลตราไวด์แบนด์ ซึ่งต้องใช้ความรู้ด้านวงจรอิเล็กทรอนิกส์ วงจรสัญญาณความถี่สูง สายอากาศ และการประมวลผลดิจิทัล เป็นต้น

2. สร้างต้นแบบภาคสนามของระบบเซนเซอร์ดังกล่าวเพื่อนำไปประยุกต์ใช้ในการเกษตร โดยเฉพาะการตรวจหาชั้นดินดาน ซึ่งจะเป็นรากฐานให้กับการนำไปประยุกต์ใช้ในอนาคตในด้านอื่น ๆ เช่น การสำรวจธรณีวิทยา การสำรวจโครงสร้างสิ่งก่อสร้างประเภทคอนกรีต การสำรวจสาธารณูปโภคเช่น ท่อน้ำและสายเคเบิลใต้ดิน การตรวจสอบสภาพถนนและโครงสร้างสะพาน และด้านความมั่นคงปลอดภัย เช่นตรวจจับหลุมฝังระเบิดใต้ถนน และหาวัตถุที่ฝังอยู่ใต้ดิน

3. พัฒนาบุคลากรที่มีความรู้ความเชี่ยวชาญในเทคโนโลยีสัญญาณอัลตราไวด์แบนด์และ วิทยาการขั้นสูงในสาขาที่เกี่ยวข้องกับโครงการนี้

4. สร้างโอกาสทางธุรกิจเฉพาะทางในอนาคต เมื่อมีอุปกรณ์ที่สามารถต่อยอดเป็นเครื่องมือสำรวจแบบที่ไม่ต้องทำการขุด เช่น การให้บริการสำรวจโครงสร้างสิ่งปลูกสร้างด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เป็นต้น

บท คัดย่อ

การ วิเคราะห์ชั้นดินดานใต้ผิวดินโดยไม่ต้องทำการขุดพื้นดิน เป็นความสามารถหนึ่งที่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการทำการเกษตร และวิเคราะห์ทางด้านธรณีวิทยา ซึ่งโครงการนี้เสนอการทำวิจัย พัฒนาและสร้างต้นแบบเซนเซอร์วิเคราะห์ดินดานโดยใช้สัญญาณอัลตราไวด์แบนด์ เป็นสัญญาณเซ็นเซอร์ระยะใกล้ โดยมีเป้าหมายอันดับแรกเพื่อใช้ในการวิเคราะห์ความลึกของชั้นดินดาน เพื่อความสะดวกในการวิเคราะห์พื้นที่ ที่เหมาะสมเพื่อทำการเกษตรกรรมซึ่งเป็นอุตสาหกรรมหลักของประเทศไทย ทั้งนี้การบรรลุเป้าหมายในโครงการนี้จำเป็นต้องใช้องค์ความรู้ใหม่ที่เกิด จากการผสมผสานความรู้ทางด้านเทคโนโลยีคลื่นวิทยุไมโครเวฟ ความรู้ทางด้านการออกแบบสมองกลฝังตัวที่มีประสิทธิภาพสูงเพื่อใช้ในการ วิเคราะห์และประมวลผลสัญญาณดิจิทัล และซอฟต์แวร์อัลกอริทึมสำหรับการแยกแยะชั้นดินผ่านการวิเคราะห์สัญญาณสะท้อน ของคลื่นอัลตราไวด์แบนด์ คุณสมบัติของเครื่องมือดังกล่าวต้องมีราคาไม่แพง สามารถใช้งานได้ง่าย และสามารถเคลื่อนย้ายได้สะดวก โจทย์วิจัยที่สำคัญคือการทำความเข้าใจกับสัญญาณอัลตราไวด์แบนด์ซึ่งสะท้อน และลดทอนจากชั้นดินดานและวัตถุชนิดต่าง ๆ และอัลกอริทึมในการประมวลผลภาพจากสัญญาณสะท้อน

ระยะ เวลาดำเนินโครงการ : 7 มีนาคม พ.ศ.2554 ถึง 6 มีนาคม พ.ศ.2555

คณะผู้ วิจัย
หัวหน้าโครงการ :     นายกมล เขมะรังษี
ผู้ร่วมวิจัย :