SBIR Phase I: Water potential probe for real-time, spatially resolved measurements of water potential in precision agriculture

SBIR 第一阶段:水势探测器,用于精准农业中水势的实时、空间分辨测量

基本信息

  • 批准号:
    1721708
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 22.48万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2017-06-01 至 2018-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This Small Business Innovation Research Phase I project will provide farmers with water status measurements that are unprecedented with respect to spatial and temporal resolution, cost, and ease-of-use. In a first market - precision agriculture - the hardware and associated services will provide an invaluable guide to agronomic practice, from site selection and the definition of cropping strategies, to the management of irrigation, and through to the timing of harvest. Domestically, water sensing for precision agriculture represents a potential market of $1 billion. The technology and methods developed under this award will create value for the customer by reducing the cost of inputs (water), by maximizing product yield and quality, and by improving reliability. The technology developed under this program will be ready for beta-testing and initial sales. Further, it will provide a foundation for the development of a suite of services tailored to support the decision-making of the customer with respect to water management. On a societal level, this technology will help customers improve food security, manage water resources with respect to both consumption and pollution, minimize the impacts of weather and climate variability, and improve the economics of their businesses and regions. The intellectual merit of this project leverages a laboratory breakthrough: the ability to manipulate liquid water at negative pressure as plants do to form a sensor of drought stress. This biomimetic approach builds on a series of innovations in material science, microfabrication, and micro and nano-fluidic design by the investigators. This project will address outstanding design and manufacturing challenges to optimize the sensor for use across all agricultural contexts. The key advances relate to microelectromechanical design and the engineering of nano-structured materials within an integrated sensing platform. Additional challenges that will be addressed relate to understanding the physics of water transfer and uptake from soils in order to define best practice in the evaluation of water stress for irrigation management. Successful completion of these tasks will allow for commercialization of the sensor and build a foundation for continued innovation in tools and services for water management in agriculture and other markets. The new tools and understanding generated under this award will also support developments in plant science, ecophysiology, geotechnical engineering, and industrial processes related to food, advanced materials, and biotechnology.
这个小企业创新研究第一阶段项目将为农民提供在空间和时间分辨率、成本和易用性方面前所未有的水状况测量。在第一个市场——精准农业——硬件和相关服务将为农艺实践提供宝贵的指导,从地点选择和种植策略的定义,到灌溉管理,一直到收获时间。在国内,精准农业的水传感代表着 10 亿美元的潜在市场。该奖项开发的技术和方法将通过降低投入成本(水)、最大限度地提高产品产量和质量以及提高可靠性来为客户创造价值。根据该计划开发的技术将准备进行 beta 测试和首次销售。此外,它将为开发一套定制服务奠定基础,以支持客户在水管理方面的决策。在社会层面上,该技术将帮助客户改善粮食安全,管理水资源的消耗和污染,最大限度地减少天气和气候变化的影响,并改善其企业和地区的经济。该项目的智力优势利用了实验室的突破:能够像植物一样在负压下操纵液态水以形成干旱胁迫传感器。这种仿生方法建立在研究人员在材料科学、微加工以及微纳米流体设计方面的一系列创新之上。该项目将解决突出的设计和制造挑战,以优化传感器以在所有农业环境中使用。关键进展涉及集成传感平台内的微机电设计和纳米结构材料工程。将解决的其他挑战涉及了解水传输和土壤吸收的物理原理,以便确定评估灌溉管理水压力的最佳实践。这些任务的成功完成将使传感器实现商业化,并为农业和其他市场水管理工具和服务的持续创新奠定基础。该奖项产生的新工具和理解还将支持植物科学、生态生理学、岩土工程以及与食品、先进材料和生物技术相关的工业流程的发展。

项目成果

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