傳感器在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

1、傳感器在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用作者：鐘成潤(rùn) 田彥波劉文學(xué)江瑞隨著現(xiàn)代社會(huì)的不斷進(jìn)步，傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)代文明 發(fā)展的需要，智慧農(nóng)業(yè)逐漸應(yīng)用到全世界的生產(chǎn)中。無(wú)論是利用衛(wèi)星在農(nóng) 業(yè)機(jī)械之間實(shí)現(xiàn)互相通信，還是運(yùn)用IT技術(shù)控制溫室的光照和水分，其目的都是為了提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率，改變傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)方式并且實(shí)行 綠色生產(chǎn)，改善生態(tài)環(huán)境。智慧農(nóng)業(yè)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的深度結(jié)合。業(yè)內(nèi)人士表示，其中最 重要的是傳感器技術(shù)。通過(guò)傳感器，既可以擺脫天氣等自然因素的限制， 實(shí)現(xiàn)田地、大棚、水產(chǎn)和畜牧等領(lǐng)域的遠(yuǎn)程科學(xué)監(jiān)測(cè)，有效降低人力消耗。 還能夠利用科學(xué)分析提高整個(gè)農(nóng)業(yè)抗災(zāi)抗風(fēng)險(xiǎn)的能力，提升農(nóng)業(yè)產(chǎn)率。農(nóng)

2、業(yè)傳感器讓傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)走向了智能化、自動(dòng)化和遠(yuǎn)程控制化的智慧農(nóng) 業(yè)發(fā)展之路。要實(shí)現(xiàn)高水平的設(shè)施農(nóng)業(yè)，涉及到關(guān)鍵技術(shù)中信息獲取手段是最重要的 關(guān)鍵技術(shù)之一。因此，開(kāi)發(fā)性能價(jià)格比高的設(shè)施農(nóng)業(yè)用傳感器是當(dāng)務(wù)之急。 作為傳感器技術(shù)新世紀(jì)的發(fā)展方向，把重視傳感器在設(shè)施農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用是 勢(shì)在必行的，這也是促進(jìn)傳感器產(chǎn)業(yè)化的重途徑之一。農(nóng)業(yè)用傳感器的品種較多，按其檢測(cè)參數(shù)分?jǐn)?shù)，主要有以下幾種：(1) 溫度和濕度：作物的生長(zhǎng)與溫度和濕度有密切關(guān)系，塑料大棚的控 制參數(shù)中，溫度與濕 度檢測(cè)、控制是主要參數(shù)之一。(2) 土壤干燥度：作物生長(zhǎng)需要水份，在設(shè)施農(nóng)業(yè)中如何注水，做到既不影響作物生長(zhǎng)又不浪費(fèi)水資源是至關(guān)重

3、要的題目。土壤干燥度的檢測(cè)，需要用干燥度傳感器。目前較廣泛采用的干燥度傳感器是由負(fù)壓傳感器與陶瓷過(guò)濾管組成的。(3) CO2 :農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育離不開(kāi)光合作用，而光合作用又與C0?2有關(guān)，所以控制 C02的 濃度，有利于作物的生長(zhǎng)發(fā)育。(4) 光照度：設(shè)施農(nóng)業(yè)中，采用栽培治理自動(dòng)化系統(tǒng)其光源完全為人工光，而不用太陽(yáng)光，采用光傳感器來(lái)檢測(cè)和控制光照強(qiáng)度，使作物可以得到均勻一致的光照。(5) 土壤養(yǎng)分：土壤養(yǎng)分依靠于施肥，公道施肥不僅可以進(jìn)步作物產(chǎn)量，而且可以避免過(guò)施 肥而造成不必要的損失。土壤養(yǎng)分的測(cè)定包括土壤有機(jī) 質(zhì)、pH值、氮、磷、鉀以及交換性鈣和鎂的檢測(cè)。土壤養(yǎng)分測(cè)定，廣泛采用離子、生物傳感

4、器。由于設(shè)施農(nóng)業(yè)用傳感器是在系統(tǒng)中發(fā)揮作用，因此傳感器的性能必須符合以下要求：(1) 長(zhǎng)期穩(wěn)定性好 農(nóng)業(yè)設(shè)施用傳感器的使用環(huán)境比產(chǎn)業(yè)更惡劣，如高 溫、高濕。因此傳感 器長(zhǎng)期穩(wěn)定性要更高，需要解決涉及傳感器穩(wěn)定性的 關(guān)鍵技術(shù)包括材料、工藝等。(2) 能適應(yīng)系統(tǒng)要求設(shè)施農(nóng)業(yè)的實(shí)質(zhì)是實(shí)現(xiàn)人為調(diào)節(jié)和控制作物生長(zhǎng)環(huán)境條件，是通過(guò)一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因此傳感器的性能都應(yīng)該與控制系統(tǒng)相適應(yīng)。尤其是傳感器的長(zhǎng)間隔布點(diǎn)、傳感器靈敏度的一致性、傳感器的響應(yīng)時(shí)間等，這樣才能使系統(tǒng)真正做到快速反應(yīng)和調(diào)控環(huán)境的高效工作。(3) 優(yōu)良的性能價(jià)格比由于用量較大，因此必須要求其價(jià)格較低廉，否則難于推廣。另一方面，我國(guó)作為一

5、個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)民數(shù)量占總?cè)丝诘囊话胗杏?，?感器技術(shù)受到了廣大農(nóng)業(yè)工作者的追捧。但我國(guó)的農(nóng)業(yè)傳感器普遍存在故 障率高、工藝粗糙、材料差、壽命短等問(wèn)題，并且農(nóng)用傳感器產(chǎn)業(yè)化程度 底，產(chǎn)品性能不穩(wěn)定，需要經(jīng)常校正，消耗大量人力。因此眾多農(nóng)業(yè)儀器 最終變成了農(nóng)業(yè)中的電子垃圾，近而影響到整個(gè)農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)效率。根據(jù)我國(guó)農(nóng)業(yè)傳感器的生產(chǎn)及使用情況，分析得出主要有以下原因造成了國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)儀器的現(xiàn)狀。首先我國(guó)農(nóng)業(yè)傳感器的相關(guān)企業(yè)良莠不齊，即便大部分傳感器的核心元件依賴(lài)于進(jìn)口，但不少?gòu)S商在外圍線(xiàn)路及封裝上的工藝還是相對(duì)毛糙。其 次國(guó)內(nèi)的溫室大棚行業(yè)總體起步也較晚，農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)又經(jīng)常處于高溫高濕 的環(huán)境，安裝在大棚內(nèi)的

6、傳感器如果封裝技術(shù)不過(guò)關(guān)，傳感器的核心元件 和電路板很容易受潮生銹，從而導(dǎo)致故障不斷出現(xiàn)，影響到精度和使用壽 命。安裝在田地的傳感器也經(jīng)常面對(duì)風(fēng)吹日曬以及生產(chǎn)過(guò)程中的化肥和農(nóng) 藥，由于塑料在紫外線(xiàn)的照射下會(huì)失去原有的性能，很快便會(huì)脆化老化， 嚴(yán)重影響了傳感器的使用壽命。因此，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中選擇合適的傳感器非常重要，農(nóng)業(yè)傳感器需要做到 防水、抗腐蝕、耐高溫、防昆蟲(chóng)和真菌，對(duì)材料的要求也非常高。例如陶 瓷電路板傳感器。該傳感器還抗海鹽腐蝕，同樣滿(mǎn)足海水養(yǎng)殖的需要。陶 瓷基板是目前最穩(wěn)定的基板材料，熱膨脹系數(shù)高，廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。除了材料的選擇以外，還要注重傳感器的穩(wěn)定性，選擇農(nóng)業(yè)傳感器時(shí)盡量 選擇免校正或校正周期長(zhǎng)的傳感器。農(nóng)業(yè)傳感器對(duì)精度的要求不高，能滿(mǎn) 足日常生產(chǎn)需要即可。但由于環(huán)境的特殊性，農(nóng)業(yè)項(xiàng)目大多都在田間進(jìn)行， 校正操作非常的不方便，人工成本也非常高，因此對(duì)傳感器數(shù)據(jù)穩(wěn)定性的 要求非常高，盡量傳擇低漂移，免校正的傳感器。但一些水質(zhì)傳感器可能 無(wú)法做到免校正，盡量選擇校正周期長(zhǎng)的傳感器，減少人工成本。隨著農(nóng)