傳感器與檢測(cè)技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的研究

張成

摘 要：現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展離不開各種傳感器，傳感器技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于促進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)至關(guān)重要?；诖?，本文針對(duì)傳感器與檢測(cè)技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：傳感器;檢測(cè)技術(shù);現(xiàn)代農(nóng)業(yè);無線傳感器網(wǎng)絡(luò);土壤檢測(cè)

信息時(shí)代的到來給現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來了巨大的機(jī)遇，傳感器作為農(nóng)業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)不可缺少的一環(huán)，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)都遍布傳感器的身影。通過傳感器采集農(nóng)業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，再將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，指導(dǎo)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。這不僅推動(dòng)了農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)，也有利于促進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、智能化發(fā)展。

一、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中傳感器的應(yīng)用

信息技術(shù)推動(dòng)了農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，各種傳感器為農(nóng)業(yè)管理提供了精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支持。傳感器作為一種過程檢測(cè)裝置，能夠感受被測(cè)量信息并將采集到的信息數(shù)據(jù)輸出，在信息的采集、傳輸、存儲(chǔ)、顯示、控制等領(lǐng)域發(fā)揮著十分重要的作用。現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)過程中土壤信息采集、氣候信息采集等關(guān)乎農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各種數(shù)據(jù)都需要由傳感器完成。

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)種植栽培環(huán)節(jié)中，工廠式育苗和溫室栽培已大范圍的推廣和使用。工廠式育苗、溫室栽培的重要前提就是需要提供農(nóng)作物與現(xiàn)實(shí)生長環(huán)境類似的環(huán)境，確保光照、溫度、濕度、氧氣濃度、二氧化碳濃度等各項(xiàng)參數(shù)均在適宜范圍內(nèi)，為了確保上述參數(shù)達(dá)到最優(yōu)化，就需要對(duì)溫室環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)檢測(cè)。傳感器能夠結(jié)合先進(jìn)的計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)，采集各項(xiàng)參數(shù)信息，基于信息數(shù)據(jù)進(jìn)行環(huán)境控制，有利于保障農(nóng)業(yè)種植栽培活動(dòng)的順利進(jìn)行。農(nóng)產(chǎn)品種植栽培過程中的病蟲害問題是影響農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的重要因素，借助傳感器、傳輸網(wǎng)絡(luò)等建立遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)，一方面實(shí)施動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)農(nóng)產(chǎn)品生長數(shù)據(jù)，一方面將信息參數(shù)傳輸至處理器進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷與處理，對(duì)于防治農(nóng)作物病蟲害具有重要意義。

傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行施肥都是依據(jù)農(nóng)民經(jīng)驗(yàn)確定施肥量和施肥周期，缺少科學(xué)合理、統(tǒng)一明確的標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)重影響施肥效果和土壤環(huán)境安全。依托傳感器建立自動(dòng)施肥系統(tǒng)，通過傳感器對(duì)農(nóng)作物生長信息進(jìn)行采集，將采集到的信息參數(shù)與農(nóng)作物生長所需營養(yǎng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)施肥，即根據(jù)農(nóng)作物生長需求供給肥料，既提高了肥料利用率，又改善了土壤環(huán)境。

在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)背景下，傳統(tǒng)灌溉技術(shù)已不能滿足農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展需求，亟須建立一種遠(yuǎn)程智能化灌溉系統(tǒng)對(duì)農(nóng)田進(jìn)行實(shí)施監(jiān)測(cè)。這一過程中，傳感器可以發(fā)揮采集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的作用，并將數(shù)據(jù)信息傳輸至中央處理器。將監(jiān)測(cè)到的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)與前期設(shè)定閾值進(jìn)行比較，可以判斷出農(nóng)田狀態(tài)，為灌溉方案的制定與決策執(zhí)行提供數(shù)據(jù)支持?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展進(jìn)程中，農(nóng)產(chǎn)品的儲(chǔ)存需要借助氣調(diào)庫貯藏方式，需要將溫度控制在最佳范圍內(nèi)，并確?？諝庵懈鞣N成分的穩(wěn)定性，基于調(diào)節(jié)空氣濃度為農(nóng)產(chǎn)品儲(chǔ)存提供最合適的環(huán)境。傳感器在農(nóng)產(chǎn)品儲(chǔ)存中的應(yīng)用，體現(xiàn)在對(duì)儲(chǔ)存環(huán)境中氧氣濃度、二氧化碳濃度、溫濕度、乙烯濃度等信息的采集方面，將傳感器所采集到的參數(shù)信息與前期設(shè)定的閾值進(jìn)行對(duì)比，能夠確保農(nóng)產(chǎn)品儲(chǔ)存環(huán)境中的各種參數(shù)在最佳范圍內(nèi)活動(dòng)，一方面能夠增加存儲(chǔ)保鮮時(shí)間，一方面能夠降低農(nóng)產(chǎn)品儲(chǔ)存環(huán)節(jié)的消耗。

二、傳感器在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)運(yùn)用中所面對(duì)的問題和解決方法

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展越來越多的工廠需要?jiǎng)趧?dòng)力，.現(xiàn)在很多地方出現(xiàn)了“人力荒”，由于我國的農(nóng)業(yè)自動(dòng)化水平比較低，有很多人力資源被農(nóng)業(yè)所束縛，而我國作為世界上的農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)的發(fā)展水平也會(huì)對(duì)世界的農(nóng)業(yè)發(fā)展起到巨大的作用因此我國必須借助科技的發(fā)展提高農(nóng)業(yè)的自動(dòng)化水平，提高生產(chǎn)率進(jìn)而解放勞動(dòng)力。而當(dāng)前結(jié)合傳感器技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用，我們可以確定要實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)自動(dòng)化，離不開傳感器。傳感器是我國實(shí)現(xiàn)“工廠化農(nóng)業(yè)”的助推器，在實(shí)際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，農(nóng)用傳感器作為自動(dòng)化基礎(chǔ)應(yīng)有幾項(xiàng)要求：

1.性價(jià)比要求

由于我國農(nóng)田分布廣，若要實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)自動(dòng)化就需要大量的使用傳感器，而傳感器本身所帶來的經(jīng)濟(jì)效益與自身價(jià)格能否維持在廠家的利益范圍內(nèi)是其推廣的前提，所以加快傳感器的研究使的傳感器技術(shù)更加成熟是科研人員應(yīng)該考慮的方向。

2.傳感器能否適應(yīng)農(nóng)田環(huán)境

當(dāng)我們把傳感器放置在農(nóng)田等真實(shí)復(fù)雜的環(huán)境中，面對(duì)風(fēng)吹日曬，傳感器能否適應(yīng)如此惡劣的環(huán)境，并把檢測(cè)量實(shí)時(shí)快速的傳給計(jì)算機(jī)是我們必須考慮的方向。

三、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的傳感器檢測(cè)技術(shù)

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)離不開傳感器檢測(cè)技術(shù)，用于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的檢測(cè)傳感器可以大致分為物理類傳感器、化學(xué)類傳感器和生物類傳感器。物理類傳感器主要負(fù)責(zé)感知被檢測(cè)對(duì)象的物理參數(shù)，如溫度傳感器、濕度傳感器、氧氣及二氧化碳濃度傳感器等?；瘜W(xué)類傳感器主要負(fù)責(zé)被檢測(cè)對(duì)象的元素離子變化，如pH電極傳感器。生物類傳感器主要負(fù)責(zé)基于生物電化學(xué)理論感知被檢測(cè)對(duì)象的生物信息變化，如酶?jìng)鞲衅?。在農(nóng)作物土壤水分檢測(cè)中所應(yīng)用的傳感器檢測(cè)技術(shù)是研究報(bào)道較多、較為成熟的技術(shù)。依據(jù)測(cè)量原理的不同可以分為時(shí)域反射型、時(shí)域傳輸型、頻域反射型、中子水分監(jiān)測(cè)儀、電阻儀器等等。近年來伴隨農(nóng)業(yè)生產(chǎn)土壤環(huán)境污染的加重，農(nóng)田土壤重金屬檢測(cè)也越來越受到重視，關(guān)于土壤重金屬檢測(cè)的傳感器技術(shù)也不斷發(fā)展。目前常見的農(nóng)田土壤重金屬污染傳感器檢測(cè)技術(shù)有生物傳感器、免疫分析法、酶抑制法、激光誘導(dǎo)擊穿光譜法等。

四、結(jié)語

農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)代化建設(shè)，提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)率與農(nóng)產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率。傳感器及檢測(cè)技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用必然是未來農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一大趨勢(shì)。傳感器在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用，與用于工業(yè)和科研領(lǐng)域的傳感器有所不同，對(duì)于經(jīng)濟(jì)性、耐用性的要求更高。因我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)尚處于起步階段，傳感器的種類較少、能耗較高、使用壽命較短，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性、可靠性尚存在不足之處。相信隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展和對(duì)傳感器研究的持續(xù)深入，傳感器及檢測(cè)技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用將擁有更為廣闊的前景。

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