传感器在农业方面的应用

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　　摘 要：我国虽然是农业大国，但要解决每个人的吃饭问题，让全国十四亿人都能吃上饭，吃饱饭，也是一个不容小视的问题。解决这个问题的关键，在于提高农业生产效益和增强抗灾能力。随着科技的不断发展，传感器在农业上的应用越来越广泛，也越来越重要，尤其是在农业设施上发展，已经是农业发展的新方向。
　　关键词：农业 设施 发展
　　在现代科技技术飞速发展的大环境下，农业也随之进行了新一轮的发展。传感器在在农业上的发展和应用越来越多，尤其是农业设施上的发展。设施农业又称工厂化农业，他是通过借用温室和相应的配套所需的装置来调节和控制作物生产环境条件的新兴农业生产方式。它有效的摆脱了自然环境对农业的制约，同时对常规农业产生革命性的影响和发展，是高产、高效、优质和技术密集型的新型农业。近些年，国外的很多国家在设施农业的研究和生产上取得了快速的发展。而我国近年来的设施农业主要在塑料大棚和日光温室方面发展十分迅速，但与国外相比，我国的技术普遍存在科技含量低、劳动强度大、生产水平和效益低下的不足。因此，迫切需要改进设施农业的技术水平，以增强我国农业发展的整体水平。
　　1传感器的介绍
　　1.1传感器的原理
　　传感器是指被测对象的某一确定的信息具有感受与检出的功能，并按照一定规律转换成与之对应的有用电信号元器件或装置。这项技术的关键在于，如果传感器无法准确地捕获被测的原始信息并进行精确的转换，那一切准确的测试与控制都无法实现。由于自动化控制技术的发展，特别是信息技术，计算机技术和机器人技术等高新技术的发展比计算机技术和机器人技术等高新技术的发展，传感器技术开始受到普遍的重视。在农业方面，它是一种拥有高层次、多方面农业专家知识、并能模仿人类的推理过程，在计算机或其他智能终端上以形象、直观的方式向使用者或政策制定者提供各种农业问题咨询服务的实用系统或智能化农业设施。
　　传感器技术应用于农业，使得设施农业得到极大的发展和影响。传感器的利用可以贯穿整个农业生产。从土壤的监测，病虫害的防治，到最后的收获与储存，这些都离不开农业用传感器。可以说农业传感器的发展水平，决定了智能化农业的发展水平。目前，我国的设施农业技术含量相对较低，设施水平、机械化程度跟国外相比还远远不足。我们需要借鉴国外的经验教训，学习他们的发展生产模式，在引进国外先进技术的基础上，进行自主创新，加大对传感器在设施农业方面的研究力度。
　　1.2传感器的性能要求
　　由于传感器在设施农业中所使用的条件要比工业环境中恶劣很多，如要经历长期的太阳日晒、风吹雨淋、冰冻天气等。所以，传感器需要更高的长期稳定性，而且还要需要更强抗性。因此，需要解决有关传感器稳定性的关键技术，包括材料、工艺等。
　　设施农业的实质是通过人为地操控来调节和控制作物的生长环境，使作物达到最佳的生长状况。它是通过一个闭环系统来实现的，因此传感器的性能必须与控制系统相适应。这样才能使系统真正做到快速反应和调控环境的作用。
　　由于传感器所需要用到的数量非常的巨大，因此传感器的价格必须比较低廉，否则，会因为成本、收入以及效率等方面的压力，难以获得推广。随着现代化新型农业的高速发展，传感器技术的不断改善和提高，传感器在农业生产中的应用将会越来约广泛。
　　2传感器在农业方面的应用
　　2.1传感器在农田土壤含水率监测方面的应用
　　精细灌溉可以有效的解决目前水资源日益紧缺导致的各类水资源所需的供求矛盾问题，它可以根据作物的需水信息进行适时适量地灌溉，从而大幅减少农业用水。在实施精细灌溉的作业中，土壤含水率是计算需水信息的一个重要指标。同时，土壤含水率也是地表和大气通过蒸发的形式进行水分传递的主要因素，因袭很大程度上影响着植物的健康状况。
　　对农田中土壤含水率检测的方法有很多。对小范围的土壤进行含水率的测量可以采用时域反射法、张力计法、取土烘干法、中子仪法、土壤穿透雷达法、热脉冲法、土壤电阻法、电容法、土壤电阻法等。对大片区域的土壤进行含水率分布情况测量可以采用遥感技术进行监测，如辐射通量法、微波法、雷达成像以及红外测温法等。
　　因此，如何解决土壤含水率进行连续、实时、准确、高效的监测，在精细灌溉以及水资源合理利用研究中具有非常深远的意义，同时也是传感器在农业中需要解决的问题。同时，精确灌溉技术，使得农作物得到更加合理充分的灌溉，可以有效的提高生产效率和产值率，同时，大大减少了人工劳动量。既减轻了农作任务的压力，有减少了人力劳作成本，使得农业生产中获得更高的收益和利润。
　　2.2传感器在水产养殖水质检测系统的应用
　　“养鱼先养水”，养殖水域是养殖鱼类的生活环境，养殖环境的会直接影响到养殖鱼类的生长发育，从而直接影响水产品质量的高地和产量的多少。近年来，水产养殖规模不断提高，集约化的程度也越来越大，同时养殖种类不断增多，养殖密度日趋变大，从而引起养殖水域的水质环境严重恶化，水产品的病发率越来越高，从而直接影响到水产品的安全问题。因此，构建一种完善的水产养殖水质环境监测系统对水产养殖非常重要，通过及时的了解养殖鱼类生活环境的水质状况，采取积极有效的水质调节措施，以保障水产品质量安全，达到安全、高效的生产目的。
　　传统的水质检测是通过仪表结合人工经验操作的方法来进行水质检查，这种方法存在诸多弊端，比如，需要耗费大量的时间和劳力、监测的范围不够大、监测时间很长，水环境的状况不能得到及时有效的反映和反馈。在养殖水环境中采用串行总线、现场总线的水质自动监测系统却需要铺设大量的电线缆，布局方面复杂繁琐、实施是难度巨大，且线路长时间经历烈日灼晒，风雨吹淋，设施极易收到腐蚀和损坏，同时维护维修的成本又超级之高。无线传感智能网络很好的解决了上述的各种问题，它智能化程度高，信息时效强，覆盖区域广。同时它还可以多路传感器进行同步采集数据。
　　3.传感器的未来发展
　　在设施农业中，要做到高效时效准确进行环境监测，必须在农业环境中部署大量的传感器，用来采集各种类型的农业环境信息参数。因此，开发低成本的传感器，对农业环境进行全方面高效的监测，是未来传感器研究的重点方向。
　　虽然我国的农业用传感器还存在着不少的问题，但是传感器具有非常大的发展空间，应用前景也是十分广阔的。一是我国农田数量巨大，迫切需要更高的的智能化管理；二是由于我国农业发展面临着资源紧缺和环境恶化等诸多问题的限制，同时又面临着资源高投入和粗放式经营的矛盾，迫切需要实现农业生产过程的实时监测，提高精细化管理水平。随着传感器技术水平的提升，农业用传感器一定会占领更大的市场空间。
　　参考文献：
　　[1]陈渊山，光纤传感在农业上的应用[J]. 农业装备技术. 2010.
　　[2]刘燕德，应义斌.基于光纤传感技术在水果内部品质监测中的应用和研究[J]. 2003.
　　[3]徐安安.论MEMS传感器的应用与发展[J]. 现代商贸工业.2011.
　　作者简介：
　　陆利冬（1994.12.16--） 男，浙江金华，本科，中国计量学院现代科技学院学生，职称：学生，研究方向：测控技术与仪器。
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