智慧農(nóng)業(yè)傳感器的應(yīng)用現(xiàn)狀及展望

王彥文

智慧農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)發(fā)展的高級(jí)階段，通過利用傳感器技術(shù)，將農(nóng)業(yè)智慧發(fā)揮到極致，以更加穩(wěn)定、可靠的技術(shù)完成我國農(nóng)業(yè)技術(shù)的探索，通過為植物進(jìn)行光合作用的傳感，滿足作物生長需求，提升作物的單產(chǎn)量及品質(zhì)。

我國是農(nóng)業(yè)大國，但非農(nóng)業(yè)強(qiáng)國。當(dāng)前農(nóng)業(yè)處于落后的現(xiàn)狀，更應(yīng)大力發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)，使我國成為現(xiàn)代化信息技術(shù)發(fā)展的強(qiáng)國。通過無線傳感監(jiān)測技術(shù)，完成相關(guān)的農(nóng)業(yè)內(nèi)容的自動(dòng)化、智能化，通過遠(yuǎn)程可以監(jiān)控當(dāng)前作物的生長，有效提升作物生長的時(shí)間及資源，以此提升工作效率，減少對(duì)人力、財(cái)力的不必要的支出。

1、智慧農(nóng)業(yè)中傳感器技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

智慧農(nóng)業(yè)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的高階產(chǎn)物，它的應(yīng)用涉獵廣泛，特別是將傳感功能應(yīng)用與不同的自動(dòng)化控制、計(jì)算機(jī)智能技術(shù)系統(tǒng)之中。更具當(dāng)前的農(nóng)產(chǎn)品種植特點(diǎn)，完成不同種植需求的傳感變化，通過對(duì)其實(shí)施智能化的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，可以有效提升種植技術(shù)，完成現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展計(jì)劃。可以說傳感器是智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵，通過對(duì)傳感器中不同環(huán)境信號(hào)分發(fā)，建立不同收發(fā)信息的數(shù)據(jù)模塊，通過大數(shù)據(jù)、云計(jì)算處理相關(guān)的環(huán)境問題，形成更加智能化的管控系統(tǒng)。先就當(dāng)前智慧農(nóng)業(yè)中常用的傳感器介紹如下：

在當(dāng)前的智慧農(nóng)業(yè)操控過程中，主要運(yùn)用傳感器施行對(duì)室內(nèi)溫度的有效控制，通過溫度、濕度、光照度等的物理傳感效應(yīng)，完成作物在生長過程中能夠的對(duì)溫度、濕度、光照等營養(yǎng)的需求的探索。特別是溫濕度傳感器是應(yīng)用作為廣泛的一類，它可以對(duì)大棚中的土壤、植物葉脈環(huán)境、儲(chǔ)存等內(nèi)容進(jìn)行檢測。確保當(dāng)前釋放出的溫濕度與檢測所需溫濕度相當(dāng)，智能調(diào)控大棚中相關(guān)遮陽、溫濕度處理，保證每株作物的溫濕度，根據(jù)不同根系的實(shí)際情況安裝傳感器，不斷檢測植物在生長過程中所需的溫度濕度，便于及時(shí)澆灌作物，滿足它們對(duì)溫度濕度的喜好。同時(shí)溫濕度傳感器也要選用便于安裝，防水性能一流、可以遠(yuǎn)距離傳輸?shù)忍攸c(diǎn)的器材，這樣才能充分適應(yīng)大棚的生長環(huán)境，保證作物的最佳生長。

氣體傳感器是幫助檢測大棚及家畜CO2含量的，通過對(duì)當(dāng)前的作物進(jìn)行有效施肥、通風(fēng)、換氣的方案，降低空其中所有的NH3，這樣才能給予作物、家畜一個(gè)通風(fēng)的健康環(huán)境，利于作物、家畜的生長。

營養(yǎng)傳感器是應(yīng)用在各種營養(yǎng)元素檢測系統(tǒng)，通過對(duì)大棚中的土壤等營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行專項(xiàng)含量的檢測，決定是否要對(duì)當(dāng)前的作物進(jìn)行有效的施肥。

2、智慧農(nóng)業(yè)傳感器技術(shù)存在的問題

隨著現(xiàn)代化信息技術(shù)的發(fā)展，智能感知系統(tǒng)運(yùn)用更加便捷化，特別是對(duì)于智慧農(nóng)業(yè)的幫助更可以提升我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展。然而，我國當(dāng)前的農(nóng)業(yè)傳感技術(shù)仍在發(fā)展階段，無法滿足智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的全部需求，制約農(nóng)業(yè)向智能化、自動(dòng)化方面的發(fā)展。我國農(nóng)用傳感器的種類與世界相比，種類僅是世界總數(shù)的1成，特別是當(dāng)前傳感器價(jià)格昂貴，對(duì)于普通農(nóng)戶來說，運(yùn)用傳感器完成不受提升收益。而當(dāng)前傳感器仍在研發(fā)階段，其穩(wěn)定性與實(shí)用性還有較大的提升空間。最后，器材長期處于自然環(huán)境下，接受風(fēng)吹日曬等，會(huì)降低其使用周期，提升維修成本。總的說，當(dāng)前的傳感器沒有對(duì)植物生長的綜合環(huán)境形成動(dòng)態(tài)的檢測系統(tǒng)，聯(lián)動(dòng)性不足，無法提供真正意義上的傳感功能，影響智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展，無法形成規(guī)模化的傳感幫助。

3、智慧農(nóng)業(yè)傳感器展望

①對(duì)光纖傳感器研發(fā)

光纖傳感器具備抗高溫、耐腐蝕的特性，在農(nóng)業(yè)作業(yè)中可以對(duì)大棚當(dāng)前的作物儲(chǔ)備進(jìn)行檢測，通過光纖溫度傳感相關(guān)的溫度信息，并通過光纖氣體將作物的實(shí)時(shí)信息同步在移動(dòng)終端，通過精準(zhǔn)定位，排除干擾波段，提升對(duì)于農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量檢測的研發(fā)，保證作物的健康生長。

②MEMS微電子傳感器研發(fā)

MEMS微電子傳感器可以對(duì)當(dāng)前的作物進(jìn)行超光譜成像，是新一代的傳感器件。而利用超光譜成像可以仔細(xì)鑒別作物是否發(fā)生霉變現(xiàn)象，也可以用來鑒別相關(guān)商標(biāo)的真?zhèn)危迷诩倚笊砩希踔量梢员O(jiān)控家畜發(fā)生病變查找病原體，其實(shí)質(zhì)就是通過傳感器感受分子的變化，對(duì)植物及家畜的養(yǎng)殖起到的積極探索的作用。

③仿生傳感器研發(fā)

仿生傳感器可以有效識(shí)別作為發(fā)生生物反映的，通過對(duì)作物裝置相關(guān)仿生傳感器，可以快速識(shí)別農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)及是夠存在污染的現(xiàn)象，通過對(duì)作物進(jìn)行真菌測試，即可檢測作物安全生長，有效完成我國對(duì)于食物安全的檢測，也是提升我國對(duì)于中作物安全建議的重要標(biāo)志，現(xiàn)如今仿生傳感器正在研發(fā)更小體積的檢測系統(tǒng)，方便我國作物成熟后的采摘及安檢。

④電化學(xué)傳感器研發(fā)

電化學(xué)傳感器是農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的一個(gè)重要研究分支，通過對(duì)土壤系數(shù)進(jìn)行有效檢測，檢測其PH值、離子活度等系數(shù)，完成對(duì)土壤所含作物所含養(yǎng)分分檢測，通過檢測結(jié)果可以得知當(dāng)前作物的產(chǎn)量及生產(chǎn)果實(shí)的味道，通過調(diào)整相關(guān)的系數(shù)幫助農(nóng)民制訂有效的施肥政策，提升產(chǎn)量。

總之，我國智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)在慢慢運(yùn)用在不同的農(nóng)業(yè)扶持示范基地，與發(fā)達(dá)國家農(nóng)業(yè)相比，市場普及率還是較低的，沒有建立規(guī)模化、系統(tǒng)的使用空間。但智慧農(nóng)業(yè)傳感器的發(fā)展前景是廣泛的，通過利用新的工藝與材料，完成不同功能器件的生產(chǎn)與運(yùn)用，結(jié)合我國不同技術(shù)的發(fā)展，將傳感器變得更加智能化、自主化，完善我國智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展，將更多傳感器運(yùn)用在不同的智慧農(nóng)業(yè)中，是我國成為農(nóng)業(yè)強(qiáng)國。

（作者單位：150029? 哈爾濱市農(nóng)業(yè)科學(xué)院）