傳感器與檢測技術在現代農業的研究

張成

摘 要：現代農業的產業化發展離不開各種傳感器，傳感器技術的應用對于促進農業現代化建設至關重要。基于此，本文針對傳感器與檢測技術在現代農業中的應用進行研究。

關鍵詞：傳感器;檢測技術;現代農業;無線傳感器網絡;土壤檢測

信息時代的到來給現代農業發展帶來了巨大的機遇，傳感器作為農業信息網絡建設不可缺少的一環，在現代農業生產的各個環節都遍布傳感器的身影。通過傳感器采集農業生產數據，再將采集到的數據進行分析處理，指導現代農業生產。這不僅推動了農業信息化建設，也有利于促進農業現代化、智能化發展。

一、現代農業中傳感器的應用

信息技術推動了農業現代化的發展，各種傳感器為農業管理提供了精準的數據支持。傳感器作為一種過程檢測裝置，能夠感受被測量信息并將采集到的信息數據輸出，在信息的采集、傳輸、存儲、顯示、控制等領域發揮著十分重要的作用。現代農業建設過程中土壤信息采集、氣候信息采集等關乎農業生產的各種數據都需要由傳感器完成。

現代農業種植栽培環節中，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作物與現實生長環境類似的環境，確保光照、溫度、濕度、氧氣濃度、二氧化碳濃度等各項參數均在適宜范圍內，為了確保上述參數達到最優化，就需要對溫室環境進行實時動態檢測。傳感器能夠結合先進的計算機自動控制技術，采集各項參數信息，基于信息數據進行環境控制，有利于保障農業種植栽培活動的順利進行。農產品種植栽培過程中的病蟲害問題是影響農產品質量的重要因素，借助傳感器、傳輸網絡等建立遠程診斷系統，一方面實施動態的監測農產品生長數據，一方面將信息參數傳輸至處理器進行遠程診斷與處理，對于防治農作物病蟲害具有重要意義。

傳統農業生產中對農作物進行施肥都是依據農民經驗確定施肥量和施肥周期，缺少科學合理、統一明確的標準，嚴重影響施肥效果和土壤環境安全。依托傳感器建立自動施肥系統，通過傳感器對農作物生長信息進行采集，將采集到的信息參數與農作物生長所需營養進行統計，可以實現精準施肥，即根據農作物生長需求供給肥料，既提高了肥料利用率，又改善了土壤環境。

在現代農業建設背景下，傳統灌溉技術已不能滿足農業現代化發展需求，亟須建立一種遠程智能化灌溉系統對農田進行實施監測。這一過程中，傳感器可以發揮采集監測數據的作用，并將數據信息傳輸至中央處理器。將監測到的實時動態數據與前期設定閾值進行比較，可以判斷出農田狀態，為灌溉方案的制定與決策執行提供數據支持。現代農業發展進程中，農產品的儲存需要借助氣調庫貯藏方式，需要將溫度控制在最佳范圍內，并確保空氣中各種成分的穩定性，基于調節空氣濃度為農產品儲存提供最合適的環境。傳感器在農產品儲存中的應用，體現在對儲存環境中氧氣濃度、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信息與前期設定的閾值進行對比，能夠確保農產品儲存環境中的各種參數在最佳范圍內活動，一方面能夠增加存儲保鮮時間，一方面能夠降低農產品儲存環節的消耗。

二、傳感器在農業生產運用中所面對的問題和解決方法

隨著經濟的發展越來越多的工廠需要勞動力，.現在很多地方出現了“人力荒”，由于我國的農業自動化水平比較低，有很多人力資源被農業所束縛，而我國作為世界上的農業大國，農業的發展水平也會對世界的農業發展起到巨大的作用因此我國必須借助科技的發展提高農業的自動化水平，提高生產率進而解放勞動力。而當前結合傳感器技術和物聯網技術在農業中的應用，我們可以確定要實現農業自動化，離不開傳感器。傳感器是我國實現“工廠化農業”的助推器，在實際農業生產中，農用傳感器作為自動化基礎應有幾項要求：

1.性價比要求

由于我國農田分布廣，若要實現農業自動化就需要大量的使用傳感器，而傳感器本身所帶來的經濟效益與自身價格能否維持在廠家的利益范圍內是其推廣的前提，所以加快傳感器的研究使的傳感器技術更加成熟是科研人員應該考慮的方向。

2.傳感器能否適應農田環境

當我們把傳感器放置在農田等真實復雜的環境中，面對風吹日曬，傳感器能否適應如此惡劣的環境，并把檢測量實時快速的傳給計算機是我們必須考慮的方向。

三、現代農業生產中的傳感器檢測技術

現代農業生產離不開傳感器檢測技術，用于現代農業的檢測傳感器可以大致分為物理類傳感器、化學類傳感器和生物類傳感器。物理類傳感器主要負責感知被檢測對象的物理參數，如溫度傳感器、濕度傳感器、氧氣及二氧化碳濃度傳感器等。化學類傳感器主要負責被檢測對象的元素離子變化，如pH電極傳感器。生物類傳感器主要負責基于生物電化學理論感知被檢測對象的生物信息變化，如酶傳感器。在農作物土壤水分檢測中所應用的傳感器檢測技術是研究報道較多、較為成熟的技術。依據測量原理的不同可以分為時域反射型、時域傳輸型、頻域反射型、中子水分監測儀、電阻儀器等等。近年來伴隨農業生產土壤環境污染的加重，農田土壤重金屬檢測也越來越受到重視，關于土壤重金屬檢測的傳感器技術也不斷發展。目前常見的農田土壤重金屬污染傳感器檢測技術有生物傳感器、免疫分析法、酶抑制法、激光誘導擊穿光譜法等。

四、結語

農業產業的現代化建設，提高了農業生產率與農產品轉化率。傳感器及檢測技術在現代農業中的應用必然是未來農業產業發展的一大趨勢。傳感器在農業領域中的應用，與用于工業和科研領域的傳感器有所不同，對于經濟性、耐用性的要求更高。因我國現代農業建設尚處于起步階段，傳感器的種類較少、能耗較高、使用壽命較短，數據傳輸穩定性、可靠性尚存在不足之處。相信隨著信息技術的不斷發展和對傳感器研究的持續深入，傳感器及檢測技術在現代農業中的應用將擁有更為廣闊的前景。

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