智能制造背景下傳感系統在智能農業發展中的應用

高云茜

(黑龍江農業經濟職業學院，黑龍江 牡丹江 157041)

0 引言

在當今智能制造背景下，傳感器技術的發展越來越迅速，尤其是表現在智能農業方面。傳感系統智能農業，簡單來講就是利用物聯網系統的溫度、濕度、pH值、光照、CO2等各種傳感器設備，檢測環境中與之相對的各種物理量參數，通過各種儀器儀表進行實時監控(圖1)，再通過大數據平臺進行分析，預測未來的作物生長情況，通過監控分析得知作物所需，再通過相關設備參與到自動控制中[1]。在現代農業的發展過程中，物聯網技術已經在不斷地嵌入到現代農業中。從當前農業發展的環境中來看，物聯網技術將成為未來農業發展的重要手段，同時智能農業也將在現代農業的發展過程中逐漸普及。在先進機械技術的支持下，以傳感設備為支撐的具有更高科技含量的智能溫控、節水灌溉、光線調節等技術實現了長足的進步和發展，為傳感器技術在農業機械工程中的應用奠定了良好的基礎。與此同時，也使智能農業設備的運行效率和安全性、穩定性得到切實提升。

圖1 智慧物聯網設備及傳感器

1 傳感系統在智能農業節水灌溉中的應用

我國的智能節水灌溉技術起步較晚，隨著國家的逐漸重視以及相關政策的大力扶持，傳感系統在這一領域的應用得到快速發展。傳感系統可以對灌溉環境進行全方位、多角度的環境監測，當智能灌溉系統監測到土質或者空氣濕度低于已設定好的濕度標準時，啟動節水灌溉設備，在啟動過程中，傳感系統持續不斷地進行環境監測，并根據實際情況，提供最合理的節水方案，當空氣及土壤濕度恢復到既定目標值時，傳感系統將終止灌溉指令傳導給啟停裝置，控制電磁閥、水泵執行相應動作，將智能節水灌溉系統關閉，流程圖如圖2所示。農業傳感系統應用于農田灌溉，建立精準的控制系統，能夠利用智能分析與顯示技術實現智能移動設備和PC 設備，對灌溉區的遠程實時監控，達到智能灌溉的目的。該系統能夠實現農業灌溉的自動化和智能化，提高灌溉效率、節約水資源，對我國農業經濟發展具有重要現實意義[2]。

圖2 灌溉系統工作流程圖

2 溫度傳感器在智能溫控中的應用

黑龍江省由于地理位置原因，全年平均溫度較低，許多農作物需要使用溫室或大棚進行溫度保持，塑料大棚或智能溫室在農作物種植過程中，很好地起到了對農作物生長環境進行改善的作用。與此同時，智能溫室與塑料大棚的推廣，有效降低了東北地區季節變換所帶來的惡劣氣候對農作物所產生的不良影響，從而保證了農產品的產量和品質，增加經濟效益，同時還可為人們提供反季節農產品。溫度傳感器可以很好地解決溫度實時監測與精準調節，以其節能、環保、便捷、高效的特點被廣泛應用。溫度傳感器在應用過程中，主要負責監測溫度信號，并通過傳導設備傳導到控制單元。根據監測對象的差異性，對溫度傳感器的要求也有所不同，溫度傳感器設計單元也就隨之改變，因此只有選擇了與之相匹配的傳感器，才能使得溫度監控工作得以高效、穩定運行。在傳感器的選擇上，需本著優質、高效、低耗的原則，且傳導過程中無須中途轉輸。傳感器可依據用途、原理、信息來源、構成等原則劃分為不同的類型。其中信息來源包括模擬信息和數字信息，模擬信息需經轉輸處理才可變為數字信息，增大了數據處理工作量，降低了傳感器工作效率。所以在傳感器的選擇上，傾向于使用數字傳感器[3]。

3 光照度傳感器在育苗過程中的應用

智能農業中的光照度傳感器廣泛適用于智能溫室、農業大棚、種苗培育等對光照要求較高，同時可便于光照度監測的場合。傳感器內輸入電源、感應探頭、信號輸出三部分完全隔離，安全可靠，安裝方便。育苗過程光照度傳感器的配置過程中，系統需要測試獲取傳感器光照強度測量數據是否正常，并且根據適合作物生長最佳光線，作為傳感系統的初始化條件。而且，不同植物所需求的光照強度有所區別，一般陽生植物的光照需求較高，而陰生植物所需求的光照較低，因此在做智慧農業大棚的光照強度管理時，需要通過安裝光照度傳感器來根據不同植物對光照量進行合理分配。光照度傳感器也叫作亮度傳感器，是采用對光線有較敏感的探測原部件，即投光器和受光器，將所采集到的光信號轉換為電信號。這些感應原件其實就像相機的感光矩陣一樣，內部有繞線電鍍式多接點熱電堆，其表面涂有高吸收率的黑色涂層，熱接點在感應面上，而冷接點則位于機體內，冷熱接點產生溫差電勢。在線性范圍內，輸出信號與太陽輻射度成正比。農業中的光照傳感器采用高靈敏度的感光探頭，有著反應快、非接觸式、精度高、結構簡單、可測的參數多樣化等優點。

4 結語

我國農業的快速發展，使得農業智能化程度不斷提高。傳統農業已不能滿足當前智慧農業的需求[4]。除上述智能農業傳感系統創新技術應用外，黑龍江省還引入了基于物聯網的農業生產遠程監控技術，這項技術利用了機械控制單元以及PC設備，在技術人員的操控下進行遠程操作，極大地節省了人力物力，節約了時間以及經濟成本，解決了傳統農業與發展要求間的矛盾，將農業傳感技術應用于農田灌溉、智能控溫、光線調節等方面，建立一個智能農業監控系統。此項技術在智慧農業生產中，發展為可視技術，不僅提升的生產率，同時也讓傳感器技術得到發展應用，確保我國農業生產不斷朝現代化、智能化方向快速發展。