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傳感器在農業(yè)中的廣泛應用
日期：2024-08-10 11:26
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摘要：
我國雖然是農業(yè)大國，但要解決十二億人口的吃飯問(wèn)題還是個(gè)值得重視的問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題的解決關(guān)鍵在于提高農業(yè)生產(chǎn)效益和增強抗災能力。隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，當前設施農業(yè)(又稱(chēng)工廠(chǎng)化農業(yè))已成為解決上述關(guān)鍵問(wèn)題的一種農業(yè)新興產(chǎn)業(yè)。設施農業(yè)是借助溫室及其配套裝置來(lái)調節和控制作物生產(chǎn)環(huán)境條件的新農業(yè)生產(chǎn)方式，是農業(yè)擺脫自然制約的有效手段，是對常規農業(yè)的**性發(fā)展，是高產(chǎn)、高效、上等和技術(shù)密集型的農業(yè)。近年來(lái)，國外如以色列、荷蘭等國在設施農業(yè)中研究和生產(chǎn)方面已達到很高水平。我國近年來(lái)，塑料大棚和日光溫室為主體的設施農業(yè)正迅速發(fā)展，但與國外相比，普遍存在科技含量低、勞動(dòng)強度大、生產(chǎn)水平和效益低下。因此，迫切需要技術(shù)改進(jìn)，以提高我國設施農業(yè)的整體水平。
要實(shí)現高水平的設施農業(yè)，涉及到關(guān)鍵技術(shù)中信息獲取手段是*重要的關(guān)鍵技術(shù)之一。因此，開(kāi)發(fā)性能價(jià)格比高的設施農業(yè)用傳感器是當務(wù)之急。作為傳感器技術(shù)新世紀的發(fā)展方向，傳感器在農業(yè)中的廣泛應用，這也是促進(jìn)傳感器產(chǎn)業(yè)化的重途徑之一。
設施農業(yè)用傳感器的品種較多，按其檢測參數分數，主要有以下幾種：
(1)溫度和濕度：作物的生長(cháng)與溫度和濕度有密切關(guān)系，塑料大棚的控制參數中，溫度與濕 度檢測、控制是主要參數之一。
(2)土壤干燥度：作物生長(cháng)需要水份，在設施農業(yè)中如何灌水，做到既不影響作物生長(cháng)又不浪費水資源是至關(guān)重要的問(wèn)題。土壤干燥度的檢測，需要用干燥度傳感器。目前較廣泛采用的干燥度傳感器是由負壓傳感器與陶瓷過(guò)濾管組成的。
(3)CO2：農作物生長(cháng)發(fā)育離不開(kāi)光合作用，而光合作用又與CO2有關(guān)，所以控制CO2的 濃度，有利于作物的生長(cháng)發(fā)育。
(4)光照度：設施農業(yè)中，采用栽培管理自動(dòng)化系統其光源完全為人工光，而不用太陽(yáng)光，采用光傳感器來(lái)檢測和控制光照強度，使作物可以得到均勻一致的光照。
(5)土壤養分：土壤養分依賴(lài)于施肥，合理施肥不僅可以提高作物產(chǎn)量，而且可以避免過(guò)施肥而造成不必要的損失。土壤養分的測定包括土壤有機質(zhì)、pH值、氮、磷、鉀以及交換性鈣和鎂的檢測。土壤養分測定，廣泛采用離子、生物傳感器。
由于設施農業(yè)用傳感器是在系統中發(fā)揮作用，因此傳感器的性能必須符合以下要求：
(1)長(cháng)期穩定性好 農業(yè)設施用傳感器的使用環(huán)境比工業(yè)更惡劣，如高溫、高濕。因此傳感器長(cháng)期穩定性要更高，需要解決涉及傳感器穩定性的關(guān)鍵技術(shù)包括材料、工藝等。
(2)能適應系統要求 設施農業(yè)的實(shí)質(zhì)是實(shí)現人為調節和控制作物生長(cháng)環(huán)境條件，是通過(guò)一個(gè)閉環(huán)系統來(lái)實(shí)現的。因此傳感器的性能都應該與控制系統相適應。尤其是傳感器的長(cháng)距離布點(diǎn)、傳感器靈敏度的一致性、傳感器的響應時(shí)間等，這樣才能使系統真正做到快速反應和 調控環(huán)境的高效工作。
(3)優(yōu)良的性能價(jià)格比 由于用量較大，因此必須要求其價(jià)格較低廉，否則難于推廣。
由于我國農業(yè)現代化水平較低，設施農業(yè)剛起步，因此為了設施農業(yè)的發(fā)展，必須從傳感器生產(chǎn)過(guò)程中挖潛，盡量降低成本，以滿(mǎn)足性?xún)r(jià)比要求。
這個(gè)新的應用領(lǐng)域開(kāi)發(fā)的策略，本人認為應該是在充分調動(dòng)傳感器生產(chǎn)企業(yè)的積極性的同時(shí)，又要防止一哄而上，低水平的重復。因此，電子敏感行業(yè)協(xié)會(huì )，應該有一個(gè)統一的規劃，進(jìn)行宏觀(guān)調控，使設施農業(yè)用的傳感器開(kāi)發(fā)循序漸進(jìn)，有條不紊地持續發(fā)展。
“工廠(chǎng)高效農業(yè)工程”已列入國家重點(diǎn)工程項目，并已啟動(dòng)實(shí)施。21世紀必將**推廣，傳感器技術(shù)學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界應抓住這良好的機遇，把傳感器在設施農業(yè)中的應用作為主要服務(wù)領(lǐng)域之一，這既能促進(jìn)我國農業(yè)水平的提高，又能促進(jìn)傳感器產(chǎn)業(yè)化自身的發(fā)展。
要實(shí)現高水平的設施農業(yè)，涉及到關(guān)鍵技術(shù)中信息獲取手段是*重要的關(guān)鍵技術(shù)之一。因此，開(kāi)發(fā)性能價(jià)格比高的設施農業(yè)用傳感器是當務(wù)之急。作為傳感器技術(shù)新世紀的發(fā)展方向，傳感器在農業(yè)中的廣泛應用，這也是促進(jìn)傳感器產(chǎn)業(yè)化的重途徑之一。
設施農業(yè)用傳感器的品種較多，按其檢測參數分數，主要有以下幾種：
(1)溫度和濕度：作物的生長(cháng)與溫度和濕度有密切關(guān)系，塑料大棚的控制參數中，溫度與濕 度檢測、控制是主要參數之一。
(2)土壤干燥度：作物生長(cháng)需要水份，在設施農業(yè)中如何灌水，做到既不影響作物生長(cháng)又不浪費水資源是至關(guān)重要的問(wèn)題。土壤干燥度的檢測，需要用干燥度傳感器。目前較廣泛采用的干燥度傳感器是由負壓傳感器與陶瓷過(guò)濾管組成的。
(3)CO2：農作物生長(cháng)發(fā)育離不開(kāi)光合作用，而光合作用又與CO2有關(guān)，所以控制CO2的 濃度，有利于作物的生長(cháng)發(fā)育。
(4)光照度：設施農業(yè)中，采用栽培管理自動(dòng)化系統其光源完全為人工光，而不用太陽(yáng)光，采用光傳感器來(lái)檢測和控制光照強度，使作物可以得到均勻一致的光照。
(5)土壤養分：土壤養分依賴(lài)于施肥，合理施肥不僅可以提高作物產(chǎn)量，而且可以避免過(guò)施肥而造成不必要的損失。土壤養分的測定包括土壤有機質(zhì)、pH值、氮、磷、鉀以及交換性鈣和鎂的檢測。土壤養分測定，廣泛采用離子、生物傳感器。
由于設施農業(yè)用傳感器是在系統中發(fā)揮作用，因此傳感器的性能必須符合以下要求：
(1)長(cháng)期穩定性好 農業(yè)設施用傳感器的使用環(huán)境比工業(yè)更惡劣，如高溫、高濕。因此傳感器長(cháng)期穩定性要更高，需要解決涉及傳感器穩定性的關(guān)鍵技術(shù)包括材料、工藝等。
(2)能適應系統要求 設施農業(yè)的實(shí)質(zhì)是實(shí)現人為調節和控制作物生長(cháng)環(huán)境條件，是通過(guò)一個(gè)閉環(huán)系統來(lái)實(shí)現的。因此傳感器的性能都應該與控制系統相適應。尤其是傳感器的長(cháng)距離布點(diǎn)、傳感器靈敏度的一致性、傳感器的響應時(shí)間等，這樣才能使系統真正做到快速反應和 調控環(huán)境的高效工作。
(3)優(yōu)良的性能價(jià)格比 由于用量較大，因此必須要求其價(jià)格較低廉，否則難于推廣。
由于我國農業(yè)現代化水平較低，設施農業(yè)剛起步，因此為了設施農業(yè)的發(fā)展，必須從傳感器生產(chǎn)過(guò)程中挖潛，盡量降低成本，以滿(mǎn)足性?xún)r(jià)比要求。
這個(gè)新的應用領(lǐng)域開(kāi)發(fā)的策略，本人認為應該是在充分調動(dòng)傳感器生產(chǎn)企業(yè)的積極性的同時(shí)，又要防止一哄而上，低水平的重復。因此，電子敏感行業(yè)協(xié)會(huì )，應該有一個(gè)統一的規劃，進(jìn)行宏觀(guān)調控，使設施農業(yè)用的傳感器開(kāi)發(fā)循序漸進(jìn)，有條不紊地持續發(fā)展。
“工廠(chǎng)高效農業(yè)工程”已列入國家重點(diǎn)工程項目，并已啟動(dòng)實(shí)施。21世紀必將**推廣，傳感器技術(shù)學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界應抓住這良好的機遇，把傳感器在設施農業(yè)中的應用作為主要服務(wù)領(lǐng)域之一，這既能促進(jìn)我國農業(yè)水平的提高，又能促進(jìn)傳感器產(chǎn)業(yè)化自身的發(fā)展。
