大田智慧农业中常用的传感器

2022-04-18 22:27发布

传感器是系统检测环节的重要组成部分,用于将生物生长及温室环境因子等非电物理量转变为控制系统识别的电信号,为系统管理人员提供判断和处理的依据传感器的主要技术指标有:线性度、灵敏度迟滞、重复性、分辨率、漂移、精度等。

农业传感器主要包括生命信息传感器和环境传感器。生命信息传感器是通过检测植物生长过程中植物信息元素和农药化肥等元素含量,并对植物生长体征进行数字化处理,进而分析植物生长状况。环境传感器主要是对水分、土壤、空气等植物所生长的环境进行监控分析,及时了解环境变化,保证植物成长和农作物质量达到最优水平。目前,常用的农业传感器主要包括温度传感器、湿度传感器、pH值传感器、气敏传感器、生物传感器、光电传感器和压力传感器等。

现代智慧农业技术发展离不开传感器。目前,市场所生产的传感器质量参差不齐,传感器的性能选择也影响着农业生产力的提高。低功耗、材质耐腐蚀、抗低温性能好的传感器可在户外田间的环境中使用。受农业生产地区限制和大多数农民对传感器知识缺乏的影响,应选择安装方式简单、方便携带、稳定性好和校正周期短的传感器。浅谈大田智慧农业中常见几种传感器的用途。

温湿度传感器:是目前智慧农业中应用范围最广的一类传感器,广泛用于温室大棚、土壤、露天环境、植物叶面、粮食及蔬菜水果储藏等过程中的温湿度监测。其中空气温湿度传感器用于检测农业环境中空气的温湿度,通常安装在温室大棚或畜禽舍中空气流通的遮阳处。土壤温湿度传感器安装在作物根部土壤中,安装时根据作物的不同根系深度情况确定传感器埋土深度,每大棚或温室长度通常安装2——4个不等,用以检测作物生长发育过程中土壤温度、水分含量及变动情况,便于及时和适量浇灌。

光照度传感器:光照度是指物体被照明面上单位面积得到的光通量。智慧农业中的光照度传感器普遍采用对弱光也具有较高灵敏度的探测器,便于安装、防水性能好、测量范围宽、传输距离远等特点,尤其适用于农业温室大棚,用来检测作物生长所需的光照强度是否达到作物的最佳生长状况,以决定是否需要补光或遮阳。

气体传感器:目前应用最多的是CO2含量传感器和NH3含量传感器。通过检测温室、大棚及畜禽舍中的CO2含量,来决定是否需要增施化肥或者是通风换气。NH3含量传感器用于检测畜禽舍环境中的NH3含量,以决定是否需要清除粪便和通风换气。

元素传感器:一般用于无土栽培环境所调配的营养液中各种营养元素的含量检测,也可以用于普通温室、大棚中的土壤营养元素含量检测,以决定是否需要施肥。

由于国内传感器技术具有局限性,传感器在农业生产中的应用大多存在于育种育苗过程中。例如,通过使用生物传感器操纵种子的遗传基因以达到培育优良品种的目的。另外,在作物生长过程中进行生理生态监测,配合相应的智能化系统,对作物的各项参数进行准确有效记录,能够实时了解作物生长状况,针对监测情况及时做出调整,进而提高收成率。比如,可以利用颜 {MOD}传感器、水分传感器检测作物的颜 {MOD}和水分含量来判断作物的成熟程度以便于在适当的时间进行采摘。除了育种育苗,农业机械在作物种植以及生长过程中也占有很大的比重。带有传感器装备的农机不仅会大幅提高工作效率,还可以减轻一定量的人力劳动。传感器在农业机械方面的应用可以体现在近几年来非常普遍的智能节水灌溉系统和未来可期的农业机器人等。在智能节水灌溉系统中,利用传感器进行土壤湿度的检测是最必需和基本的操作。当湿度传感器反馈结果为土壤干燥的情况下,配合智能平台及时启动灌溉系统进行相应的灌溉调度;相反,当湿度传感器检测到水分已达到合适的标准时,关闭灌溉系统以达到精准灌溉的效果。对于期待值最高的未来农业智能机器人,它是一个集视觉、力觉(压力)、避障(超声波红外)、触觉等多种传感器于一身并且由平台控制,从而实现各种作业的机器设备。通过融合多个传感器的感知,获得更加精确的信息,完成信息交融。

随着科技的发展,伴随着对农业生产的深度耕耘,将会有更多的传感器应用到我们的大田作业中,而不仅仅停留在育种和科研机构。