我国是世界农业大国,我国的农业发展始终牵动着国民经济发展和与稳定的脉搏。农业现代化是现代化的基础和支撑。“十五”以来,我国逐年加大农业投入,农业机械化发展,农机工业规模不断壮大,装备技术水平不断提升,支撑了我国现代农业发展。但与发达相比,我国现代农业发展在规模效益、技术装备水平和资源利用等方面仍然存在着很大差距。近年来,计算机、微电子、检测、通信和自动控制等信息技术取得了的发展,物联网、云计算、大数据及人工智能等一批新兴技术广泛应用,不仅了工业的进步,也推动了农业的发展,将现代农业带人智能化和信息化时代,农业科技发展正经历深刻的变革,数字农业、智慧农业将成为我国农业未来的发展方向。
作为实现农业的两项关键技术,信息采集处理技术和农业装备智能化技术都离不开传感器技术的发展和应用。传感器是信息系统的源头,在工作对象的测量、测试、检测、监测、分析、定位、跟踪、导航、制导、控制及健康管理等系统中,封装在不同材质传感器外壳内的传感器都是决定系统性能的关键部件。目前工业传感器已被广泛应用于航空、航天、石油、化工、冶金和电力等各行业。在现代农业发展中,传感器技术主要应用于农作物的育苗、生长、收获、运输、储藏和加工等多个环节。相比之下,由于农业传感器工作对象是具有生命的动植物及其所处的环境,不仅信号微弱、干扰大、阻抗高,对精度与稳定性都有很高的要求。而随着传感器技术的,越来越多的新型传感器及检测手段被应用于农业生产环节,并逐渐成为未来农业中传感器应用的新趋势,也为推进农业现代化进程起到了积极的作用。
传感器技术在农业中的典型应用
1、农业装备中的应用
随着农业装备向自动化、信息化和智能化方向发展,农业装备中广泛应用了各类传感器,实现、精量和等作业要求;同时在农业装备的生产制造过程中也需要使用传感器技术提和效率,实现绿色智能制造。为降低机械损耗,节约能源,使用应变式传感器测定土壤对犁体的阻力,辅助犁体曲面结构设计和强度性能设计。为农作物出苗率,在播种机排种器上安装的光电传感器,监测排种量以及故障,减少重播、漏播;为作物的生长,节约用水、用药,使用虫害监测传感器、土壤养分检测传感器,以及温度、湿度传感器,以便实时采集环境数据。为减少收获损失,在联合收获机上安装子粒夹带损失监测传感器。为实现农业化,在联合收割机上安装谷物流量传感器,可实现谷物的测产,提高了农业投人的利用率。
2、设施农业中的应用
设施农业的发展,使一些农作物的生长不再受季节的影响,从而优化了农作物的品种,提高了农作物的质量和产量。为农作物有一个良好、适宜的生长环境,在温室中需要应用温度传感器、湿度传感器、pH值传感器、光照传感器、离子传感器、生物传感器以及CO2气体传感器等各种传感器,从而实现温室环境中的温度、相对湿度、pH值、光照强度、土壤成分和CO2浓度等参数的实时监测和控制。同时,随着设施养殖业的发展,传感器技术也广泛应用于动物饲养过程中环境、生长过程和疫病等监测,提高健康福利养殖水平。
3、粮食储存中的应用
现代化粮库的传感器技术应用已经较为成熟。为粮食,防止粮食霉变,需要在粮库各部位安装温度传感器、相对湿度传感器,通过与空调系统的配合实现对粮库温、湿度的自动控制。为方便监测粮囤中谷物储量,需要安装物位传感器。为生产,防止米面储存及加工过程中粉尘浓度超标发生燃爆,需要安装粉尘浓度传感器。为粮食的存贮质量,在粮食人库前需要以湿度传感器辅助自动烘干机对水分含量超标的粮食进行烘干。同时,为品质,通过虫害监测传感器,发现虫害迹象,做好早期预防。
4、果蔬保鲜中的应用
目前果蔬的贮藏保鲜主要采取冷库低温贮藏和气调库贮藏两种方式。在冷库低温贮藏方式中,主要依靠温度传感器与制冷机的配合,保持冷库温度的相对稳定。相比之下,气调库贮藏方式,为贮藏环境的适宜和稳定,除了温度之外,控制系统通过温度传感器、湿度传感器、O2浓度传感器以及CO2浓度传感器对气调库内的相对湿度、O2浓度、CO2浓度和乙烯(C2H4)浓度等参数指标进行实时监控,从而达到的储藏效果。