淺析傳感器技術在植物培養中的應用

趙康博(河北省唐山市第一中學 河北 唐山 063000)

1 傳感器的初步介紹:傳感器(transducer/sensor)是一種新型檢測裝置，它不但能接受被測量的信息，而且能把感受到的信息，遵循一定規律變換成為電信號或者其他形式的信息進行傳輸，來滿足所需信息的傳輸、處理、存儲、記錄和控制等需求。傳感技術、計算機技術與通信技術合稱為信息技術的三大支柱。傳感器具有小型化、數字化、自動化、多功能化、系統化等顯著特點，大致可以分為熱敏原件、光敏元件、氣敏元件等十大類。它是實現自動檢測和自動控制的首要環節。在物聯網方面，傳感技術作為一個衡量一個國家信息化程度的重要標準之一顯得尤為重要。

2植物培養與生長受溫度大小、濕度高低、光照強弱和CO2濃度大小這幾個重要的環境因素影響，因此植物生長環境的監測是這個系統的重要需求。

2．1 首先，溫度大小是影響植物生長最重要的因素之一，植物種子的發芽、培養、以及植物的正常生長等眾多生理活動都受到了溫度的限制與制約，比如在室內密閉條件下進行種子發芽和植物育苗時，因為種子與植物的呼吸作用容器內的溫度很容易就超過了植物生長所需的正常溫度值，然而低溫與高溫對于大多數的植物的生長發育會造成一定的不利影響，嚴重者，植物體會因過度脫水或寒冷直接死亡。

2．2 二氧化碳不僅僅是植物光合作用的重要原料之一，也是它呼吸作用最終產物之一。恰當濃度濃度的CO2可以增加植物體對光的捕捉能力，并且可以增加植物葉片單位鮮重和葉綠素等，從而植物體光合作用的效率被大幅度地提升。但是，CO2含量的提高又會明顯抑制植物的呼吸作用，植物無法生活在CO2濃度過高的環境中。總而言之，合適的CO2濃度對于植物體生長是一個不可或缺的因素。

2．3 植物體或種子所需要的水，雖然大部分來自于土壤，但是空氣中的濕度對植物體生長或種子發芽也有一定的作用。假如空氣濕度超過一定的臨界值，會使植物體枝葉徒長，根部腐爛，花瓣掉落，可能會引起植物體生病，如果在結實期，不合適的空氣濕度也會影響植物體的正常結實等，相反，如果空氣濕度過小，會使花期縮短，花色變淡。如果一些植物被跨氣候帶養殖，很有可能會引起不同程度的生長不良不良，影響開花和結果。

3傳感技術在植物培養中的應用，我們可以利用傳感器對植物的生長環境進行檢測與測量，比如:在植物生長的土壤中放置酸堿度檢測器，對其進行監控:在植物生長的空氣中放置溫度與濕度傳感器，將收集到的數據發送一個基站中，并利用基站上傳到云盤中，利用軟件進行數據分析，把數據分析結果發送給管理者的移動端中:并根據不同的植物的不同生長需求，人工設定一定的范圍、當數據反饋在設定范圍之外時，系統將自動進行報警，提醒管理者進行管理和控制，以達到檢測目的。

3．1 以DHT11溫濕度傳感器為例，DHT11溫濕度傳感器是一個已被校準以數字信號為輸出的新型高精度溫濕度傳感器，由于其簡單、廉價、穩定、傳輸距離遠、超低功耗等特性，在工業上被廣泛應用。其濕度量程為20～90%RH，精度為±5%RH，溫度量程為0～50℃，精度為±2℃。精度雖不算特別高，但是已經能夠滿足本設計的實際需求。將此傳感器放置到植物體生長的位置的正上方，連接幾個控制節點輔助傳輸信號。

3．2 本文設計使用的光照傳感器型號為BH1750FV型。傳統的光照傳感器一般采用基于光電特性的光敏電阻實現，先采集到模擬信號，然后經過A/D轉換得到數字信號，這種電路設計復雜、費用高且有一定的誤差。本設計使用的BH1750FVI是一種用于兩線式串行總線接口的數字型光強度傳感器集成電路，由日本株式會社RHOM近年推出它，采用I2C通信，避免了A/D轉換帶來的誤差，分辨率高，可以探測較大范圍的光強度變化，量程范圍為1～65535Lx，最小誤差變動在±20%。

3．3 使用的二氧化碳傳感器為二氧化碳濃度傳感器Telaire6703方法非色散紅外(NDIR)，理論測量范圍0到5000ppm、它的尺寸為1．18in×0．61in ×0．34in、(30mm ×15．6m)

溫度依賴性0．5%的讀數壽命期為大約15年左右。所以這款二氧化碳檢測器具有靈敏度高，壽命氣長等優良特點，可以將其放置在植物生長環境中進行長時間數據監控。

3．4 監控終端通過串口與網絡基站相連，二者建立起數據傳輸通道，監控終端，接收基站全球數據，并以文字或曲線的方式直觀的呈現給用戶。