傳感器在智慧農業中的應用*

李海英 ，何高明 ，蔣琳瓊

（梧州學院，廣西 梧州 543002）

我國國土面積廣闊，但耕地面積比較有限。為此，我國在農業發展方面，要想利用有限的耕地，提升糧食產量，需要重視科技對農業發展的推動作用。近年來，隨著信息技術的飛速發展，人工智能時代的到來，智慧農業成為了現代農業發展的新焦點和新熱點。大量的實踐證明，在智慧農業布局中，引入傳感器，能夠對農業種植、生長及加工存儲的全環節進行監控，不僅有助于優化農作物的種植效益，提升農作物的種植產量，還可以對農作物加工存儲的全環節進行追蹤，滿足智慧農業發展的需求。

1 國內智慧農業的發展現狀

智慧農業是指在農業產業發展中，通過引入傳感器及網絡等先進技術，實現相應的移動信息技術平臺構建，并借助平臺發揮作用，全面收集農業發展相關的數據。基于此，達成農業智能控制和生產的目標。通過深入開發智慧農業項目，能夠推動農業生態環境的優化變革，提升農業生產經營效果，在促使傳統的農業生產及消費觀念變革的同時，改變傳統的農業組織體系架構。但是，相較于國外的智慧農業發展，我國在智慧農業布局上仍處于起步階段，整體技術有待提升[1]。

隨著我國智慧農業的不斷發展，要加大對智慧農業的投資力度，重視科技創新，促使我國智慧農業能夠取得較為突出的綜合發展優勢。

2 傳感器的概念及智慧農業中傳感器的類別解讀

要想明確智慧農業發展中傳感器的應用價值，需要了解傳感器的概念，同時明確在智慧農業發展進程中使用的傳感器主要類別。

2.1 傳感器的概念

傳感器的誕生與我國科技的飛速發展密不可分。所謂傳感器是指通過先進技術的應用，研發出的一種可以按照相應規律完成從被測量物理量到相應電信號或其他形式信號輸出的檢驗檢測裝置。隨著現代科技的不斷發展，在傳感器研發上，呈現出突出的網絡化及系統化特點，而且傳感器的功能日益豐富，也呈現出數字化、智能化及微型化的發展態勢。

2.2 智慧農業中傳感器的類別

在智慧農業中，實現傳感器的引入，能夠減輕人工作業的壓力，可結合農作物生長需求，營造良好的農作物生長環境，提高農業種植的效益。當前，在智慧農業發展進程中，使用的傳感器主要有兩類，分別是環境傳感器及生命信息傳感器。

2.2.1 環境傳感器

常見的環境傳感器包括溫度傳感器、濕度傳感器、生物傳感器、氣敏傳感器、光電傳感器、pH值傳感器、壓力傳感器等。比如溫度傳感器，主要是對農作物生長溫度進行監測，濕度傳感器可以監測農作物生長環境的濕度信息，光照傳感器用來監測植物生長過程中的光照情況，生物傳感器可以用來監測農作物的生長過程，pH值傳感器可以對農作物生長過程中土壤的酸堿度進行監測[2]。

環境傳感器在應用上主要是對農業從育苗育種、生長乃至最終的加工存儲環節進行全流程的環境監控，比如在育苗育種階段借助傳感器進行環境溫濕度監控，在農作物生長階段進行土壤水分、肥力的監控，在農作物加工存儲階段借助傳感器監控農作物中農藥含量，監控存儲環境條件等。傳感器的應用，促使工作人員通過傳感器對數據進行分析，了解農作物生長的環境情況，并結合環境參數來進行相應調整，確保在農作物生長過程中，始終有完善的環境因素作為支撐，提升農作物的綜合種植效率。

2.2.2 生命信息傳感器

生命信息傳感器，在應用上主要是對農作物的生長狀態進行監測。通過該傳感器可以了解植物當前的生長情況，明確植物在生長過程中化肥使用是否符合植物生長要求，以及相應植物信息元素是否保持在正常水平等。農業種植者可以借助傳感器的數據分析結果對農作物生長狀態有清晰、全面的認知，并適當進行農業種植對策的調整，提升植物生長速度，優化農業種植效果[3]。

3 智慧農業發展進程中對傳感器類別的篩選

現階段，需要引入更多先進科技和先進設備，助力智慧農業的發展。為此，立足智慧農業發展背景，在傳感器的選擇上，依然會有一定的選擇難度。

首先，目前市場中在售的傳感器類別眾多，如何科學合理地進行傳感器類別的篩選很關鍵。要明確購買傳感器的目的，若是進行溫濕度監測，則可以選擇溫度或濕度傳感器，也可以選擇溫濕度傳感器；若是進行光照情況監測，則需要選擇光照傳感器[4]。

其次，在市場中銷售的傳感器產品中，不同產品的質量差異較大。若所購買的傳感器不具備較高的使用品質，會對農業生產監測效果產生較大干擾，不利于農業生產力的綜合優化和提升。為了保證傳感器在智慧農業中的應用價值，盡可能選擇符合農業生產監測的傳感器。一般來說，要求其具備較低的功耗，且傳感器的材質具備較強的耐腐蝕特性，有較好的抗低溫性能表現。由于不同地區農業種植生產情況的差異，以及多數農業種植者對傳感器的認知不足，所以在傳感器的選擇上，要盡可能選擇一些安裝和使用簡單、有較高的使用便捷性和穩定性的傳感器[5]。

4 智慧農業生產中傳感器的應用

隨著智慧農業的發展，將傳感器引入到農業生產領域有著突出的應用價值。結合我國智慧農業的發展現狀來說，傳感器的應用已經普及，且通過傳感器的引入，推動了智慧農業的發展。

4.1 農作物育苗育種階段傳感器的應用

在農業種植領域中引入傳感器，可以對農作物種植的環境進行監測，助力工作人員選擇最佳的氣候條件種植農作物。育苗育種是農作物種植的首要環節，也是關鍵環節。在該環節引入傳感器，能夠優化育苗育種的效果，提升優苗率[6]。

育苗育種對促進農作物生產有著突出作用。當前一些專家和學者利用生物傳感器來進行優質農作物遺傳基因的監測，培養有優秀基因的農作物種子。在農作物的育苗育種上，也有一些農業種植專家通過溫室提前育苗的方式，成功完成反季蔬菜種植，滿足消費者在不同季節對蔬菜產品的需求。另外，在農作物的育苗育種環節，其對環境的溫濕度、空氣中二氧化碳含量及光照、土壤酸堿度等參數有較高的要求。在這種情況下，引入傳感器應用，可以實時測量相關參數信息，并將傳感器監測的數據傳輸到控制器，由控制器控制相應的執行機構按照傳感器監測結果來自動做好育苗育種階段環境參數的科學調節[7]。

4.2 農作物生長階段傳感器的應用

在農作物的生長過程中，也可以引入傳感器，通過傳感器來監測農作物的生長進程。通過相應智能化系統的引入，配合傳感器的使用，可以精準記錄農作物生長過程中的相應參數，使工作人員對農作物生長情況有全面、清晰的了解，并科學合理地進行農作物生長情況的監測。結合監測獲取的結果，及時調整相應的種植策略，可以提升農作物的綜合種植效果。比如在農作物生長的過程中，借助顏色及水分傳感器發揮的作用，可以對農作物生長過程中的色彩及水分情況進行監測，并結合監測結果評估農作物的成熟情況，從而選擇最佳時間完成農作物的采摘[8]。

以大棚作物的生長為例。在農作物生長階段，可以通過溫度、濕度及水分、光感等傳感器的綜合應用，對大棚種植環境進行監測，并結合監測結果和農作物生長對環境的要求做好大棚環境的調整，為農作物生長營造最優的農業種植環境。此外，在農作物種植過程中，通過引入土壤傳感器，可以對農作物種植的土壤水分、土層溫度、土壤酸堿度及土壤肥力等情況進行監測，了解土壤情況是否符合農作物種植要求。再比如通過二氧化碳傳感器發揮的作用，可以監測空氣中二氧化碳的含量，并了解植物光合作用開展情況。隨著技術的不斷提升，當前也有專門針對雜草進行監測的雜草傳感器推出，其可以精準識別雜草，并通過信息系統的配合達成自動除草的效果。

4.3 農作物加工存儲階段傳感器的應用

在農作物的加工存儲方面，傳感器也有很好的應用。當前，由于人們對食品質量安全重視度的提升，在農作物的加工生產時，通過引入傳感器，可以對農作物的加工存儲過程進行全程監控。比如在玉米的加工上，需要將玉米和玉米棒分離，故在進行玉米加工時，為確保分離的效果，可以引入傳感器來對完成加工的玉米進行監測，評估完成剝離的玉米粒是否完整。通過傳感器和相應篩選機械設備的配合，能夠將完整剝離的玉米準確分離出來，提升玉米加工的品質[9-10]。

在農作物存儲的過程中，可以引入傳感器來進行農作物存儲環境的監測。比如啤酒的制造離不開啤酒花，啤酒花是一種揮發性作物，須在產出后12 h內送進啤酒缸，否則會開始變質。太熱的溫度，啤酒花必然腐敗。但在傳感器技術的幫助下，在啤酒花場和啤酒廠之間的每個階段，現在可以收集其貨物的溫度和濕度數據。這些傳感器通過GPS跟蹤每個貨物的位置，并注意溫度或濕度是否超出或低于可接受的范圍。再比如在進行小麥、玉米等農作物存儲的過程中，若是存儲環境中溫濕度較大，可能會導致小麥或玉米發芽，不利于小麥、玉米的存儲。所以在這種情況下，通過引入溫濕度傳感器，能夠對小麥或玉米等農作物存儲環境進行監測，了解溫濕度變化。一旦溫濕度出現變化，及時通過傳感器反饋數據到電腦，對小麥及玉米存儲的環境進行溫濕度的調控，確保小麥、玉米等農作物的存儲品質。

5 我國智慧農業發展中傳感器的應用趨勢

隨著現代化技術的發展，傳感器在智慧農業中的價值會越來越突出。《國家鄉村振興戰略規劃（2018—2022年）》明確提到我國應該重視數字農業的發展，并推動智慧農業工程的規劃建設，大力開展“互聯網+”現代農業行動。在此情況下，引入傳感器，能夠符合智慧農業布局的要求，同時也可以借助傳感器發揮的作用，推動農業遙感及農業物聯網的建設，提升農業生產的智能化。未來，隨著技術的不斷升級，智慧農業將成為我國農業生產的必然趨勢[11]。

隨著我國科技水平的提升，未來在智慧農業發展過程中，傳感器的作用不可小覷。而且在技術不斷升級的背景下，我國在農業傳感器研發上，也會實現傳感器類別的進一步細分，在傳感器單品研發上，逐步向著微型化、集成化和智能化等方向發展。同時，在技術不斷升級的背景下，未來我國的農業傳感器也會有更低的使用成本和更低的能耗。隨著智慧農業網絡布局的日益完善，農業傳感器也成為智慧農業網絡布局關鍵的構成部分。通過傳感器技術的引入，可以全面滿足智慧農業發展的需求，促使我國在智慧農業布局方面步入全新的歷史發展階段。

此外，傳感器和物聯網、云計算等技術的結合可以打造一個智能化、數字化的多功能智慧農業平臺，也是實現傳統農業向現代農業過渡的重要節點。一方面，可以對傳感器所測的數據進行信息整理，整個過程的數據分析、決策支持、遠程控制、災變預警等也同樣需要平臺處理；另一方面，通過與物聯網技術的融合，不僅能夠完善農產品電商平臺的構建，還可以打破農業市場時間和地理的限制性因素，促進農村經濟新業態發展。