智能制造背景下传感系统在智能农业发展中的应用

高云茜

(黑龙江农业经济职业学院，黑龙江 牡丹江 157041)

0 引言

在当今智能制造背景下，传感器技术的发展越来越迅速，尤其是表现在智能农业方面。传感系统智能农业，简单来讲就是利用物联网系统的温度、湿度、pH值、光照、CO2等各种传感器设备，检测环境中与之相对的各种物理量参数，通过各种仪器仪表进行实时监控(图1)，再通过大数据平台进行分析，预测未来的作物生长情况，通过监控分析得知作物所需，再通过相关设备参与到自动控制中[1]。在现代农业的发展过程中，物联网技术已经在不断地嵌入到现代农业中。从当前农业发展的环境中来看，物联网技术将成为未来农业发展的重要手段，同时智能农业也将在现代农业的发展过程中逐渐普及。在先进机械技术的支持下，以传感设备为支撑的具有更高科技含量的智能温控、节水灌溉、光线调节等技术实现了长足的进步和发展，为传感器技术在农业机械工程中的应用奠定了良好的基础。与此同时，也使智能农业设备的运行效率和安全性、稳定性得到切实提升。

图1 智慧物联网设备及传感器

1 传感系统在智能农业节水灌溉中的应用

我国的智能节水灌溉技术起步较晚，随着国家的逐渐重视以及相关政策的大力扶持，传感系统在这一领域的应用得到快速发展。传感系统可以对灌溉环境进行全方位、多角度的环境监测，当智能灌溉系统监测到土质或者空气湿度低于已设定好的湿度标准时，启动节水灌溉设备，在启动过程中，传感系统持续不断地进行环境监测，并根据实际情况，提供最合理的节水方案，当空气及土壤湿度恢复到既定目标值时，传感系统将终止灌溉指令传导给启停装置，控制电磁阀、水泵执行相应动作，将智能节水灌溉系统关闭，流程图如图2所示。农业传感系统应用于农田灌溉，建立精准的控制系统，能够利用智能分析与显示技术实现智能移动设备和PC 设备，对灌溉区的远程实时监控，达到智能灌溉的目的。该系统能够实现农业灌溉的自动化和智能化，提高灌溉效率、节约水资源，对我国农业经济发展具有重要现实意义[2]。

图2 灌溉系统工作流程图

2 温度传感器在智能温控中的应用

黑龙江省由于地理位置原因，全年平均温度较低，许多农作物需要使用温室或大棚进行温度保持，塑料大棚或智能温室在农作物种植过程中，很好地起到了对农作物生长环境进行改善的作用。与此同时，智能温室与塑料大棚的推广，有效降低了东北地区季节变换所带来的恶劣气候对农作物所产生的不良影响，从而保证了农产品的产量和品质，增加经济效益，同时还可为人们提供反季节农产品。温度传感器可以很好地解决温度实时监测与精准调节，以其节能、环保、便捷、高效的特点被广泛应用。温度传感器在应用过程中，主要负责监测温度信号，并通过传导设备传导到控制单元。根据监测对象的差异性，对温度传感器的要求也有所不同，温度传感器设计单元也就随之改变，因此只有选择了与之相匹配的传感器，才能使得温度监控工作得以高效、稳定运行。在传感器的选择上，需本着优质、高效、低耗的原则，且传导过程中无须中途转输。传感器可依据用途、原理、信息来源、构成等原则划分为不同的类型。其中信息来源包括模拟信息和数字信息，模拟信息需经转输处理才可变为数字信息，增大了数据处理工作量，降低了传感器工作效率。所以在传感器的选择上，倾向于使用数字传感器[3]。

3 光照度传感器在育苗过程中的应用

智能农业中的光照度传感器广泛适用于智能温室、农业大棚、种苗培育等对光照要求较高，同时可便于光照度监测的场合。传感器内输入电源、感应探头、信号输出三部分完全隔离，安全可靠，安装方便。育苗过程光照度传感器的配置过程中，系统需要测试获取传感器光照强度测量数据是否正常，并且根据适合作物生长最佳光线，作为传感系统的初始化条件。而且，不同植物所需求的光照强度有所区别，一般阳生植物的光照需求较高，而阴生植物所需求的光照较低，因此在做智慧农业大棚的光照强度管理时，需要通过安装光照度传感器来根据不同植物对光照量进行合理分配。光照度传感器也叫作亮度传感器，是采用对光线有较敏感的探测原部件，即投光器和受光器，将所采集到的光信号转换为电信号。这些感应原件其实就像相机的感光矩阵一样，内部有绕线电镀式多接点热电堆，其表面涂有高吸收率的黑色涂层，热接点在感应面上，而冷接点则位于机体内，冷热接点产生温差电势。在线性范围内，输出信号与太阳辐射度成正比。农业中的光照传感器采用高灵敏度的感光探头，有着反应快、非接触式、精度高、结构简单、可测的参数多样化等优点。

4 结语

我国农业的快速发展，使得农业智能化程度不断提高。传统农业已不能满足当前智慧农业的需求[4]。除上述智能农业传感系统创新技术应用外，黑龙江省还引入了基于物联网的农业生产远程监控技术，这项技术利用了机械控制单元以及PC设备，在技术人员的操控下进行远程操作，极大地节省了人力物力，节约了时间以及经济成本，解决了传统农业与发展要求间的矛盾，将农业传感技术应用于农田灌溉、智能控温、光线调节等方面，建立一个智能农业监控系统。此项技术在智慧农业生产中，发展为可视技术，不仅提升的生产率，同时也让传感器技术得到发展应用，确保我国农业生产不断朝现代化、智能化方向快速发展。