传感器在智慧农业中的应用*

李海英 ，何高明 ，蒋琳琼

（梧州学院，广西 梧州 543002）

我国国土面积广阔，但耕地面积比较有限。为此，我国在农业发展方面，要想利用有限的耕地，提升粮食产量，需要重视科技对农业发展的推动作用。近年来，随着信息技术的飞速发展，人工智能时代的到来，智慧农业成为了现代农业发展的新焦点和新热点。大量的实践证明，在智慧农业布局中，引入传感器，能够对农业种植、生长及加工存储的全环节进行监控，不仅有助于优化农作物的种植效益，提升农作物的种植产量，还可以对农作物加工存储的全环节进行追踪，满足智慧农业发展的需求。

1 国内智慧农业的发展现状

智慧农业是指在农业产业发展中，通过引入传感器及网络等先进技术，实现相应的移动信息技术平台构建，并借助平台发挥作用，全面收集农业发展相关的数据。基于此，达成农业智能控制和生产的目标。通过深入开发智慧农业项目，能够推动农业生态环境的优化变革，提升农业生产经营效果，在促使传统的农业生产及消费观念变革的同时，改变传统的农业组织体系架构。但是，相较于国外的智慧农业发展，我国在智慧农业布局上仍处于起步阶段，整体技术有待提升[1]。

随着我国智慧农业的不断发展，要加大对智慧农业的投资力度，重视科技创新，促使我国智慧农业能够取得较为突出的综合发展优势。

2 传感器的概念及智慧农业中传感器的类别解读

要想明确智慧农业发展中传感器的应用价值，需要了解传感器的概念，同时明确在智慧农业发展进程中使用的传感器主要类别。

2.1 传感器的概念

传感器的诞生与我国科技的飞速发展密不可分。所谓传感器是指通过先进技术的应用，研发出的一种可以按照相应规律完成从被测量物理量到相应电信号或其他形式信号输出的检验检测装置。随着现代科技的不断发展，在传感器研发上，呈现出突出的网络化及系统化特点，而且传感器的功能日益丰富，也呈现出数字化、智能化及微型化的发展态势。

2.2 智慧农业中传感器的类别

在智慧农业中，实现传感器的引入，能够减轻人工作业的压力，可结合农作物生长需求，营造良好的农作物生长环境，提高农业种植的效益。当前，在智慧农业发展进程中，使用的传感器主要有两类，分别是环境传感器及生命信息传感器。

2.2.1 环境传感器

常见的环境传感器包括温度传感器、湿度传感器、生物传感器、气敏传感器、光电传感器、pH值传感器、压力传感器等。比如温度传感器，主要是对农作物生长温度进行监测，湿度传感器可以监测农作物生长环境的湿度信息，光照传感器用来监测植物生长过程中的光照情况，生物传感器可以用来监测农作物的生长过程，pH值传感器可以对农作物生长过程中土壤的酸碱度进行监测[2]。

环境传感器在应用上主要是对农业从育苗育种、生长乃至最终的加工存储环节进行全流程的环境监控，比如在育苗育种阶段借助传感器进行环境温湿度监控，在农作物生长阶段进行土壤水分、肥力的监控，在农作物加工存储阶段借助传感器监控农作物中农药含量，监控存储环境条件等。传感器的应用，促使工作人员通过传感器对数据进行分析，了解农作物生长的环境情况，并结合环境参数来进行相应调整，确保在农作物生长过程中，始终有完善的环境因素作为支撑，提升农作物的综合种植效率。

2.2.2 生命信息传感器

生命信息传感器，在应用上主要是对农作物的生长状态进行监测。通过该传感器可以了解植物当前的生长情况，明确植物在生长过程中化肥使用是否符合植物生长要求，以及相应植物信息元素是否保持在正常水平等。农业种植者可以借助传感器的数据分析结果对农作物生长状态有清晰、全面的认知，并适当进行农业种植对策的调整，提升植物生长速度，优化农业种植效果[3]。

3 智慧农业发展进程中对传感器类别的筛选

现阶段，需要引入更多先进科技和先进设备，助力智慧农业的发展。为此，立足智慧农业发展背景，在传感器的选择上，依然会有一定的选择难度。

首先，目前市场中在售的传感器类别众多，如何科学合理地进行传感器类别的筛选很关键。要明确购买传感器的目的，若是进行温湿度监测，则可以选择温度或湿度传感器，也可以选择温湿度传感器；若是进行光照情况监测，则需要选择光照传感器[4]。

其次，在市场中销售的传感器产品中，不同产品的质量差异较大。若所购买的传感器不具备较高的使用品质，会对农业生产监测效果产生较大干扰，不利于农业生产力的综合优化和提升。为了保证传感器在智慧农业中的应用价值，尽可能选择符合农业生产监测的传感器。一般来说，要求其具备较低的功耗，且传感器的材质具备较强的耐腐蚀特性，有较好的抗低温性能表现。由于不同地区农业种植生产情况的差异，以及多数农业种植者对传感器的认知不足，所以在传感器的选择上，要尽可能选择一些安装和使用简单、有较高的使用便捷性和稳定性的传感器[5]。

4 智慧农业生产中传感器的应用

随着智慧农业的发展，将传感器引入到农业生产领域有着突出的应用价值。结合我国智慧农业的发展现状来说，传感器的应用已经普及，且通过传感器的引入，推动了智慧农业的发展。

4.1 农作物育苗育种阶段传感器的应用

在农业种植领域中引入传感器，可以对农作物种植的环境进行监测，助力工作人员选择最佳的气候条件种植农作物。育苗育种是农作物种植的首要环节，也是关键环节。在该环节引入传感器，能够优化育苗育种的效果，提升优苗率[6]。

育苗育种对促进农作物生产有着突出作用。当前一些专家和学者利用生物传感器来进行优质农作物遗传基因的监测，培养有优秀基因的农作物种子。在农作物的育苗育种上，也有一些农业种植专家通过温室提前育苗的方式，成功完成反季蔬菜种植，满足消费者在不同季节对蔬菜产品的需求。另外，在农作物的育苗育种环节，其对环境的温湿度、空气中二氧化碳含量及光照、土壤酸碱度等参数有较高的要求。在这种情况下，引入传感器应用，可以实时测量相关参数信息，并将传感器监测的数据传输到控制器，由控制器控制相应的执行机构按照传感器监测结果来自动做好育苗育种阶段环境参数的科学调节[7]。

4.2 农作物生长阶段传感器的应用

在农作物的生长过程中，也可以引入传感器，通过传感器来监测农作物的生长进程。通过相应智能化系统的引入，配合传感器的使用，可以精准记录农作物生长过程中的相应参数，使工作人员对农作物生长情况有全面、清晰的了解，并科学合理地进行农作物生长情况的监测。结合监测获取的结果，及时调整相应的种植策略，可以提升农作物的综合种植效果。比如在农作物生长的过程中，借助颜色及水分传感器发挥的作用，可以对农作物生长过程中的色彩及水分情况进行监测，并结合监测结果评估农作物的成熟情况，从而选择最佳时间完成农作物的采摘[8]。

以大棚作物的生长为例。在农作物生长阶段，可以通过温度、湿度及水分、光感等传感器的综合应用，对大棚种植环境进行监测，并结合监测结果和农作物生长对环境的要求做好大棚环境的调整，为农作物生长营造最优的农业种植环境。此外，在农作物种植过程中，通过引入土壤传感器，可以对农作物种植的土壤水分、土层温度、土壤酸碱度及土壤肥力等情况进行监测，了解土壤情况是否符合农作物种植要求。再比如通过二氧化碳传感器发挥的作用，可以监测空气中二氧化碳的含量，并了解植物光合作用开展情况。随着技术的不断提升，当前也有专门针对杂草进行监测的杂草传感器推出，其可以精准识别杂草，并通过信息系统的配合达成自动除草的效果。

4.3 农作物加工存储阶段传感器的应用

在农作物的加工存储方面，传感器也有很好的应用。当前，由于人们对食品质量安全重视度的提升，在农作物的加工生产时，通过引入传感器，可以对农作物的加工存储过程进行全程监控。比如在玉米的加工上，需要将玉米和玉米棒分离，故在进行玉米加工时，为确保分离的效果，可以引入传感器来对完成加工的玉米进行监测，评估完成剥离的玉米粒是否完整。通过传感器和相应筛选机械设备的配合，能够将完整剥离的玉米准确分离出来，提升玉米加工的品质[9-10]。

在农作物存储的过程中，可以引入传感器来进行农作物存储环境的监测。比如啤酒的制造离不开啤酒花，啤酒花是一种挥发性作物，须在产出后12 h内送进啤酒缸，否则会开始变质。太热的温度，啤酒花必然腐败。但在传感器技术的帮助下，在啤酒花场和啤酒厂之间的每个阶段，现在可以收集其货物的温度和湿度数据。这些传感器通过GPS跟踪每个货物的位置，并注意温度或湿度是否超出或低于可接受的范围。再比如在进行小麦、玉米等农作物存储的过程中，若是存储环境中温湿度较大，可能会导致小麦或玉米发芽，不利于小麦、玉米的存储。所以在这种情况下，通过引入温湿度传感器，能够对小麦或玉米等农作物存储环境进行监测，了解温湿度变化。一旦温湿度出现变化，及时通过传感器反馈数据到电脑，对小麦及玉米存储的环境进行温湿度的调控，确保小麦、玉米等农作物的存储品质。

5 我国智慧农业发展中传感器的应用趋势

随着现代化技术的发展，传感器在智慧农业中的价值会越来越突出。《国家乡村振兴战略规划（2018—2022年）》明确提到我国应该重视数字农业的发展，并推动智慧农业工程的规划建设，大力开展“互联网+”现代农业行动。在此情况下，引入传感器，能够符合智慧农业布局的要求，同时也可以借助传感器发挥的作用，推动农业遥感及农业物联网的建设，提升农业生产的智能化。未来，随着技术的不断升级，智慧农业将成为我国农业生产的必然趋势[11]。

随着我国科技水平的提升，未来在智慧农业发展过程中，传感器的作用不可小觑。而且在技术不断升级的背景下，我国在农业传感器研发上，也会实现传感器类别的进一步细分，在传感器单品研发上，逐步向着微型化、集成化和智能化等方向发展。同时，在技术不断升级的背景下，未来我国的农业传感器也会有更低的使用成本和更低的能耗。随着智慧农业网络布局的日益完善，农业传感器也成为智慧农业网络布局关键的构成部分。通过传感器技术的引入，可以全面满足智慧农业发展的需求，促使我国在智慧农业布局方面步入全新的历史发展阶段。

此外，传感器和物联网、云计算等技术的结合可以打造一个智能化、数字化的多功能智慧农业平台，也是实现传统农业向现代农业过渡的重要节点。一方面，可以对传感器所测的数据进行信息整理，整个过程的数据分析、决策支持、远程控制、灾变预警等也同样需要平台处理；另一方面，通过与物联网技术的融合，不仅能够完善农产品电商平台的构建，还可以打破农业市场时间和地理的限制性因素，促进农村经济新业态发展。