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2024-09-21 发布于湖北
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浅谈农业传感器及其关联技术的应用.docx

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浅谈农业传感器及其关联技术的应用

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范治璇

（昌吉市滨湖镇农机管理站，新疆昌吉831102）

摘要：随着以互联网和ZigBee、RFID等无线传输控制技术为基础的农业物联网逐步完善和应用，农业传感器的使用越来越普遍，有力的推动了农业智能化、自动化的发展。农业传感器及其关联技术成为实现农业现代化的物质基础之一。

关键词：农业；传感器；关联技术；应用

1农业传感器的适用性要求

农业传感器工作条件大都是极其恶劣的，尤其在室外使用时要经受日晒、风吹、雨淋等气候考验，大多要具备抗老化性能好、稳定性好、可靠性高、精确度高、线性一致性以及重复性好、使用寿命长、测量范围宽、耐受环境影响的能力强的优点。农业传感器必须符合以下适用性要求：

1.1长期稳定性好

农业设施用传感器要长期在高温、高湿条件下工作，其耐用性、可靠性、静态精度和动态性能是最基本的要求，因此传感器长期稳定性要更高。

1.2能适应系统要求

现代农业的自动化、智能化是通过一个闭环系统来实现的。因此传感器的性能应该与控制系统相适应。尤其是传感器的长距离布点、传感器灵敏度的一致性、抗干扰能力、传感器的响应时间、线性度、测量范围等要符合要求，这样才能使系统真正做到快速反应[来自wWW.lw5u.coM]和及时调控。

1.3优良的性能价格比

由于农业智能化系统传感器用量较大，因此必须要求其价格较低廉，否则建设成本高，难以推广。

2农业传感器的具体应用

2.1用于种植业的传感器

一是用于设施农业棚内气候监测系统的传感器，主要有温湿度传感器、光照度传感器，土壤水分、Ec、温度传感器、光合有效辐射传感器、二氧化碳传感器、蒸发传感器、土壤养分传感器（测氮磷钾含量的离子敏传感器）；二是用于植物生理监测用的传感器，主要有检测叶面温、湿度、果实生长、茎杆生长、植物径流的传感器等。三是在露天种植环境检测系统中使用的传感器，主要有风向风速传感器、短波辐射传感器、空气温湿度传感器、雨量传感器。四是水肥一体自动化节水灌溉系统用的传感器，主要有流量传感器（与轮灌控制系统、气象预警、专家系统物联网相接）、氨氮传感器、钾离子传感器、ph值传感器、水温传感器、水位传感器。

2.2用于养殖的传感器

畜禽类养殖除使用温湿度传感器外，主要有NH3含量传感器、空气流量传感器、MEMS传感器。渔业养殖的主要使用溶解氧传感器、水成分传感器、氨氮传感器。

NH3含量传感器用于检测畜禽舍环境中NH3的含量。一般应用于养鸡场产蛋保护方面，鸡的粪便含大量蛋白质，经过复杂的化学反应转变为NH3，NH3是影响鸡蛋产量的关键因素，NH3浓度超过一定值，蛋鸡产蛋率明显下降，甚至不产蛋，需要数周后才能恢复。

MEMS微电机系统传感器是一种新型的传感器。MEMS加速度传感器可监控动物的活动状况，透过RFID标签追踪牛的位置，以及经由颈圈控制自动门让牛群进出牧场与挤奶厂。MEMS传感器还可扩展到其它家畜的豢养。

2.3用于动物产品检测的传感器

用于动物产品检测的传感器主要有生物传感器和适配体传感器，生物传感器按照其感受器中所采用的生命物质分类可分为：微生物传感器、免疫传感器、药物传感器、组织传感器、细胞传感器、酶传感器、DNA传感器等。生物传感器和适配体传感器可以用于动物产品的抗生素残留检测和微生物污染检测。

2.4用于农产品储运的传感器

粮食的储藏除需要温度、湿度、水分传感器外，还需要超声波、音频、空气流量、称重等传感器；蔬菜、水果等的储藏除了要用温度、湿度、二氧化碳传感器外、还需用测量乙烯、氧、氨、氟里昂等的传感器。

2.5用于各类农业机械的传感器

主要有激光传感器、位移位置传感器、燃料流量传感器、仿生传感器。

激光传感器可用于土地平整机械，位移位置传感器用于农业机械工作部件仿形机构，满粮传感器用于收获机械。仿生传感器是一种采用固定化的细胞、酶或者其他生物活性物质与换能器相配合组成传感器，这种传感器在农业上主要用于采摘机器人领域。

3关联技术

3.1现代农业物联网（WSN）技术

其中ZigBee无线控制节点可实现对现场电气设备（无线电机、无线电磁阀）的开关控制。ZigBee无线传感网络系统节点可随时随地无缝扩展，无线传感器数据通过GPRS移动基站网络实时传输到互联网端任一台计算机呈现数字化监测，并支持物联网GV-SL通讯协议规约。Zigbee-GPRS数据融合M2M网关支持Zigbee、GPRS双通道数据融合功能，轻松实现Sensors/Controller-GPRS-Internet互联；远程物联软件系统支持Windows平台下基于DotNetC#的物联远程监测软件。使用者可以通过Internet端任意计算机直接运行该软件