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(nóng)業(yè)發(fā)展方面，要想利用有限的耕地，提升糧食產(chǎn)量，需要重視科技對農(nóng)業(yè)發(fā)展的推動作用。近年來，隨著信息技術的飛速發(fā)展，人工智能時代的到來，智慧農(nóng)業(yè)成為了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的新焦點和新熱點。大量的實踐證明，在智慧農(nóng)業(yè)布局中，引入傳感器，能夠對農(nóng)業(yè)種植、生長及加工存儲的全環(huán)節(jié)進行監(jiān)控，不僅有助于優(yōu)化農(nóng)作物的種植效益，提升農(nóng)作物的種植產(chǎn)量，還可以對農(nóng)作物加工存儲的全環(huán)節(jié)進行追蹤，滿足智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的需求。

1 國內(nèi)智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

智慧農(nóng)業(yè)是指在農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展中，通過引入傳感器及網(wǎng)絡等先進技術，實現(xiàn)相應的移動信息技術平臺構建，并借助平臺發(fā)揮作用，全面收集農(nóng)業(yè)發(fā)展相關的數(shù)據(jù)?；诖耍_成農(nóng)業(yè)智能控制和生產(chǎn)的目標。通過深入開發(fā)智慧農(nóng)業(yè)項目，能夠推動農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的優(yōu)化變革，提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營效果，在促使傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及消費觀念變革的同時，改變傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)組織體系架構。但是，相較于國外的智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展，我國在智慧農(nóng)業(yè)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(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展，要加大對智慧農(nóng)業(yè)的投資力度，重視科技創(chuàng)新，促使我國智慧農(nóng)業(yè)能夠取得較為突出的綜合發(fā)展優(yōu)勢。

2 傳感器的概念及智慧農(nóng)業(yè)中傳感器的類別解讀

要想明確智慧農(nóng)業(yè)發(fā)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(nóng)業(yè)發(fā)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(fā)展密不可分。所謂傳感器是指通過先進技術的應用，研發(fā)出的一種可以按照相應規(guī)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(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，在傳感器研發(fā)上，呈現(xiàn)出突出的網(wǎng)絡化及系統(tǒng)化特點，而且傳感器的功能日益豐富，也呈現(xiàn)出數(shù)字化、智能化及微型化的發(fā)展態(tài)勢。

2.2 智慧農(nóng)業(yè)中傳感器的類別

在智慧農(nóng)業(yè)中，實現(xiàn)傳感器的引入，能夠減輕人工作業(yè)的壓力，可結合農(nóng)作物生長需求，營造良好的農(nóng)作物生長環(huán)境，提高農(nóng)業(yè)種植的效益。當前，在智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展進程中，使用的傳感器主要有兩類，分別是環(huán)境傳感器及生命信息傳感器。

2.2.1 環(huán)境傳感器

常見的環(huán)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(nóng)作物生長溫度進行監(jiān)測，濕度傳感器可以監(jiān)測農(nóng)作物生長環(huán)境的濕度信息，光照傳感器用來監(jiān)測植物生長過程中的光照情況，生物傳感器可以用來監(jiān)測農(nóng)作物的生長過程，pH值傳感器可以對農(nóng)作物生長過程中土壤的酸堿度進行監(jiān)測[2]。

環(huán)境傳感器在應用上主要是對農(nóng)業(yè)從育苗育種、生長乃至最終的加工存儲環(huán)節(jié)進行全流程的環(huán)境監(jiān)控，比如在育苗育種階段借助傳感器進行環(huán)境溫濕度監(jiān)控，在農(nóng)作物生長階段進行土壤水分、肥力的監(jiān)控，在農(nóng)作物加工存儲階段借助傳感器監(jiān)控農(nóng)作物中農(nóng)藥含量，監(jiān)控存儲環(huán)境條件等。傳感器的應用，促使工作人員通過傳感器對數(shù)據(jù)進行分析，了解農(nóng)作物生長的環(huán)境情況，并結合環(huán)境參數(shù)來進行相應調(diào)整，確保在農(nóng)作物生長過程中，始終有完善的環(huán)境因素作為支撐，提升農(nóng)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(nóng)作物的生長狀態(tài)進行監(jiān)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(nóng)業(yè)種植者可以借助傳感器的數(shù)據(jù)分析結果對農(nóng)作物生長狀態(tài)有清晰、全面的認知，并適當進行農(nóng)業(yè)種植對策的調(diào)整，提升植物生長速度，優(yōu)化農(nóng)業(yè)種植效果[3]。

3 智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展進程中對傳感器類別的篩選

現(xiàn)階段，需要引入更多先進科技和先進設備，助力智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展。為此，立足智慧農(nóng)業(yè)發(fā)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(jiān)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(jiān)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(chǎn)品中，不同產(chǎn)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(nóng)業(yè)生產(chǎn)監(jiān)測效果產(chǎn)生較大干擾，不利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的綜合優(yōu)化和提升。為了保證傳感器在智慧農(nóng)業(yè)中的應用價值，盡可能選擇符合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)監(jiān)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(xiàn)。由于不同地區(qū)農(nóng)業(yè)種植生產(chǎn)情況的差異，以及多數(shù)農(nóng)業(yè)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(wěn)定性的傳感器[5]。

4 智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中傳感器的應用

隨著智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展，將傳感器引入到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領域有著突出的應用價值。結合我國智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀來說，傳感器的應用已經(jīng)普及，且通過傳感器的引入，推動了智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

4.1 農(nóng)作物育苗育種階段傳感器的應用

在農(nóng)業(yè)種植領域中引入傳感器，可以對農(nóng)作物種植的環(huán)境進行監(jiān)測，助力工作人員選擇最佳的氣候條件種植農(nóng)作物。育苗育種是農(nóng)作物種植的首要環(huán)節(jié)，也是關鍵環(huán)節(jié)。在該環(huán)節(jié)引入傳感器，能夠優(yōu)化育苗育種的效果，提升優(yōu)苗率[6]。

育苗育種對促進農(nóng)作物生產(chǎn)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(yōu)質農(nóng)作物遺傳基因的監(jiān)測，培養(yǎng)有優(yōu)秀基因的農(nóng)作物種子。在農(nóng)作物的育苗育種上，也有一些農(nóng)業(yè)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(jié)對蔬菜產(chǎn)品的需求。另外，在農(nóng)作物的育苗育種環(huán)節(jié)，其對環(huán)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(shù)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(shù)信息，并將傳感器監(jiān)測的數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂破?，由控制器控制相應的?zhí)行機構按照傳感器監(jiān)測結果來自動做好育苗育種階段環(huán)境參數(shù)的科學調(diào)節(jié)[7]。

4.2 農(nóng)作物生長階段傳感器的應用

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

以大棚作物的生長為例。在農(nóng)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(huán)境進行監(jiān)測，并結合監(jiān)測結果和農(nóng)作物生長對環(huán)境的要求做好大棚環(huán)境的調(diào)整，為農(nóng)作物生長營造最優(yōu)的農(nóng)業(yè)種植環(huán)境。此外，在農(nóng)作物種植過程中，通過引入土壤傳感器，可以對農(nóng)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(jiān)測，了解土壤情況是否符合農(nóng)作物種植要求。再比如通過二氧化碳傳感器發(fā)揮的作用，可以監(jiān)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(jiān)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(tǒng)的配合達成自動除草的效果。

4.3 農(nóng)作物加工存儲階段傳感器的應用

在農(nóng)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(nóng)作物的加工生產(chǎn)時，通過引入傳感器，可以對農(nóng)作物的加工存儲過程進行全程監(jiān)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(jiān)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(nóng)作物存儲的過程中，可以引入傳感器來進行農(nóng)作物存儲環(huán)境的監(jiān)測。比如啤酒的制造離不開啤酒花，啤酒花是一種揮發(fā)性作物，須在產(chǎn)出后12 h內(nèi)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(xiàn)在可以收集其貨物的溫度和濕度數(shù)據(jù)。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(nóng)作物存儲的過程中，若是存儲環(huán)境中溫濕度較大，可能會導致小麥或玉米發(fā)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(nóng)作物存儲環(huán)境進行監(jiān)測，了解溫濕度變化。一旦溫濕度出現(xiàn)變化，及時通過傳感器反饋數(shù)據(jù)到電腦，對小麥及玉米存儲的環(huán)境進行溫濕度的調(diào)控，確保小麥、玉米等農(nóng)作物的存儲品質。

5 我國智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展中傳感器的應用趨勢

隨著現(xiàn)代化技術的發(fā)展，傳感器在智慧農(nóng)業(yè)中的價值會越來越突出?！秶亦l(xiāng)村振興戰(zhàn)略規(guī)劃（2018—2022年）》明確提到我國應該重視數(shù)字農(nóng)業(yè)的發(fā)展，并推動智慧農(nóng)業(yè)工程的規(guī)劃建設，大力開展“互聯(lián)網(wǎng)+”現(xiàn)代農(nóng)業(yè)行動。在此情況下，引入傳感器，能夠符合智慧農(nóng)業(yè)布局的要求，同時也可以借助傳感器發(fā)揮的作用，推動農(nóng)業(yè)遙感及農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的建設，提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的智能化。未來，隨著技術的不斷升級，智慧農(nóng)業(yè)將成為我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的必然趨勢[11]。

隨著我國科技水平的提升，未來在智慧農(nóng)業(yè)發(fā)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(nóng)業(yè)傳感器研發(fā)上，也會實現(xiàn)傳感器類別的進一步細分，在傳感器單品研發(fā)上，逐步向著微型化、集成化和智能化等方向發(fā)展。同時，在技術不斷升級的背景下，未來我國的農(nóng)業(yè)傳感器也會有更低的使用成本和更低的能耗。隨著智慧農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡布局的日益完善，農(nóng)業(yè)傳感器也成為智慧農(nóng)業(yè)網(wǎng)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(nóng)業(yè)發(fā)展的需求，促使我國在智慧農(nóng)業(yè)布局方面步入全新的歷史發(fā)展階段。

此外，傳感器和物聯(lián)網(wǎng)、云計算等技術的結合可以打造一個智能化、數(shù)字化的多功能智慧農(nóng)業(yè)平臺，也是實現(xiàn)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)過渡的重要節(jié)點。一方面，可以對傳感器所測的數(shù)據(jù)進行信息整理，整個過程的數(shù)據(jù)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(lián)網(wǎng)技術的融合，不僅能夠完善農(nóng)產(chǎn)品電商平臺的構建，還可以打破農(nóng)業(yè)市場時間和地理的限制性因素，促進農(nóng)村經(jīng)濟新業(yè)態(tài)發(fā)展。