傳感器在設(shè)施農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

我國(guó)雖然是農(nóng)業(yè)大國(guó)，但要解決十二億人口的吃飯問(wèn)題還是個(gè)值得重視的問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題的 解決關(guān)鍵在于提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益和增強(qiáng)抗災(zāi)能力。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，當(dāng)前設(shè)施農(nóng)業(yè) (又稱工廠化農(nóng)業(yè))已成為解決上述關(guān)鍵問(wèn)題的一種農(nóng)業(yè)新興產(chǎn)業(yè)。設(shè)施農(nóng)業(yè)是借助溫室及其 配套裝置來(lái)調(diào)節(jié)和控制作物生產(chǎn)環(huán)境條件的新農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，是農(nóng)業(yè)擺脫自然制約的有效手 段，是對(duì)常規(guī)農(nóng)業(yè)的革命性發(fā)展，是高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)和技術(shù)密集型的農(nóng)業(yè)。近年來(lái)，國(guó)外 如以色列、荷蘭等國(guó)在設(shè)施農(nóng)業(yè)中研究和生產(chǎn)方面已達(dá)到很高水平。我國(guó)近年來(lái)，塑料大棚和日光溫室為主體的設(shè)施農(nóng)業(yè)正迅速發(fā)展，但與國(guó)外相比，普遍存在科技含量低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)水平和效益低下。因此，迫切需要技術(shù)改進(jìn)，以提高我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)的整體水平。

　　要實(shí)現(xiàn)高水平的設(shè)施農(nóng)業(yè)，涉及到關(guān)鍵技術(shù)中信息獲取手段是最重要的關(guān)鍵技術(shù)之一。因此 ，開(kāi)發(fā)性能價(jià)格比高的設(shè)施農(nóng)業(yè)用傳感器是當(dāng)務(wù)之急。作為傳感器技術(shù)新世紀(jì)的發(fā)展方向， 本人認(rèn)為把重視傳感器在設(shè)施農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用是勢(shì)在必行的，這也是促進(jìn)傳感器產(chǎn)業(yè)化的重途徑之一。

　　設(shè)施農(nóng)業(yè)用傳感器的品種較多，按其檢測(cè)參數(shù)分?jǐn)?shù)，主要有以下幾種：

　　(1)溫度和濕度：作物的生長(zhǎng)與溫度和濕度有密切關(guān)系，塑料大棚的控制參數(shù)中，溫度與濕 度檢測(cè)、控制是主要參數(shù)之一。

　　(2)土壤干燥度：作物生長(zhǎng)需要水份，在設(shè)施農(nóng)業(yè)中如何灌水，做到既不影響作物生長(zhǎng)又不 浪費(fèi)水資源是至關(guān)重要的問(wèn)題。土壤干燥度的檢測(cè)，需要用干燥度傳感器。目前較廣泛采用 的干燥度傳感器是由負(fù)壓傳感器與陶瓷過(guò)濾管組成的。

　　(3)CO2：農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育離不開(kāi)光合作用，而光合作用又與CO��2有關(guān)，所以控制CO2的 濃度，有利于作物的生長(zhǎng)發(fā)育。

　　(4)光照度：設(shè)施農(nóng)業(yè)中，采用栽培管理自動(dòng)化系統(tǒng)其光源完全為人工光，而不用太陽(yáng)光， 采用光傳感器來(lái)檢測(cè)和控制光照強(qiáng)度，使作物可以得到均勻一致的光照。

　　(5)土壤養(yǎng)分：土壤養(yǎng)分依賴于施肥，合理施肥不僅可以提高作物產(chǎn)量，而且可以避免過(guò)施 肥而造成不必要的損失。土壤養(yǎng)分的測(cè)定包括土壤有機(jī)質(zhì)、pH值、氮、磷、鉀以及交換性鈣 和鎂的檢測(cè)。土壤養(yǎng)分測(cè)定，廣泛采用離子、生物傳感器。

　　由于設(shè)施農(nóng)業(yè)用傳感器是在系統(tǒng)中發(fā)揮作用，因此傳感器的性能必須符合以下要求：

　　(1)長(zhǎng)期穩(wěn)定性好　農(nóng)業(yè)設(shè)施用傳感器的使用環(huán)境比工業(yè)更惡劣，如高溫、高濕。因此傳感 器長(zhǎng)期穩(wěn)定性要更高，需要解決涉及傳感器穩(wěn)定性的關(guān)鍵技術(shù)包括材料、工藝等。

　　(2)能適應(yīng)系統(tǒng)要求　設(shè)施農(nóng)業(yè)的實(shí)質(zhì)是實(shí)現(xiàn)人為調(diào)節(jié)和控制作物生長(zhǎng)環(huán)境條件，是通過(guò)一 個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因此傳感器的性能都應(yīng)該與控制系統(tǒng)相適應(yīng)。尤其是傳感器的長(zhǎng)距離 布點(diǎn)、傳感器靈敏度的一致性、傳感器的響應(yīng)時(shí)間等，這樣才能使系統(tǒng)真正做到快速反應(yīng)和 調(diào)控環(huán)境的高效工作。

　　(3)優(yōu)良的性能價(jià)格比　由于用量較大，因此必須要求其價(jià)格較低廉，否則難于推廣。

　　由于我國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平較低，設(shè)施農(nóng)業(yè)剛起步，因此為了設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展，必須從傳感器 生產(chǎn)過(guò)程中挖潛，盡量降低成本，以滿足性價(jià)比要求。

　　這個(gè)新的應(yīng)用領(lǐng)域開(kāi)發(fā)的策略，本人認(rèn)為應(yīng)該是在充分調(diào)動(dòng)傳感器生產(chǎn)企業(yè)的積極性的同時(shí)，又要防止一哄而上，低水平的重復(fù)。因此，電子敏感行業(yè)協(xié)會(huì)，應(yīng)該有一個(gè)統(tǒng)一的規(guī)劃，進(jìn)行宏觀調(diào)控，使設(shè)施農(nóng)業(yè)用的傳感器開(kāi)發(fā)循序漸進(jìn)，有條不紊地持續(xù)發(fā)展。

　　“九五”計(jì)劃中，“工廠高效農(nóng)業(yè)工程”已列入國(guó)家重點(diǎn)工程項(xiàng)目，并已啟動(dòng)實(shí)施。21世紀(jì)必將全面推廣，傳感器技術(shù)學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界應(yīng)抓住這良好的機(jī)遇，把傳感器在設(shè)施農(nóng)業(yè)中的 應(yīng)用作為主要服務(wù)領(lǐng)域之一，這既能促進(jìn)我國(guó)農(nóng)業(yè)水平的提高，又能促進(jìn)傳感器產(chǎn)業(yè)化 自身的發(fā)展。