传感器在设施农业中的应用

我国虽然是农业大国，但要解决十二亿人口的吃饭问题还是个值得重视的问题。这个问题的 解决关键在于提高农业生产效益和增强抗灾能力。随着科学技术的不断发展，当前设施农业 (又称工厂化农业)已成为解决上述关键问题的一种农业新兴产业。设施农业是借助温室及其 配套装置来调节和控制作物生产环境条件的新农业生产方式，是农业摆脱自然制约的有效手 段，是对常规农业的革命性发展，是高产、高效、优质和技术密集型的农业。近年来，国外 如以色列、荷兰等国在设施农业中研究和生产方面已达到很高水平。我国近年来，塑料大棚和日光温室为主体的设施农业正迅速发展，但与国外相比，普遍存在科技含量低、劳动强度大、生产水平和效益低下。因此，迫切需要技术改进，以提高我国设施农业的整体水平。

　　要实现高水平的设施农业，涉及到关键技术中信息获取手段是最重要的关键技术之一。因此 ，开发性能价格比高的设施农业用传感器是当务之急。作为传感器技术新世纪的发展方向， 本人认为把重视传感器在设施农业中的应用是势在必行的，这也是促进传感器产业化的重途径之一。

　　设施农业用传感器的品种较多，按其检测参数分数，主要有以下几种：

　　(1)温度和湿度：作物的生长与温度和湿度有密切关系，塑料大棚的控制参数中，温度与湿 度检测、控制是主要参数之一。

　　(2)土壤干燥度：作物生长需要水份，在设施农业中如何灌水，做到既不影响作物生长又不 浪费水资源是至关重要的问题。土壤干燥度的检测，需要用干燥度传感器。目前较广泛采用 的干燥度传感器是由负压传感器与陶瓷过滤管组成的。

　　(3)CO2：农作物生长发育离不开光合作用，而光合作用又与CO2有关，所以控制CO2的 浓度，有利于作物的生长发育。

　　(4)光照度：设施农业中，采用栽培管理自动化系统其光源完全为人工光，而不用太阳光， 采用光传感器来检测和控制光照强度，使作物可以得到均匀一致的光照。

　　(5)土壤养分：土壤养分依赖于施肥，合理施肥不仅可以提高作物产量，而且可以避免过施 肥而造成不必要的损失。土壤养分的测定包括土壤有机质、pH值、氮、磷、钾以及交换性钙 和镁的检测。土壤养分测定，广泛采用离子、生物传感器。

　　由于设施农业用传感器是在系统中发挥作用，因此传感器的性能必须符合以下要求：

　　(1)长期稳定性好　农业设施用传感器的使用环境比工业更恶劣，如高温、高湿。因此传感 器长期稳定性要更高，需要解决涉及传感器稳定性的关键技术包括材料、工艺等。

　　(2)能适应系统要求　设施农业的实质是实现人为调节和控制作物生长环境条件，是通过一 个闭环系统来实现的。因此传感器的性能都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、传感器的响应时间等，这样才能使系统真正做到快速反应和 调控环境的高效工作。

　　(3)优良的性能价格比　由于用量较大，因此必须要求其价格较低廉，否则难于推广。

　　由于我国农业现代化水平较低，设施农业刚起步，因此为了设施农业的发展，必须从传感器 生产过程中挖潜，尽量降低成本，以满足性价比要求。

　　这个新的应用领域开发的策略，本人认为应该是在充分调动传感器生产企业的积极性的同时，又要防止一哄而上，低水平的重复。因此，电子敏感行业协会，应该有一个统一的规划，进行宏观调控，使设施农业用的传感器开发循序渐进，有条不紊地持续发展。

　　“九五”计划中，“工厂高效农业工程”已列入国家重点工程项目，并已启动实施。21世纪必将全面推广，传感器技术学术界和产业界应抓住这良好的机遇，把传感器在设施农业中的 应用作为主要服务领域之一，这既能促进我国农业水平的提高，又能促进传感器产业化 自身的发展。