智能传感器为传统农业提质增效提供解决方案

传感器田间测、农机田间耕，“耕牛”转身变“智牛”；脚不沾泥、手不碰水就把田种了，打开手机就能设定耕作深度，查看数据就知道农作物生长状况……在北京传火者人工智能科技有限公司打造的农业示范园里，传感器技术将现代信息技术与农业生产、经营、管理和服务全产业链融合，为传统农业提质增效提供了现代化解决方案。

据悉，传感器技术是现代农业发展的高阶产物，同时也是智慧农业的核心。传感器在物联网的宏观调控下，能够根据当前的农产品种植特点，对不同农作物的环境需求进行感知，通过对其实施智能化的监控，可以有效提升种植效率，提升产量。

在作物环境信息监测系统中，可以实时监测育种区域视频图像、空气温湿度、二氧化碳浓度、氧气浓度等参数。也可以进行作物穗层温湿度监测。利用这些信息，系统能对不同监测点信息同步获取、存储、动态直观呈现及管理，为及时灌溉和适量灌溉、作物最佳生长条件改善等提供参考。而二氧化碳监测仪器，几乎是所有智慧化温室大棚必不可缺少的元件。

据悉，一般而言，NDIR（非分散红外）技术是监测二氧化碳最成熟的方法。其原理是利用一个红外光束穿过采样腔，样本中的各气体组分吸收特定频率的红外线。通过测量相应频率的红外线吸收量，便可确定该气体组分的浓度。之所以说这种技术是非分散的，是因为穿过采样腔的波长未经预先滤波；相反地，如果光滤波器位于检波器之前，那么便可以滤除选定气体分子能够吸收的波长之外的所有光线。比如针对二氧化碳检测的传感器，如果采用了几种不同的滤光器和热电堆之后，就可精确测量多种气体的浓度了。

很多气体的正负电荷中心瞬态或稳态不重合。在红外频谱，气体可吸收特定频率，这种特性可以用来进行气体分析。当红外辐射射入气体中，并且当分子的自谐振频率与红外波长相匹配时，气体分子会根据原子的能级跃迁而与入射红外线产生谐振。来达到精确测量的目的，相比于传统的电化学传感器，NDIR技术体现出来了无毒、高效、精确度高等诸多优点。

但是由于它的结构比较复杂，零部件特别多，如何把设备做得体积小、性能好，是要花一番心思的。得益于微机电系统（MEMS）技术，现在一个只有指甲盖大小的气体传感器，就能实现对二氧化碳的实时监测。

MEMS技术从半导体技术中衍生而来，是在晶圆上制造悬臂梁、空腔薄膜等结构，以实现传感、执行等功能。经过数十年发展，MEMS技术发展成熟并实现大规模商业化应用，在智能手机、智能手表等便携式或穿戴式设备中都有MEMS器件的身影，比如，手机中的MEMS重力加速度计感知到手机翻转，并自动通知系统完成屏幕旋转的动作。

MEMS能够把信息的获取、处理和执行集成在一起，组成功能强大的微型系统，大幅度地提高系统自动化、智能化和可靠性水平。MEMS气体传感器在农业环境监测系统中表现出色的灵敏度和准确性。由于MEMS传感器采用了微纳米加工技术，其传感元件对气体的响应速度快、稳定性高，能够检测到非常微小的气体变化。例如，在工业生产过程中，利用MEMS气体传感器可以实时监测并识别有害二氧化碳的浓度，确保农业大棚及时地开关卷帘，控制棚内气体浓度。

建设农业强国，利器在科技，关键靠改革。近年来，各地推动物联网、大数据、云平台等新技术与农业生产深度融合，为农业插上科技的翅膀。作为一种新的探索，智能传感器为农业创新发展打开了新的想象空间。如果将数字技术广泛融入农业产业发展的各环节，定能进一步推进智慧农业发展，为农民增收致富、乡村振兴和农业农村现代化不断注入新的动力。

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