傳感器與現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)第1頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月現(xiàn)代化糧庫采用了先進(jìn)的"分布式糧倉微機(jī)測溫系統(tǒng)"，該系統(tǒng)以微機(jī)為核心，采用溫度傳感器可對上百個(gè)點(diǎn)進(jìn)行溫度監(jiān)測(也可接濕度傳感器進(jìn)行濕度監(jiān)測)。(1)用于農(nóng)產(chǎn)品的冷藏：由于有了十分先進(jìn)可靠的測溫技術(shù)，倉容大幅度提高，并有效地減少了霉變現(xiàn)象。微機(jī)測溫系統(tǒng)還可以根據(jù)檢測的溫度及濕度數(shù)據(jù)對通風(fēng)裝置進(jìn)行自動(dòng)控制。在糧食入庫前，可采用水分量傳感器測定糧食的水分(必要時(shí)要用干燥機(jī)干燥)。第2頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月水果和蔬菜的保鮮工作目前用的較廣的是低溫冷藏法。先進(jìn)的大型冷藏庫利用溫、濕度傳感器，達(dá)到最佳的保鮮條件。RS-11是一個(gè)非常便捷的溫濕度傳感器記錄儀。體積小，重量輕，容量大，智能化?？梢栽O(shè)定采集時(shí)間間隔，記錄28天的數(shù)據(jù)量。通過電腦的com口，與計(jì)算機(jī)連接，再利用配套的軟件，很方便的得到圖表。第3頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月在遙感技術(shù)中，主要使用從近紫外到紅外以及微波作為信息載體，并相應(yīng)地采用能檢測這些信息的傳感器，檢測的信號經(jīng)電子線路處理，最后形成圖像。(2)遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用：所謂遙感就是遠(yuǎn)距離獲得信息的一種技術(shù)，它是使用人造衛(wèi)星或航天飛機(jī)等先進(jìn)工具，采用各種傳感器來觀測地球表面，取得有關(guān)環(huán)境和資源的有用信息的科學(xué)技術(shù)。遙感技術(shù)是通過非接觸、非破壞的方法，在很短的時(shí)間內(nèi)遙感極其寬廣的地域，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能起指導(dǎo)作用。第4頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月在農(nóng)林業(yè)、植物資源方面，遙感技術(shù)能測定農(nóng)作物品種的分布區(qū)域、植物品種的分類，判斷植物生長情況、受災(zāi)情況、土壤條件等。通過遙感所獲得的信息，可以確定最合適的種植和最適度的施肥，估計(jì)收成，進(jìn)而決定農(nóng)業(yè)管理的工作方向。第5頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)工廠式育苗及溫室栽培：溫室蔬菜栽培及花卉生產(chǎn)的玻璃溫室(或塑料大棚)中采用噴灌機(jī)械，土壤消毒機(jī)，自動(dòng)溫度、濕度、二氧化碳控制裝置等等，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、省力化。采用了溫度傳感器、濕度傳感器、PH值傳感器、二氧化碳傳感器等分別進(jìn)行檢測。較為先進(jìn)的還采用計(jì)算機(jī)控制，獲得較好的控制效果。第6頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月(4)在降雨量測量中的應(yīng)用：降雨量的大小對作物的生長有很大的關(guān)系。降雨量傳感器是通過測定蒸發(fā)在傳感器裸露面上的雨水所需要的電功率來測量降水率的。測量的范圍為0.3～350mm/h。它能將降水率轉(zhuǎn)換成電壓信號輸出，并且由記錄儀做出記錄。第7頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月(5)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用：在農(nóng)業(yè)機(jī)械試驗(yàn)過程中應(yīng)用傳感器可測定整機(jī)的各項(xiàng)性能參數(shù)以及零部件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等指標(biāo)，為農(nóng)機(jī)理論研究和產(chǎn)品設(shè)計(jì)、改進(jìn)提供科學(xué)依據(jù)以及評定農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的制造質(zhì)量等。應(yīng)用電阻應(yīng)變式傳感器測定犁體阻力可為犁體曲面設(shè)計(jì)提供依據(jù)，以減少作業(yè)過程中的阻力，從而減少功率消耗。在精密播種機(jī)的排種器上安裝光電式傳感器，通過監(jiān)控儀表可隨時(shí)監(jiān)測排種過程，防止堵種，保證出苗率。第8頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)施農(nóng)業(yè)(又稱工廠化農(nóng)業(yè))已成為提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益和增強(qiáng)抗災(zāi)能力的一種農(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，國外如以色列、荷蘭等國在設(shè)施農(nóng)業(yè)中研究和生產(chǎn)方面已達(dá)到很高水平。設(shè)施農(nóng)業(yè)中傳感器的應(yīng)用第9頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月實(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。開發(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，重視傳感器在設(shè)施農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用是勢在必行的，這也是促進(jìn)傳感器產(chǎn)業(yè)化的重途徑之一。我國近年來，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)，以提高我國設(shè)施農(nóng)業(yè)的整體水平。第10頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)施農(nóng)業(yè)用傳感器的品種較多，按其檢測參數(shù)分?jǐn)?shù)，主要有以下幾種：(1)溫度和濕度：作物的生長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、控制是主要參數(shù)之一。溫濕度傳感器SHT11的感測系統(tǒng)1SHT11簡介SHT11是瑞士Scnsirion公司推出的一款數(shù)字溫濕度傳感器芯片。該芯片廣泛應(yīng)用于暖通空調(diào)、汽車、消費(fèi)電子、自動(dòng)控制等領(lǐng)域。共主要特點(diǎn)如下：第11頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月◆高度集成：將溫度感測、濕度感測、信號變換、A／D轉(zhuǎn)換和加熱器等功能集成到一個(gè)芯片上；◆提供二線數(shù)字串行接口SCK和DATA：接口簡單，支持CRC傳輸校驗(yàn)，傳輸可靠性高；◆測量精度可編程調(diào)節(jié)：內(nèi)置A／D轉(zhuǎn)換器(分辨率為8～12位，可以通過對芯片內(nèi)部寄存器編程米選擇)；◆測量精確度高：由于同時(shí)集成溫濕度傳感器，可以提供溫度補(bǔ)償?shù)臐穸葴y量值和高質(zhì)量的露點(diǎn)計(jì)算功能◆封裝尺寸超小(7.62mm×5.08mm×2.5mm)：測量和通信結(jié)束后，自動(dòng)轉(zhuǎn)入低功耗模式；◆高可靠性，采用CMOSens工藝，測量時(shí)可將感測頭完全浸于水中。第12頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月SHT11溫濕度傳感器采用SMD(LCC)表面貼片封裝形式，接口非常簡單，引腳名稱及排列順序如圖1所示。2SHT11的引腳功能

腳1和4-信號地和電源，其工作電壓范圍是2.4～5.5V；各引腳的功能如下：

腳2和腳3-二線串行數(shù)字接口，其中DA-TA為數(shù)據(jù)線，SCK為時(shí)鐘線；

腳5～8--未連接。12348765第13頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月溫濕度傳感器SHT11將溫度感測、濕度感測、信號變換、A／D轉(zhuǎn)換和加熱器等功能集成到一個(gè)芯片上，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。3SHT11的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理該芯片包括一個(gè)電容性聚合體濕度敏感元件和一個(gè)用能隙材料制成的溫度敏感元件。這兩個(gè)敏感元件分別將濕度和溫度轉(zhuǎn)換成電信號，該電信號首先進(jìn)入微弱信號放大器進(jìn)行放大；然后進(jìn)入一個(gè)14位的A／D轉(zhuǎn)換器；最后經(jīng)過二線串行數(shù)字接口輸出數(shù)字信號。DATA溫度傳感器濕度傳感器A/D標(biāo)準(zhǔn)寄存器二線串行數(shù)字接口和CRC效驗(yàn)SCKVccGND第14頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月SHT11內(nèi)部還集成了一個(gè)加熱元件，加熱元件接通后可以將SHT11的溫度升高5℃左右，同時(shí)功耗也會(huì)有所增加。主要為了比較加熱前后的溫度和濕度值，可以綜合驗(yàn)證兩個(gè)傳感器元件的性能。在高濕(>95％RH)環(huán)境中，加熱傳感器可預(yù)防傳感器結(jié)露，同時(shí)縮短響應(yīng)時(shí)間，提高精度。加熱后SHT11溫度升高、相對濕度降低，較加熱前，測量值會(huì)略有差異。出廠前，在恒濕或恒溫環(huán)境巾進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)系數(shù)存儲(chǔ)在校準(zhǔn)寄存器中；在測量過程中，校準(zhǔn)系數(shù)會(huì)自動(dòng)校準(zhǔn)來自傳感器的信號。第15頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月3溫度和濕度值的計(jì)算3.1濕度線性補(bǔ)償和溫度補(bǔ)償式中：RHi為經(jīng)過線性補(bǔ)償后的濕度值，SORH為相對濕度測量值，C1、C2、C3為線性補(bǔ)償系數(shù)式中：RHt為經(jīng)過線性補(bǔ)償和溫度補(bǔ)償后的濕度值，T為測試濕度值時(shí)的溫度(℃)，t1和t2為溫度補(bǔ)償系數(shù)濕度線性補(bǔ)償溫度補(bǔ)償?shù)?6頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月露點(diǎn)計(jì)算露點(diǎn)是一個(gè)特殊的溫度值，是空氣保持某一定濕度必須達(dá)到的最低溫度。當(dāng)空氣的溫度低于露點(diǎn)時(shí)，空氣容納不了過多的水分，這些水分會(huì)變成霧、露水或霜。露點(diǎn)可以根據(jù)當(dāng)前相對濕度值和溫度值計(jì)算得出，公式如下：LogEW=0.66077+7.5×T／(237.3+T)+log10(SORH)-2Dp=((0.66077-logEW)×237.3)／(logEW-8.16077)式中：T為當(dāng)前溫度值，SORH為相對濕度值，Dp為露點(diǎn)第17頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)施農(nóng)業(yè)用傳感器的品種較多，按其檢測參數(shù)分?jǐn)?shù)，主要有以下幾種：(1)溫度和濕度：(2)土壤干燥度：作物的生長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、控制是主要參數(shù)之一。作物生長需要水份，在設(shè)施農(nóng)業(yè)中如何灌水，做到既不影響作物生長又不浪費(fèi)水資源是至關(guān)重要的問題。土壤干燥度的檢測，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)壓傳感器與陶瓷過濾管組成的。第18頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)CO2：(4)光照度：(5)土壤養(yǎng)分：農(nóng)作物生長發(fā)育離不開光合作用，而光合作用又與CO2有關(guān)，所以控制CO2的濃度，有利于作物的生長發(fā)育。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，而不用太陽光，采用光傳感器來檢測和控制光照強(qiáng)度，使作物可以得到均勻一致的光照土壤養(yǎng)分依賴于施肥，合理施肥不僅可以提高作物產(chǎn)量，而且可以避免過施肥而造成不必要的損失。第19頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月由于設(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)長期穩(wěn)定性好土壤養(yǎng)分的測定包括土壤有機(jī)質(zhì)、pH值、氮、磷、鉀以及交換性鈣和鎂的檢測。土壤養(yǎng)分測定，廣泛采用離子、生物傳感器。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。傳感器長期穩(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。第20頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的高速發(fā)展，傳感器技術(shù)的不