来源:传感器专家网
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2023年12月,国家发改委发布《产业结构调整指导目录(2024年本)》,农业传感器为鼓励类目录中农业机械装备-农业机械专用零部件关键部件,农业传感器被明确鼓励发展。
2022年8月,中国工程院和国家制造强国建设战略咨询委员会等机构联合发布《产业基础创新发展目录(2021年版)》,《目录》起到引导、鼓励政府、企业创新发展、优先攻克各项关系中国相关产业发展、关系国计民生的各领域关键基础技术。
《目录》仪器仪表领域中,基础零部件和元器件共计37种,其中传感器20种,有4种农业传感器被“点名”列入,分别是:播种作业资料传感器、收获作业资料传感器、植物信息传感器、土壤信息传感器。
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PART. 1
播种作业质量传感器
播种是农业生产中最重要的环节之一,播种质量直接影响到农作物产量。目前,随着精量播种技术的发展,精量播种机已成为现代农业播种发展方向。
但播种机在播种作业时具有播种过程全封闭的特点,因此凭人的视听无法直接监视其作业质量,而在播种作业时发生的种箱排空、输种管杂物堵塞、排种器故障、开沟器堵塞或排种传动失灵等工艺性故障,均会导致一行或数行下种管不能够正常播种造成“断条”漏播现象,从而导致农业减产。
因此,需要播种作业质量传感器进行监测。国外对精密播种机监控系统的研究和应用始于 20 世纪 40 年代,在 20 世纪 90 年代就已经开发出较为完善的设备,一系列播种作业质量传感器可靠地用于播种机的监控。
相对而言,中国播种机械起步晚,中国播种作业质量监测传感器存在工作可靠性不高,系统制造成本较高,大型化播种机应用量小,作业技术水平低,成果转化速度慢等问题。
PART. 2
收获作业质量传感器
当前,中国许多农场已经使用农作物收割机代替人力手工收获作物,大量收获作业质量传感器被应用于这些收割机中。
国外已将传感器技术应用于谷物联合收获机械关键部件运动监测及自动控制、自动导航、喂入量监测、损失率监测以及自动测产等各个环节,大大提高了机械的可靠性及工作效率。
我国联合收割机自动化及智能化水平较低,且工况恶劣,工作时负荷波动大,故障率高。与国外相比,我国稻麦联合收割机自动化程度落后30年以上。
因此,通过提高收获作业质量传感器等智能化技术,提升我国谷物联合收割机的可靠性,减少收获损失,提高作业质量已成为当务之急。
PART. 3
植物信息传感器
如人可以通过穿戴电子设备监测心率、脉搏等信息一样,植物也可以通过“穿戴”传感器,获取相关的生长信息,这一类传感器称之为植物信息传感器,是目前生物传感器领域的热点研究内容。
浙江大学智能传感器团队制备了一种植物可穿戴式茎流传感器,长期无损的观察了水分在西瓜叶片、果实、茎秆等不同器官上的动态分配情况,发现西瓜在夜晚生长,这一发现也间接证明西瓜果实生长主要在夜间。这一发现改写了对于植物果实生长的传统认识,并对节水灌溉提供了新的思路。
获取充足的植物信息,将会是现代农业的巨大飞跃。当前,许多国外前沿大学已投入到植物信息传感器的研发中。
PART. 4
土壤信息传感器
土壤信息的采集和研究是农业领域重点研究方向,靠人工的传统农田土壤数据采集方法耗时耗力,大规模种植的现代化农场,更需要发展多功能的土壤环境数据的智能传感器,可有助于提高农作物产量、改善土壤品质、防控农业面源污染具有重要的研究意义,同时也可助力于建设高标准农田。
土壤信息传感器一般监测土壤的温湿度、电导率、酸碱度、氮磷钾养分、农药含量等数据,这些数据对作物生长至关重要,将有助于植物的生长,最大限度地提高产量。
PART. 5
结语
智慧农业是农业新质生产力的重要着力点之一,而农业传感器则是智慧农业关键核心技术。2025年中央一号文件虽未直接点名“传感器”,但其推动的智慧农业、智能农机装备、农业新质生产力等战略方向,均高度依赖传感器技术的支撑。从田间数据采集到农机自动化,从环境监测到防灾减灾,传感器已成为农业现代化和乡村振兴不可或缺的技术基础。
赵春江认为,未来 5~10 年,研发准确、精密、便携的传感器和生物传感器将是各国农业传感器创新发展的重点领域。目前,农业传感器已成为美国、欧盟和日本等发达国家在智慧农业方面的重要战略布局。
中国农业传感器的发展,仍存在“两极分化”,多数中低端农业环境传感器已实现国产替代,而在动植物生命信息传感器、农产品品质与安全信息传感器,尤其是农机工况与作业传感器,我国存在较大差距,亦是在国家政策引导下需要加快突破关键的农业新质生产力核心技术。
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