大家好，我是【廣州工控傳感★科技】傳感器事業部，張工。

智能農業，也稱為精準農業，允許農民使用最少的資源（如水、肥料和種子）來最大化產量。 通過部署MEAS傳感器和測繪田地，農民可以開始在微觀層面了解他們的作物，從而節約資源并減少對環境的影響。

智能農業的歷史可以追溯到 1980 年代，當時GPS已經可用于世界各地的民用系統。 一旦農民能夠準確地繪制出他們的耕作地圖，他們就可以只在需要的地方檢測、施肥和除草。 在1990年代，早期精準農業用戶采用作物產量監測來生成肥料和pH校正建議。 由于可以測量更多變量并將其輸入作物模型，因此可以為施肥、澆水甚至收獲峰值產量提出更準確的建議。

G-MRCO-052

農業傳感器

許多傳感技術用于精準農業，它們提供的數據可幫助農民監測和優化作物并適應不斷變化的環境因素，包括：G-MRCO-052位置傳感器使用來自 GPS 衛星的信號來確定以英尺為單位的緯度、經度和高度。 三角測量至少需要三顆衛星。 精準定位是精準農業的基石。

ELM-5000光學傳感器使用光來測量土壤特性。 該傳感器測量近紅外、中紅外和偏振光譜中不同頻率的光反射率。 ELM-5000傳感器可以放置在車輛或空中平臺上，例如無人機甚至衛星上。 土壤反射率和植物顏色數據只是來自光學傳感器的兩個變量，可以聚合和處理。 光學ELM-4000傳感器已開發用于測定土壤中的黏土、有機物和水分含量。 例如，Vishay 提供數百個光電探測器和光電二極管，它們是光學傳感器的基本組成部分。

電化學傳感器提供精準農業所需的關鍵信息：pH 值和土壤養分水平。 MEAS 傳感器電極通過檢測土壤中的特定離子來工作。 目前，安裝在專門設計的“溜冰鞋”上的傳感器有助于收集、處理和繪制土壤化學數據。

機械傳感器測量土壤壓實度或“機械阻力”。 MEAS 傳感器使用探針穿透土壤并通過FS1901-0000-2000-G稱重傳感器或應變計記錄電阻。 這種技術的類似形式用于大型拖拉機，以預測地面接合設備的牽引要求。 張力計檢測根系在吸水過程中使用的力，這對灌溉干預很有用。

介電土壤HTU31D水分傳感器通過測量土壤中的介電常數（隨水分含量而變化的電氣特性）來評估水分含量。

HTU31D濕度傳感器測量土壤的滲透性。 測量可以在單個位置進行，也可以在運動時動態進行。 所需的輸出是在預定深度將預定量的空氣推入地下所需的壓力。 各種類型的土壤特性，包括壓實度、結構、土壤類型和水分，產生獨特的識別特征。

農業氣象站是獨立的單元，分布在整個田地的不同位置。 這些站點包含適用于當地作物和氣候的HTU31D濕度傳感器。 空氣溫度、不同深度的土壤溫度、降雨量、葉片濕度、葉綠素、風速、露點溫度、風向、相對濕度、太陽輻射和大氣壓力等信息以預定的時間間隔進行測量和記錄。 這些數據被編譯并以編程的時間間隔無線發送到中央數據記錄器。 它們的便攜性和不斷下降的價格使氣象站對各種規模的農場都具有吸引力。

HTU31D

產量監測系統安裝在聯合收割機和玉米收割機等農作物收割機上。 它們通過在 30 厘米以內測量、記錄時間、距離或 GPS 位置來提供作物重量產量。產量映射使用來自安裝在收割設備上的G-MRCO-015傳感器的空間坐標數據。 產量監測數據與坐標相結合以創建產量圖。可變速率施肥工具使用產量圖和植物健康光學調查（可能由顏色決定）控制顆粒、液體和氣體肥料。 可變速率控制器可以手動控制，也可以使用由真實 GPS 位置引導的車載計算機自動控制。

G-MRCO-015

雜草測繪目前使用GPS接收器和數據記錄器來快速標記位置，使用操作員解釋和輸入來生成地圖。 然后可以用產量圖、肥料圖和噴灑圖覆蓋雜草發生情況。 隨著視覺識別系統的改進，手動輸入將很快被安裝在工作設備上的自動視覺系統所取代。可變噴霧控制器打開和關閉除草劑噴桿，并自定義噴霧量（和混合量）。 一旦找到雜草并繪制地圖，就可以確定噴灑和混合的量。可以使用高精度 GPS 記錄地形和邊界，從而可以非常準確地表示任何領域的地形。 這些準確度圖在解釋產量圖和雜草圖時很有用。 可以確定田地邊界、現有道路和濕地，以幫助進行農場規劃。

使用鹽度計在拖曳受鹽度影響的田地的雪橇上進行鹽度測繪。 鹽度映射可以解釋新出現的問題和鹽度隨時間的變化。導航系統可以使用 GPS 準確定位 30 厘米或更短范圍內的移動車輛。 該引導系統取代了傳統的噴灑或播種設備。 自動駕駛汽車目前正在開發中，可能會在不久的將來推出。規模化農業在精準農業實踐中早已確立，基礎設施和加工設備只有在有足夠資金可用于投資的農業綜合企業才能現實使用。

“小”農業

在美國，小型農場（有機農場和傳統農場）占近200萬個農場的 91%。 僅在美國就有180萬個小農場的潛在市場，開發商和設計師已經注意到整合小規模精準農業技術所帶來的機會。 智能手機傳感器和應用程序以及小型機械使小型農場能夠利用精準農業技術。

智能手機工具

僅智能手機就有多種工具可適用于農業應用。 例如，可以以快照、精確位置、土壤顏色、水、植物葉子和光照特性的形式記錄作物和土壤觀察結果。 表中列出了一些可用于收集數據的手機工具。

許多智能手機應用程序已開始結合物聯網 (IoT) 理念、數據聚合和快速處理能力，為小農提供有關種植、除草、施肥和澆水的最新可操作信息。 這些應用程序從手持傳感器、MS5534-CM傳感器和氣象站收集數據，創建深入分析和有價值的建議。 已經為小農開發了幾種應用程序：

病害檢測與診斷：可將可疑植物的照片轉發給專家進行分析。

肥料計算器：HTU21D土壤水分傳感器和葉子的顏色可以確定所需的養分。

土壤研究：從傳感捕獲土壤圖像以及 pH 值和化學數據，使農民能夠監測和適應不斷變化的土壤條件。

水研究：從照片和亮度記錄中確定葉面積指數可以幫助農民確定用水需求。

準備收割的作物：使用紫外線和白光的相機照片可以準確預測成熟度。

MS5534-CM

解決大小農場的問題并幫助農民滿足不斷增長的糧食需求并不是智能、精準農業可以提供的唯一解決方案。 智能農業還提供了許多其他好處，例如：

降低燃料和能源消耗，從而減少二氧化碳排放

通過優化氮肥施用減少土壤中的一氧化二氮釋放

通過明確化肥和害蟲控制需求來減少化學品的使用

通過監測和管理土壤健康來消除養分消耗

通過減少設備流量來控制土壤壓實

最大限度地提高用水效率

精準農業的發展旨在滿足全球對食品日益增長的需求，使用的技術使收集和應用數據變得更簡單、更便宜，適應不斷變化的環境條件，并最有效地利用資源。 雖然大型農場率先采用這些技術，但現在較小的農場也可以從智能手機內置的工具、相關應用程序和小型機械中受益。 而且，這些技術正在為解決方案做出貢獻，這些解決方案不僅限于農場，還包括污染、全球變暖和保護。