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农业传感器:怎么选?

供稿:中国工控网 2016/8/8 9:51:51

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  • 关键词: 农业传感器
  • 摘要:近几年,随着农业现代化进程加快,国家对农业项目的支持力度增大,农业物联网、数字农业、设施农业等农业新技术的出现及应用增加,农业传感器应用得越来越多,本文详细总结了了选择农业传感器的几个关键性因素,供大家参考。

  近几年呈现高速增长状态(基数低)。农业传感器可以远程实现大田,大棚,水产和畜牧的环境科学监测,帮助农户提供科学生产的依据,从而增强抗灾搞风险能力,提高农业综合效益。但在使用过程中,由于行业起步晚,各家质量良莠不齐,故障率高,寿命短,发生了各种各样的问题,变成农业里有很多电子垃圾,近而影响到整个项目的使用较率。

  纵观目前使用的国内外传感器及各家使用情况看,主要有以下几点原因造成:

  一、传感器工业基础差:不管是工业还是其它传感器,核心元件都靠进口,国产传感器性能和国近几年,随着农业现代化进程加快,国家对农业项目的支持力度增大,农业物联网、数字农业、设施农业等农业新技术的出现及应用增加,农业传感器应用得越来越多,外存在很大差距。即便核心元件采用进口的,但目前各家在外围线路及封装上都显得毛糙,无法满足目前农业长期应用的需要。目前我国的农业传感器都是由做大专院校实验室进行转化过来的,产业化程度底,概念性为主,与实际使用比较脱节,各实验室经费有限,无法持续更新进化,一个项目结束还没有完成产业化转换,马上开始了另一个项目,人员流动大等一系列问题,造成性能不够稳定,经常需要校正,而且器材寿命短。

  二、农业环境恶劣:大棚内经常高温高湿,如果没有做好封装,传感器的核心元件和电路板很容易弄潮生锈近而故障不断出现,影响到精度和使用寿命。安装在大田的传感器需要面对风吹日晒,生产过程中化肥和农药影响,因此传感器需要做到防水防昆虫和真菌,只要有空隙就会占据设备空间,塑料件在紫外线照射下,1-2年即会失去原有塑料的性能。

  三、预算过低:农业是弱势产业,在产业结构的地位属于基础产业,整体效益低、以小农户分散经营为主,受市场波动影响,抗风险能力低,所以生产成本变得非常关键,为控制成本,普遍选择低成本的设备。目前即便是国家投资的一些试点项目,在选用农业传感器上,也是低价为主。项目少,好的设备用得更少,至使农业传感器的类型和使用数量上都受限制,无法形成产业化和规模化,变成恶性循环。

  因此在选择农业传感器上,需要避开上面的几点,同时尽量选择符合农业应用环境及使用人员习惯的传感器,这样才能在农业环境下面适用。总结了下面几点,供大家参考。

  首先,选择低功耗的传感器:农业项目一般处于田间,因此电源的供应不是很方便。大棚还是方便一些,但布线也是一项麻烦的工程。所以很多项目都会选用太阳能供电,

  有太阳的时候把电存到蓄电池,晚上用电的时候从蓄电池释放出来。太阳能板和蓄电池的成本和大小由农业传感器的功率决定,功率高,太阳能板面积加大,安装成本增加,蓄电池尺寸和成本也增加,蓄电池的冲放电次数是有限次的,到了一定次数后就得更换,成本又增加了。所以功率大会带来一系列的成本增加。因此传感器功率上,一定要选择低功率的。一般建议模拟量信号输出的,0-2.5V,总线型传感器,建议用省电的SDI-12总线,不太建议用MODBUS总线,MODBUS总线型功率高,会很快把你的电池消耗完。

  其次,农业传感器的IP防护等级一定要达到IP65:IP65是设备在户外使用的最低要求,千万不要用有探测孔的设备,任何一个小孔都可以让空气进入设备从而影响到使用寿命。所以户外设备的防护等级一定要高,做到防水防尘,IP65是最低的,为了在雨天能够正常使用尽量选择IP66以上的设备。

  第三,接线和安装要方便:在这一点上要求农民就可以操作的,而不需要工程师去现场。前面提到农业传感器不稳定,寿命短,当出现故障里,如果你是按照工业的方法做的接线,那相信农民无法进行现场的更换,你的维护成本将会变得非常高。所以接头应该选择那种固定插孔且不会插错的方式。

  第四,耐腐蚀材质增加可靠性:前面讲到,农业环境恶劣,塑料由于受到风吹日晒,很快脆化老化,影响使用寿命。比如大田和土壤的尽量选择不锈钢,水产需能在水里长期使用,一般不锈钢也能满足,海水养殖需抗海水盐度腐蚀。

  第五,尽量免校正或校正周期长的传感器:免校正或校正周期长,意味着维护费用低。农业传感器的精度可以不高,能满足生产需要就可以了,但数据的稳定性要好,低漂移,有温度补偿。农业项目一般都在田间,校正一次操作将会非常不方便,人工成本很高,所以在选择时尽量传择低漂移,免校正的传感器,象一些水质传感器可能无法做到,那就选择校正周期长的,减少人工成本。

  第六,抗低温:农业项目在野外,不象工业可以在室内进行操作,所以传感器的工作温度需要达到零度以下,在南方热带地区由于气候原因,最低温度不会低于零下,但在大部分地区,经常会达到零下,一般建议耐零下30度。所以在野外的设备,千万不要带LED或LCD显示的,显示元件无法在0度以下工作。

  农业传感器的作用

  农业传感器的作用,目前农业传感器使用最多的是大气环境监测和土壤墒情监测。大气环境监测包括检测空气温湿度、太阳辐射、二氧化碳、雨量、风速风向、大气压等参数,土壤墒情监测土壤湿度和温度含量,用于农业生产的决策依据。通过后期软件的处理,还可以计算出积温,各种作物的蒸散值,及霜冻报警,配合专家模型可以运算出更多的信息,如病虫害的预警等。



审核编辑(王静)
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