感測器找到進入玉米田的途徑

家庭農業過去是一個時間和勞動密集型的行業，農民利用他們的經驗，他們的直覺，或者年鑒來為漫長而充滿希望的成長季節做最好的準備。然而，今天，農業已經發展成為一種高度尖端的以技術為基礎的職業，其中重要的信息是以感測器為基礎的工具提供的。因此，在實驗室里，研究人員對作物與土壤類型和氣候條件的匹配程度很高。此外，隨著技術和科學複雜性的湧入，以農業為基礎的學位已經成為大學課程中增長最快的學習途徑之一。

　　對糧食作物的高需求，環境影響的考慮，以及農場盈利能力的提高，使得使用感測器提高了農業各方面的準確性和可靠性。

　　並不是農民不坐在田間的拖拉機上。他們做的。然而，現在他們也可能被發現在他們筆記本電腦前的一張桌子上。種植、噴洒、計數種子、監測產量和測量土壤水分水平，都是通過筆記本電腦運行或計劃，通過紅外感測器確定今年作物的健康狀況，並使用軟體模型預測明年的播種季節。

　　農民們希望用真實的數據和精確的運輸系統灌溉和施用殺蟲劑。例如，灌溉可以通過使用超聲波感測器來提高，這種感測器可以讀取地面的剖面圖，並將上下移動，並在需要的地方準確地輸送水。氮氣，以無水氨的形式，以同樣的方式噴洒，只在需要和需要時使用感測器。

　　擁有先進成像感測器的相對便宜的無人駕駛飛機可以——不到1000美元——提高作物產量。這些感測器描繪了近紅外光顯示葉綠素含量的植被，而軟體將空中拍攝的照片轉換成高解析度的地圖。更精確的，由於其接近，比衛星系統，這些無人機使用MEMS加速度計，陀螺儀，磁力計、壓力感測器、GPS模塊，以及強大的處理器。結果是一個模式，突出灌溉問題和土壤的變化，以及害蟲和真菌侵染的地面上不可見。圖像感測器可以利用紅外線和視覺光譜來突出健康和有害植物之間的差異。

　　電子鼻甚至可以在農業中發揮作用。由於植物釋放揮發性有機化合物(VOCs)作為副產品，特定的揮發性有機化合物表明作物和野外條件。濕度、光、溫度、土壤條件、施肥、昆蟲、植物疾病影響他們的釋放，所以電子鼻基於重疊的氣體感測器陣列可以用來檢測作物病害和蟲害。

　　水流、位置、力、傾斜度、液位和許多其他感測器都進入了農場。讓我們看幾個例子。

光、濕度和溫度

　　農作物遙感光譜遙感是一個重要的工具。當陽光照射到作物或土壤表面時，光是反射、吸收或傳遞的，這取決於植物物種和條件所特有的光的波長。光譜儀或數碼相機可以安裝在拖拉機、無人駕駛飛機或衛星上收集數據。植物的光譜測量提供了關於植被狀況和不同植物成分含量的有價值的信息。對生成的光譜進行解釋，並生成有關氮的需要、成熟度、含水量和生物量等特徵的定量數據。測量直接在田間進行，在整個生長階段監控植物。

　　對於這些應用的高解析度光譜儀，攜帶型現場uv-vis-nir-swir可使用光電二極體的光感測器陣列。這些部件可以使用硅、鍺、或InGaAs感測器以及內置和/或可拆卸濾波器。

　　土壤中究竟有多少水是農業中最重要的信息之一。霍尼韋爾感測與控制hih6130 / 6131系列感測器(圖1)特徵的濕度和溫度感測器有限公司位於同一個包。這使得相對濕度測量得到溫度補償，並提供第二個獨立的溫度感測器輸出。它還通過允許用戶購買一個感測器而不是兩個來控制成本。

　　霍尼韋爾hih6130圖像

　 　圖1：典型應用電路，霍尼韋爾hih6130。

　　該感測器可用於低功耗和無線兼容的應用，以提高能源節約和延長系統的電池壽命。高14位濕度感測器解析度和14位溫度感測器解析度幫助用戶的系統檢測最小相對濕度或溫度變化。該裝置的多層結構提供了對冷凝、灰塵、污垢、油類和通常在農業中發現的常見環境化學物質的抵抗力。

　　環境監測通常還包括溫度感測器作為ADT7310±0.5°C準確，16位數字SPI溫度感測器通過模擬設備。用於環境控制系統，計算機溫度監控，和熱保護的應用程序，該ADT7310(圖2)是一種高精度的數字溫度感測器在一個窄體SOIC封裝。它包含一個帶隙溫度基準和一個13位ADC來監視和數字化溫度到0.0625°C解析度。CT引腳是一個開漏輸出，成為活躍時，溫度超過了可編程的臨界溫度限制。

　　模擬設備ADT7310框圖

　 　圖2：該ADT7310功能框圖。

　無線網路

　　由於農業感測器網路通常涉及無線連接，RF技術正在發現許多應用。採取，例如，DecaWave的DW1000 scensor(尋求控制執行網路意義服從回應)，這是在各種市場的實時定位系統和無線感測器網路的應用進行了優化，包括農業。這是一個基於超寬頻技術的ieee802.15.4-2011符合標準的單片無線收發器。高抗多徑衰落，它允許在高衰落環境中的可靠通信。協助工程師在使用它的DW1000，DecaWave提供evk1000評估套件。的evk1000(圖3)提供了所有的硬體和軟體元素進行雙向測距精度評價，包括範圍、精度、靈敏度、抗多徑效應和更多。

　　DecaWave evk1000評價試劑盒的圖像

　　 圖3：向農場添加射頻技術?這裡的DW1000協助evk1000評估套件。

　　為了不被淘汰的飛機，新的拖拉機經常來廠安裝「格洛納斯」啟用的GNSS接收機(如Linx rxm-gnss-gm-t)，以及顯示器和控制器處理不平的地形。John Deere拖拉機和農業結合的特徵組合制導系統和工廠安裝的測產和收穫的文檔能力。

　　農民可以使用提供給他們車輛的系統，或者通過上傳土壤和將歷史數據和航空影像上傳到農場管理軟體中來創建他們自己的地圖。通過無線網路將地圖發送到拖拉機導航系統，他們將擁有一個農場範圍的系統。

　　總之，在農場長大的孩子在大學畢業後不回來的現象由來已久。現在這種趨勢正在逆轉，因為就業比以往任何時候都少勞動密集型和實質性的智力挑戰。使用促鏡拍攝的無人機農業的筆記本，明天的農民的確可以在物聯網的影響。因此，許多類型的感測器將繼續發揮重要作用，提供必要的信息，以提高農業生產力和效率。