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物聯網與農業生產結合的3大發展趨勢和6個特征

物聯網

馬云華

2017-08-22 10:54:02

[ 導讀 ] 隨著現代農業自動化需求的不斷增長和信息技術的發展，農業物聯網在物理感知、數據傳輸、智能處理、應用服務等領域取得了重要進展。

?國際電信聯盟認為，物聯網是通過智能傳感器、射頻識別（RFID）設備、全球衛星定位系統（GPS）等信息傳感設備按照約定的協議，把任何物品與互聯網連接起來，進行信息交換和通信，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。

?近年來，隨著現代農業自動化需求的不斷增長和信息技術的發展，農業物聯網在物理感知、數據傳輸、智能處理、應用服務等領域取得了重要進展。物聯網已經走進了農業生產的各個領域。

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?農業物聯網感知技術取得重要進展

?隨著傳感技術、數字技術、互聯網技術的快速發展，采用新材料、新機理、新工藝的新型傳感器不斷涌現，實現了高靈敏度、高適應性、高可靠性并向嵌人式、微型化、模塊化、智能化、集成化、網絡化方向發展。

?美、德、日等工業發達國家在傳感器技術與制造工藝方面處于國際領先地位。從近兩年國際工業展覽會展出產品和國際知名廠商技術發展狀況分析可以看出，傳感器技術的發展趨勢是：數字補償技術、網絡化技術、智能化技術、多功能復合技術。同時技術參數指標更加嚴格，制造工藝更加精細，補償工藝更加完善外觀質量更加精美。

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?從國際整體發展狀況來看傳感器技術主要有以下幾方面的發展趨勢：

?一是本身變革的個方向：微型化、智能化和可移動性

?二是運用新原理、新結構、新材料，以實現微功耗、低成本、高可靠性等參數指標的提升

?三是研發更高技術和創新類產品，并重視產業化技術，如地震、颶風等自然災害預報與監測類傳感器產品。

?農業傳感器微型化取得成效

?納米傳感器有望為糧食問題做貢獻。英國環境、食品和農村事務大臣希拉里本表示，納米技術將具有真正的潛力，幫助滿足人口快速增長的對世界糧食的需求，它不僅將使包裝食品的保存時間大大延長，還能促使作物的生長。

?在美國還有多項試驗考察研制納米傳感器，這種可植入牲畜體內的傳感器能夠在疾病感染整群牲畜之前將其檢測出來。納米技術在納米水平上取得的新突破，有助于研制出用于防止食品和飲料受到致命細菌污染或阻止氧氣進人容器內的塑料包裝。

?該技術還將用于豐富食品的營養并保持食品中通常會隨時間流失的維生素含量。農民還可利用該項技術確保在恰當的時間為作物緩慢地釋放化肥，積極探査來自病蟲害或污染物的威脅。

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?美國制成新型生物傳感器。美國普渡大學等機構的研究人員制成了新型生物傳感器，能夠探測出人體唾液和眼淚中極低的葡萄糖濃度。該項技術無需過于繁復的生產步驟，從而可降低傳感器的制造成本，并可能幫助消除或降低利用針刺進行糖尿病測試的幾率。

?相關研究論文發表在《先進功能材料》雜志上。新型生物傳感器包括3個主要部分：石墨烯制成的納米片層、鉑納米粒子和葡萄糖氧化酶。

?這種探測器能探測到濃度為0.3微摩爾的葡萄糖，比其他基于石墨烯、碳納米管或金屬納米粒子等材質的電氣化學生物傳感器更為敏感。這項技術有望在農產品葡萄糖含量精確檢測中推廣應用。

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?農業傳感器智能化獲得突破

?德國開發出可聞出水果成熟度的儀器。其核心技術是用金屬氧化物氣敏傳感器去檢測水果釋放出的特殊氣味，最后分析判斷出水果的成熟度。初步試驗顯示，這種儀器與食品實驗室中專用測量儀的檢測效果一樣精確。利用這種儀器，大宗水果批發商將可以直接在倉庫中高效監測計劃出售水果的成熟度。

?美國科羅拉多大學的科學家日前研制出智能微芯片，可置于植物葉片上，這種智能芯片類似夾式耳環，比郵票還要輕薄，貼在植物葉片上，當植物需要水時，會向農戶的手機發送信息需求。采用此法可以省水省時省錢，可減少植物生長所需的10%-40%的水量，每年為農戶節省幾千美元。

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?農業傳感器可移動化成為主流方向

?韓國研究人員日前宣布，他們發明了一種小型生物芯片傳感器，可快速、準確地對食品和環境污染進行檢測。生物芯片傳感器利用表面等離子共振技術，即通過接收被掃描物體表面反射的激光共振信號來辨別分子層的結構，從而檢測被測對象的DNA和蛋白質是否受到污染。這種便攜式新型裝置可進行“即時檢驗”，大大提高了檢測效率。

?美國專家研究RFID和傳感器保障農業食品安全。研究人員將在運輸卡車內的農產品貨箱里安裝感應器，監測溫濕度水平，波動的發生時間以及它們如何對零售的農產品上的大腸桿菌或其他病原體的產生可能造成的影響。研究人員還希望利用研究結果為包裝、配送專業人士提供培訓，通過監測運輸和配送過程中的新鮮食品，防止食源性致病菌的產生。

?從國外傳感器產業化技術成熟性角度分析來看，主要呈現出以下主要6個發展特征：

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?第一，重視基礎技術、基礎工藝和共性關鍵技術的研究，保證基礎技術與基礎工藝處于世界領先地位。

?第二，重視制造工藝技術和裝備研究與應用。配置優良的工藝裝備和檢測儀器，特別是智能化工藝設備確保工藝裝備的先進性。

?第三，重視新產品和自主知識產權產品的開發，增強核心競爭力。瞄準全球傳感器技術和市場的發展潮流與戰略前沿，確定研究課題和產品開發方向。

?第四，重視傳感器的可靠性設計、控制與管理，嚴格設計符合性控制和工藝可靠性控制，有效地提高產品生產成品率。

?第五，重視市場競爭，加強市場調查與分析，快速響應市場。注重市場競爭中的個性化服務特色，響應及時，品質優良，性價比高。

?第六，重視產品技術標準熟悉系統信息采集過程中，上下游接口聯接的各項標準的完整性、統一性、協調性。

?正因為如此，國外傳感器產品品種繁多，規格齊全，集成化與模塊化結構性能強，產品內在與外觀質量并重。市場配套與服務能力較強，不斷把新技術運用和市場競爭推向新的高度，使同類產品不僅具有在靈敏度、精度、穩定性和可靠性等指標上的競爭，在新材料應用、生產制造工藝與產業化技術水平上，也同樣形成了明顯的競爭優勢。

來源： cwa智慧農業網

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物聯網農業生產

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