传感技术|新一代传感技术让农业“耳聪目明”
当无人机在三亚的晴空缓缓升起，中国农业科学院棉花研究所南繁育种基地中控室的大屏上，基地的概貌和株高、叶面积指数、冠层温度、叶绿素含量等育种专家关心的表型数据逐渐清晰起来 。
这是该基地无人机遥感田间育种表型观测系统工作时的场景 。为解决南繁农业信息基础设施不足、基础数据缺失、信息管理系统不完善等问题，海南省投建了南繁硅谷综合服务平台，有了新一代农业传感技术“加持”，南繁育种基地立刻“耳聪目明”起来 。
传感技术显身手
“传感器技术是信息社会的重要技术基础 。”国家农业信息化工程技术研究中心副研究员张云鹤对《中国科学报》说，“传感器的品种、数量、质量和技术水平，直接决定了信息技术系统的功能和质量 。”
提起目前农业生产中应用的各类传感技术，张云鹤从环境、气体传感，土壤、水质传感，植物生理传感，无人机遥感四大类，一口气列举了20多种 。
在作物环境信息监测系统中，可以实时监测育种小区视频图像、空气温湿度、光照、风速、风向、雨量、土壤温湿度、电导率、pH值、土壤墒情等参数，也可以进行作物穗层温湿度监测 。系统通过对不同监测点信息同步获取、存储、动态直观呈现及管理，为及时灌溉和适量灌溉、作物最佳生长条件改善等提供参考 。
例如，借助远程作物生长状况监测系统，计算机可实时收集作物长势、病虫害、作物营养状况等信息 。同时，人们可以在电脑端、手机端实时接收相关数据，查看现场信息，便于专家远程指导 。
【传感技术|新一代传感技术让农业“耳聪目明”】凭借强大的农业传感技术，人们足不出户即可对作物叶片及病斑进行测量，并基于智能手机，进行作物叶片图像信息获取和识别，以及实时处理 。这种技术适用于田间环境不同作物叶面积、叶长、叶宽、病斑面积、病斑比例等信息的快速检测，其测量误差小于3% 。
此外，先进的传感技术还可用于作物叶片及病斑测量仪、多功能水肥一体化管理设备、电物理水消毒设备等，为田间育种决策提供高通量信息服务支持 。
“基于物联网技术构建的育种环境信息监测系统，可以实现作物生长气象信息、土壤情况、长势情况、病虫害以及光、温、水、气等相关信息的实时采集和监测，为育种家提供育种环节全过程的精准数据支撑 。”张云鹤说，“结合融合分析系统，能实现地块级的精准气象及病虫害预警，提高作物育种生产管控精准化和智能化程度，有效提升育种作业效率和信息化水平 。”
同时，通过三维实景建模及物联网系统，管理人员可实时查看大田、温室、办公场所以及气象、灌溉等相关设备状况，极大程度提高管理和生产效率 。
智慧农业的基础
“现在，我们都说智慧农业、智能农机，其核心制约因素还是传感器 。”南京农业大学工学院院长汪小旵对《中国科学报》说，“对于一个智能系统来说，没有传感器，就成了‘瞎子’和‘聋子’，后面的智能决策无从谈起 。”
汪小旵长期从事作物信息智能化检测和农业装备智能化控制研究，在日常研究中，他和团队不仅大量使用传感器，而且从事一些传感器的开发研究工作 。比如，该团队正在研制基于土壤原位根系检测的传感器，营养液栽培中的氮、磷、钾传感器，水产养殖中的硝酸盐、磷酸盐检测的传感器，基于高光谱和荧光图像的作物病虫害监测传感技术等 。
“智能控制系统如果没有传感器的输入信号，就无法比对和形成闭环控制，农业大数据系统如果没有传感器就没有数据来源，人工智能系统就无法获取足够的知识 。”汪小旵说，“从这个角度来说，传感器是现代智能农业的核心技术，同时也是容易被‘卡脖子’的技术 。”
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