、热红外相机、多光谱相机和高光谱成像仪等，并连系先辈的无人驾驶飞控手艺、全球定位系统（global positioning system， GPS）差分定位手艺、遥感传感器手艺、无线通信遥控手艺和无线图像回传手艺等，实现空间遥感消息的从动化、智能化快速获取，并完成遥感数据处置、建模和使用阐发。
功课传感器可对工做中的农机配备、地形及周边妨碍物环境进行及时检测，连系从动的智能节制策略指点农机实现最佳径规划和避障。农机配备的从动定位取是实现农机从动驾驶的根本，跟着GNSS定位手艺向平易近用范畴的，操纵载波相位差分手艺的及时动态定位精度可达厘米级，相关手艺和产物正在精准农业范畴获得了普遍使用，并推进了农业从动手艺的成长。
通过上述对农业传感器相关企业的调研能够看出，当前农业传感器市场对该手艺范畴的需求特点次要通过两个从体呈现：消费者需求取平易近营本钱需求。正在农业出产链中，越接近结尾产物的传感取测控手艺，其对应的消费者度越强，次要表现正在企业对农产物/食物平安检测传感手艺的青睐上；消费者需求也可通过农业出产链向上逛渗入，次要表现正在企业对做物长势消息中健康目标的检测尤为注沉；取此同时，平易近营本钱也正在亲近关心农业出产变化取转型升级，次要表现正在企业对农业机械人手艺的等候上。农业传感器手艺的将来成长应充实借帮市场鞭策，按照市场需求，从财产链的结尾至上逛逐渐完成手艺升级，建立起“研发-市场”双轮驱动的不变成长机制。
现有的农业传感器已实现正在温室和尝试室前提下对温湿度、氧气浓度、二氧化碳浓度等多种土壤、做物、景象形象目标进行不变切确的丈量，但还无法满脚正在复杂多变的天然下长时间不变工做的需求。此外，检测精度和利用寿命是传感器不变性的主要目标。为确连结续高效、高精度运转，将来需要开辟愈加不变和容错率更高的软硬件设备。一方面可以或许提高传感器正在天然中的鲁棒性和检测精度，另一方面也可以或许降低其频次及改换频次，从而降低成本，提高经济效益。
，进而节制施行机构调整耕做深度，达到耕做深度的闭环节制结果，农机正在深松耕做时耕深的分歧性。播种机械功课参数手艺一般操纵激光传感器实现对播种数量的统计，并能够及时发觉播种过程中排种器毛病或排种管堵塞形成的漏种和沉种等问题，从而无效避免发生缺苗、漏苗现象，做物产量。田间办理机械一般包罗施肥机械、灌溉机械、植保机械等，分歧类型的田间办理机械具有分歧的检测功课参数。例如，植保机械功课时，系统喷雾压力、喷雾流量、喷杆姿势和活动形态等多个参数对功课质量均具有间接影响，因此正在植保功课时，需要对喷雾压力和流量等消息进行及时监测；施肥机械和灌溉机械则别离需要对植株的缺素和缺水环境进行检测，以达到喷施量精准、喷洒平均的结果。收成机械功课参数手艺按照谷物丧失传感器、转速传感器以及前往的及时消息来调整功课参数，有益于提高谷物产量。此外，针对各类农业机械的策动机节制取监测的传感器还有空气流量（mass air flow， MAF）传感器、爆震传感器、氧传感器等，可为判断策动机手艺形态和毛病供给根据。
，已被普遍使用于农业范畴，帮帮用户完成大区块农田费时吃力的使命，供给准确的决策办理，并无效提高做物产量。
专家还认为，我国良多农业手艺接近国际程度，部门掉队国际程度5年，而动物叶绿素消息传感器手艺、农业智能物联网传感器手艺、农机配备功课参数传感器手艺等掉队国际程度5—10年，有些以至掉队10年以上。值得一提的是，对于附表1中所列手艺，美都城处于世界领先程度，但正在农用无人机全自从飞翔手艺上，专家们认为中国更胜一筹。从中国的表示来看，有5项手艺跻出身界前二程度。这些成果申明，做为农业大国，中国农业科技全体程度正逐步接近国际前沿，但部门范畴取世界领先程度比拟仍存正在较大差距，有很大前进空间，这对我国农业手艺将来沉点研究标的目的具有主要的参考意义。
农业传感器手艺是农业消息化的根本，是实现农业现代化的焦点要素和环节支持之一。起首，本文正在总结农业传感器手艺正在智能农机配备、农用无人机遥感及农业物联网三方面的研究及使用现状的根本上，对我国农业传感器手艺需乞降市场成长进行了深切阐发。其次，通过手艺财产调研阐发，对农业传感器财产化、市场化及将来的成长趋向进行了总结取瞻望。最初，凝练了农业传感器财产范畴的16项环节手艺，并正在此根本上开展了德尔菲法专家问卷查询拜访，阐了然农业传感器最主要的属性是通用性，明白了相关手艺成长最大的限制要素是根本理论和研发投入，提出了农业传感器手艺将朝着低成本化、高不变性、高智能化、可移植性、可操做性标的目的成长。本文可为我国农业传感器手艺研发和财产成长供给参考。
。然而，跟着我国农业劳动力削减、老龄化问题日益凸显、部门地域耕地地力下降等关系到农业可持续成长问题的呈现，若何鞭策农业持续、高质、高效出产已成为亟待处理的平易近生和社会问题。操纵现代化消息手艺，实现保守农业向聪慧农业改变，是农业农村部正在2011年12月《农业科技成长“十二五”规划》中就已确立的农业成长标的目的。十余年来，跟着我国科学手艺的不竭成长，越来越多的新理论、新方式、新手艺和新材料被使用于农业出产中。通过多学科交叉和手艺融合，我国农业出产体例正正在不竭向聪慧农业迈进。聪慧农业是农业成长的高级阶段，它集中操纵了传感取丈量手艺、计较机收集取通信手艺、从动节制和人工智能等多种现代消息手艺，使田间聪慧种植、可视化办理、智能预警、智能决策等功课使命正在农业出产中逐渐获得示范取使用。
图4的查询拜访成果中能够看出，大大都企业对叶片病斑、病害、氮素及冠层植被指数、氮素等间接影响做物健康的目标较为注沉，而对叶全面积、叶片温度等做物发展目标的关心度一般。虽然做物长势检测消息的获取并不会间接摆布消费者的选择，但做物的健康程度，包罗病虫害消息，均会对农业出产的结尾产质量量形成显著影响，进而反映到产物销量、消费者口碑等市场表示上。由此可见，市场对农业出产手艺的指点不只局限于财产链结尾的农产质量量检测，更是渗入到了农业出产链的中上逛。
同时，专家指出，农业手艺最主要的使用是鞭策经济成长。正在投资、消费、出口三大动力中，我国经济增加正在很大程度上需要加强国表里市场的消费，而农业正在“衣、食、住、行”消费型财产中拥有主要。农业成长是当前我国平易近生导向的迫切需求，同时，农业做为根本性行业，其出产取二、三财产联系慎密，对经济的带动感化强。因而，成长农业就是加强经济成长的根本取后劲。
。该类传感器次要通过对动物叶片温湿度、病虫害、养分、茎流、茎秆、果实尺寸、糖分、光合、呼吸、蒸腾及动物行为、啼声、体温、体沉、食欲等消息进行采集，阐发动动物的发展消息和心理消息，从而判断动动物的发展形态。此外，一些新型的微型传感器也是当前的研究热点，例如可穿戴式动物应变和水分传感器、监测动物叶片挥发性无机物的电子鼻、检测动物叶面组织pH值变化的微型生物传感器、检测做物信号的纳米传感器等。然而，这类动动物生命心理消息传感器多处于尝试室研究阶段，成本高贵且精度无限，距离大规模推广使用尚需必然的时间。
此外，正在我国，常用农业传感器（光、温、水、气）高活络度和高不变性环节手艺、农用无人灵活力电池研发、手艺曾经根基实现大规模使用。对于其他大部门手艺，专家预测，正在2025年之前可正在尝试室内实现，正在2026—2035年间实现大规模使用。然而，动物养分消息传感器手艺离大规模使用仍然需要较长的时间。
为使我国农业传感器财产从高度依赖政策支撑逐步过渡至“-市场”双轮驱动的成长机制，需要无效刺激消费需求及平易近营本钱的进入。深切领会我国农业场景下的个性化需求，连系我国农户的消费程度，以市场为导向制定财产成长策略取方针，显得尤为主要。企业正在市场中起着载体及平台的感化，决定着本钱取商品之间的对等取对价。本文以调卷的形式对相关企业进行了调研，从企业的视角领会农业传感器手艺的市场需求及成长示状，并对农业传感器手艺的财产化取市场化历程、将来成长趋向等进行了阐发。
正在本研究中，共有14家企业参取问卷查询拜访，按照企业从停业务的分歧，可划分为农业企业、工业消息化企业和农业消息化企业，根基涵盖了农业传感器手艺范畴的企业类型。从类型分布来看，以工业消息化为从的企业有7家，以农业消息化为从的企业有5家，还有2家为农业企业。问卷的次要内容包罗企业对农业传感器及测控终端办事市场的成长示状取将来潜力的见地，以及企业本身外行业内的现状。查询拜访成果如？。
图1所示。当被问及将来5—10年最具市场成长潜力的农业传感器或测控终端产物时，有10家企业选择了农产物/食物平安检测传感仪器，其次是农业机械人（9家），再次是做物长势检测传感仪器（7家）等农业传感器。
。药肥饲料等农资用量切确化、智能物流运输消息化等环节中饰演着主要脚色。农业传感器手艺及其配备的使用具有提高农业出产效率、食物平安、生态等奇特劣势。因而，农业传感器的大规模出产和使用是我国农业寻求模式改变和升级的需要前提和必经之。
图2所示，正在农产物/食物平安检测传感仪器范畴的细分仪器中，参取查询拜访的企业大多将目光聚焦正在了农产物农药残留检测传感仪器、农产物沉金属检测传感仪器取种子转基因识别检测仪器上。农药残留和沉金属污染是消费者当前最为关怀的食物质量平安问题。此外，伴跟着转基因手艺研究和使用的敏捷成长，消费者对转基因农产物的立场也是社会关心的沉点。从企业正在这些细分的农产物/食物平安检测仪器选择的查询拜访成果中能够看出，消费者的立场取需求是企业最为关怀的。以消费需求为代表的市场鞭策一直是农业传感器手艺财产化取贸易化的最强动力。
。农业物联网中利用的传感器次要包罗农业消息传感器和农业动动物生命心理消息传感器。农业消息传感器次要通过对动动物发展过程中空气、光照、温度、湿度、水分、土壤养分等消息进行检测，及时领会外部的变化，并对要素进行分析监测和评估，从而为动动物的健康发展创制更有益的前提，推进动动物办理质量的提拔。目前，农业物联网中常用的传感器次要包罗光照、温度、湿度、水分、气体浓度、雨量、pH值、土壤养分等传感器。这些传感器曾经逐渐从尝试室研发觉实使用。我国已有较多的科研机构和涉农物联网企业开展了此类传感器的研发和推广，制备了一批低成本、小型化的适用农业消息传感器，正在我国保守农业升级中阐扬了主要感化。
做物发展消息及病虫害监测传感器次要用于检测动物的外不雅尺寸（株高、叶面积、茎秆粗细等）、环境（缺水、缺素、药害等）及病虫草害环境等表型性状消息。因为做物光谱反射特征取做物叶绿素、氮素等主要养分目标具有高度相关性，采用光谱方式检测做物叶绿素含量、施氮程度及病虫草害严沉程度成为植株发展消息获取的主要手段。目前，对叶绿素和氮素的丈量次要采用手持式检测配备，此中大部门利用光谱方式进行，具有工做量大、检测效率不高、检测精度容易受影响的特点。因而，开展精确且不变的车载及时正在线叶绿素及氮素检测安拆研究，对操纵智能化农机实现叶绿素和氮素的高效检测意义严沉。对病虫害的检测最后多采用性的检测体例，检测周期长、成本高，且会对农做物形成机械毁伤。目前，对病虫害的检测正正在野快速无损检测标的目的成长，采用的检测方式次要有可见/成像、高光谱成像、荧光光谱成像、荧光成像和数字图像处置等。国内农田病虫草害手艺还处正在试验研究阶段，试验也一般正在尝试室内，还未实正实现大规模机载田间下的智能化精确检测。陪伴深度进修取大数据手艺的快速成长，基于大数据和人工智能的动物表型消息获取方式也逐步成为研究热点。
。视觉定位手艺利用摄像头获打消息，通过对功课建模实现农机配备的从动定位。视觉同步定位取建图（simultaneous localization and mapping， SLAM）手艺是实现高精度视觉定位的环节手艺。近年来，跟着SLAM手艺取深度进修算法的连系，视觉定位手艺的抗干扰能力取精度获得了显著提高。智能农机配备正在功课时对妨碍物的是其正在复杂的非确定性农田下平安靠得住工做的。目前，妨碍物检测手艺及配备次要包罗机械视觉、红外、超声波和激光雷达（light detection and ranging， LiDAR）等。这些手艺正在妨碍能力上各有优错误谬误，将它们进行无效集成，可进一步提高农机配备的妨碍能力和不变性。
现阶段，各类型农业传感器的价钱，对经济欠发财地域、种植规模较小的农户而言，仍然较为昂扬，农业从业者很难享遭到农业传感器手艺给农业出产带来的盈利，科技立异为出产力的过程遭到障碍。跟着大规模集成电手艺和工艺的成长成熟，农业传感器手艺可朝低成本化的标的目的成长，这将对农业科技的普及起到鞭策感化，同时推进新手艺、新产物的再研发和再升级。
农业出产体例的不竭改革，为农业传感器手艺及其市场的成长带来了庞大机缘和挑和。本文通过文献拾掇取前沿逃踪、企业调研取德尔菲法专家问卷查询拜访等形式，对我国农业传感器手艺使用取市场的研究现状、手艺瓶颈、市场关心度取成长趋向进行了梳理、阐发和预测。正在总结凝练的16项农业传感器财产环节手艺中，经统计阐发得出通用性是农业传感器最主要的属性，并提出了将来农业传感器手艺将朝着低成本化、高不变性、高智能化、可移植性、可操做性标的目的成长。相信跟着农业传感器手艺根本研究的持续深切、研发投入的不竭强化和多学科交叉融合的高效开展，将来农业传感器的新道理、新成长、新使用将日新月异，农业传感器市场也将进一步成熟完美，帮力我国的村落复兴计谋。
、做物养分取冠层温度诊断、做物面积取产量估量等方面。例如：操纵无人机搭载高清数码相机和近红外相机捕捉做物育种的高清影像，反演植株的株高、叶色差别、病虫害程度等育种环节表型参量，可无效地辅帮做物育种；操纵无人机搭载的成像光谱仪获取做物冠层高光谱影像，并通过建立新的比值光谱指数线性模子来评估植株叶片全氮含量，且无人机高光谱影像反演的植株叶片全氮含量分布范畴取地面现实环境具有较高的分歧性；操纵固定翼无人机取多光谱相机构成的遥感平台对冬小麦进行多期遥感不雅测发觉，优化后的基于植被指数的估产模子能够快速无效地诊断做物长势和评估做物产量。以上研究为区域标准做物氮素含量的空间反演以及做物长势诊断取产量评估供给了手艺根据。
目前，农业传感器曾经正在温湿度、光照强度、气体含量、做物养分元素和病虫害检测等方面获得了长脚成长，可是现有农业传感器大多对相关目标进行单点和静态测定。将来的高智能化系统能付与农业传感器从智能监测本身运转形态、节约本身能源策略到对多种复杂外部变化做出及时科学决策的能力，实现农业传感器正在提高能源效率的同时，做到对方针的全面动态智能化检测。
。取此相反，我国激光雷达传感器的研发则表示出百家争鸣的态势。当前，国内对多光谱相机的研发仅面向科研需求，其正在机能、分量、成本和靠得住性等多方面均无法满脚大规模农业出产需要，使得国内农业无人机用户只能选用价钱高贵的进口多光谱传感器，同时还面对无法因地制宜地按照我国农情监测需求设置装备摆设参数的景况。
问卷查询拜访成果显示，研发投入和根本理论是最大的限制要素，申明部门手艺的理论根本不敷安稳，研发力度有待加强。专家认为，动物茎流量消息传感器手艺、动物养分消息传感器手艺、农机配备功课参数传感器手艺的人才缺口大，这对高校相关专业的人才培育标的目的具有必然的指点意义。唯有下功夫夯实理论根本研究，农业的高新手艺才能兴旺成长，并正在现代农业成长必需的财产系统、出产系统、运营系统中获得普遍使用。相反，农业根本设备亏弱，科技支持能力不脚，导致农机配备程度较低、农业现代化程度不高、抗灾减灾能力不强，将会严沉限制中国农业可持续成长。
现阶段，农业传感器手艺曾经渗入至现代农业的各个出产环节，农业出产效率取农业传感器相关手艺的财产化历程互相关注。当前，我国农业传感器财产正在的资金取政策搀扶下，正逐渐从小规模、低程度的消息孤岛式研发向规模化、多样化成长。然而，产学研连系不敷慎密、农业消费者财力无限以及我国小农经济模式下农业个性化需求较强等要素，导致农业传感器手艺间接办事于市场还有较大距离。以农户为底子，农户、企业、科研机构之间慎密连系的财产化系统尚未成立，科技财产化历程较慢。
，其焦点正在于针对农业财产和农做物本体研发和制备高精准度、高不变性、微型化、低成本的先辈传感设备。
农田土壤消息传感器次要用于检测土壤养分（氮、磷、钾、无机质等含量）及根基理化特征（土壤质地、含水量、pH值、电导率等）。保守农田土壤消息传感器手艺存正在检测参数单一、车载便携式传感器不脚、物联网化程度不高档问题。近年来，操纵光谱阐发方式检测土壤肥力及理化参数的使用逐步增加，例如：操纵γ射线光谱仪可获取高精度光谱数据，为土壤理化性质监测供给前提前提；操纵可见光-近红外土壤水分传感器可无效解除温度和光照强度干扰，从而供给切确的土壤水分消息。该类手艺的劣势正在于能够降低阐发成本，提高阐发效率，有帮于实现土壤肥力参数的及时丈量，对于实践和推广精细农业具有主要意义。
问卷查询拜访成果表白，对大部门农业手艺，专家认为“通用性”是最主要的属性。究其缘由，正在科技敏捷成长的今天，时代的成长和科技的前进推进了科学手艺向纵深标的目的成长，学科之间交叉渗入是科学手艺成长的一个次要趋向。跟着现代科技的成长，学科正在高度分化根本上高度分析的特点申明，科技的成长需要分歧窗科和手艺的横向结合以构成全体劣势，特别是农业这一多学科交叉的范畴，取其他学科的连系更是越来越凸起，如工程手艺、人工智能、生物化学等学科的交叉渗入，使得“农业工程”脱颖而出，无效鞭策了聪慧农业、农业物联网的健康稳步成长。除通用性之外，专家认为，农业智能决策及节制传感器手艺、农用无人机全自从飞翔手艺、农机机械视觉传感手艺以及动物养分消息传感器手艺的首要属性为核，正在必然程度上申明了这些手艺正在相关交叉研究范畴中的主要地位。
。查询拜访成果（图3）显示，大大都企业最看好该手艺范畴的病虫害监测机械人、消息监测无人机系统及植保功课无人机系统。此中，病虫害监测机械人是目前农业工做者最关心的产物之一，而农业消息的及时监测系统做为聪慧农业必不成少的环节，是农业机械人成长的沉点。农业机械人手艺是实现农业消息检测的主要手段，也是形成农业物联网系统的焦点。企业对该手艺的等候也从侧面证了然农业传感器焦点手艺的攻关不只仅需要被科研机构所关心，并且需要被市场合，产学研的慎密连系并不只是单向的传送，而是双向的刺激取鞭策。
次要表现正在两个方面：一是易操做性，农业传感器相关使用法式的终端用户凡是手艺类一线农业出产人员，因而，操做系统应简单、间接、敌对，易于上手。二是互操做性，一方面是人取系统的互动，系统反馈的消息要曲不雅间接，便于利用者制定响应规划，另一方面是分歧组件和分歧通信手艺的互联互通，便于顺应将来传感器组件和通信手艺的不竭升级，加强系统的全体机能。
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