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农业生产与物联网结合有什么发展趋势和特征

来源:中国智慧农业网 作者:郑海霞 人气: 发布时间:2017-09-13
       随着信息技术和计算机网络技术的发展,物联网已经走进了农业生产的各个领域。国际电信联盟认为,物联网是通过智能传感器、射频识别(RFID)设备、全球卫星定位系统(GPS)等信息传感设备按照约定的协议,把任何物品与互联网连接起来,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
       近年来,随着现代农业自动化需求的不断增长和信息技术的发展,农业物联网在物理感知、数据传输、智能处理、应用服务等领域取得了重要进展。
       三大发展趋势
       农业物联网感知技术取得重要进展。随着传感技术、数字技术、互联网技术的快速发展,采用新材料、新机理、新工艺的新型传感器不断涌现,实现了高灵敏度、高适应性、高可靠性并向嵌人式、微型化、模块化、智能化、集成化、网络化方向发展。
       美、德、日等工业发达国家在传感器技术与制造工艺方面处于国际领先地位。从近两年国际工业展览会展出产品和国际知名厂商技术发展状况分析可以看出,传感器技术的发展趋势是:数字补偿技术、网络化技术、智能化技术、多功能复合技术。同时技术参数指标更加严格,制造工艺更加精细,补偿工艺更加完善外观质量更加精美。从国际整体发展状况来看传感器技术主要有以下几方面的发展趋势:
       一是本身变革的个方向:微型化、智能化和可移动性;
       二是运用新原理、新结构、新材料,以实现微功耗、低成本、高可靠性等参数指标的提升;
       三是研发更高技术和创新类产品,并重视产业化技术,如地震、飓风等自然灾害预报与监测类传感器产品。
       1、农业传感器微型化取得进展
       纳米传感器有望为粮食问题做贡献。英国环境、食品和农村事务大臣希拉里本表示,纳米技术将具有真正的潜力,帮助满足人口快速增长的对世界粮食的需求,它不仅将使包装食品的保存时间大大延长,还能促使作物的生长。
       在美国还有多项试验考察研制纳米传感器,这种可植入牲畜体内的传感器能够在疾病感染整群牲畜之前将其检测出来。纳米技术在纳米水平上取得的新突破,有助于研制出用于防止食品和饮料受到致命细菌污染或阻止氧气进人容器内的塑料包装。
       该技术还将用于丰富食品的营养并保持食品中通常会随时间流失的维生素含量。农民还可利用该项技术确保在恰当的时间为作物缓慢地释放化肥,积极探査来自病虫害或污染物的威胁。
       美国制成新型生物传感器。美国普渡大学等机构的研究人员制成了新型生物传感器,能够探测出人体唾液和眼泪中极低的葡萄糖浓度。该项技术无需过于繁复的生产步骤,从而可降低传感器的制造成本,并可能帮助消除或降低利用针刺进行糖尿病测试的几率。
       新型生物传感器包括3个主要部分:石墨烯制成的纳米片层、铂纳米粒子和葡萄糖氧化酶。
       这种探测器能探测到浓度为0.3微摩尔的葡萄糖,比其他基于石墨烯、碳纳米管或金属纳米粒子等材质的电气化学生物传感器更为敏感。这项技术有望在农产品葡萄糖含量精确检测中推广应用。
       2、农业传感器智能化活动突破
       德国开发出可闻出水果成熟度的仪器。其核心技术是用金属氧化物气敏传感器去检测水果释放出的特殊气味,最后分析判断出水果的成熟度。初步试验显示,这种仪器与食品实验室中专用测量仪的检测效果一样精确。利用这种仪器,大宗水果批发商将可以直接在仓库中高效监测计划出售水果的成熟度。
       美国科罗拉多大学的科学家日前研制出智能微芯片,可置于植物叶片上,这种智能芯片类似夹式耳环,比邮票还要轻薄,贴在植物叶片上,当植物需要水时,会向农户的手机发送信息需求。采用此法可以省水省时省钱,可减少植物生长所需的10%-40%的水量,每年为农户节省几千美元。
       3、农业传感器可移动化成为主流方向
       韩国研究人员日前宣布,他们发明了一种小型生物芯片传感器,可快速、准确地对食品和环境污染进行检测。生物芯片传感器利用表面等离子共振技术,即通过接收被扫描物体表面反射的激光共振信号来辨别分子层的结构,从而检测被测对象的DNA和蛋白质是否受到污染。这种便携式新型装置可进行“即时检验”,大大提高了检测效率。
       美国专家研究RFID和传感器保障农业食品安全。研究人员将在运输卡车内的农产品货箱里安装感应器,监测温湿度水平,波动的发生时间以及它们如何对零售的农产品上的大肠杆菌或其他病原体的产生可能造成的影响。研究人员还希望利用研究结果为包装、配送专业人士提供培训,通过监测运输和配送过程中的新鲜食品,防止食源性致病菌的产生。
       六大发展特征
       从国外传感器产业化技术成熟性角度分析来看,主要呈现出以下主要6个发展特征:
       第一,重视基础技术、基础工艺和共性关键技术的研究,保证基础技术与基础工艺处于世界领先地位。
       第二,重视制造工艺技术和装备研究与应用。配置优良的工艺装备和检测仪器,特别是智能化工艺设备确保工艺装备的先进性。
       第三,重视新产品和自主知识产权产品的开发,增强核心竞争力。瞄准全球传感器技术和市场的发展潮流与战略前沿,确定研究课题和产品开发方向。
       第四,重视传感器的可靠性设计、控制与管理,严格设计符合性控制和工艺可靠性控制,有效地提高产品生产成品率。
       第五,重视市场竞争,加强市场调查与分析,快速响应市场。注重市场竞争中的个性化服务特色,响应及时,品质优良,性价比高。
       第六,重视产品技术标准熟悉系统信息采集过程中,上下游接口联接的各项标准的完整性、统一性、协调性。
       正因为如此,国外传感器产品品种繁多,规格齐全,集成化与模块化结构性能强,产品内在与外观质量并重。市场配套与服务能力较强,不断把新技术运用和市场竞争推向新的高度,使同类产品不仅具有在灵敏度、精度、稳定性和可靠性等指标上的竞争,在新材料应用、生产制造工艺与产业化技术水平上,也同样形成了明显的竞争优势。
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