傳感器在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

傳感器在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

摘要：傳感器是將各種非電量(包括物理量、化學(xué)量、生物量等)按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成電量的裝置或元件，它類似于人的五官能感知并檢測各種非電量。當(dāng)今在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)中，也開始廣泛地使用各種傳感器，進(jìn)行各種參數(shù)的檢測與控制，幫助人們?nèi)タ茖W(xué)種田。下面介紹一些應(yīng)用。

關(guān)鍵字：傳感器遙感技術(shù)綠色電器電磁輻射傳感器是將各種非電量(包括物理量、化學(xué)量、生物量等)按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成電量的裝置或元件，它類似于人的五官能感知并檢測各種非電量。當(dāng)今在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)中，也開始廣泛地使用各種傳感器，進(jìn)行各種參數(shù)的檢測與控制，幫助人們?nèi)タ茖W(xué)種田。下面介紹一些應(yīng)用。(1)用于農(nóng)產(chǎn)品的冷藏：現(xiàn)代化糧庫采用了先進(jìn)的"分布式糧倉微機(jī)測溫系統(tǒng)"，該系統(tǒng)以微機(jī)為核心，采用溫度傳感器可對上百個點(diǎn)進(jìn)行溫度監(jiān)測(也可接濕度傳感器進(jìn)行濕度監(jiān)測)。由于有了十分先進(jìn)可靠的測溫技術(shù)，倉容大幅度提高，并有效地減少了霉變現(xiàn)象。微機(jī)測溫系統(tǒng)還可以根據(jù)檢測的溫度及濕度數(shù)據(jù)對通風(fēng)裝置進(jìn)行自動控制。在糧食入庫前，可采用水分量傳感器測定糧食的水分(必要時要用干燥機(jī)干燥)。水果和蔬菜的保鮮工作目前用的較廣的是低溫冷藏法。先進(jìn)的大型冷藏庫利用溫、濕度傳感器，達(dá)到最佳的保鮮條件。(2)遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用：所謂遙感就是遠(yuǎn)距離獲得信息的一種技術(shù)，它是使用人造衛(wèi)星或航天飛機(jī)等先進(jìn)工具，采用各種傳感器來觀測地球表面，取得有關(guān)環(huán)境和資源的有用信息的科學(xué)技術(shù)。遙感技術(shù)是通過非接觸、非破壞的方法，在很短的時間內(nèi)遙感極其寬廣的地域，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能起指導(dǎo)作用。在遙感技術(shù)中，主要使用從近紫外到紅外以及微波作為信息載體，并相應(yīng)地采用能檢測這些信息的傳感器，檢測的信號經(jīng)電子線路處理，最后形成圖像。在農(nóng)林業(yè)、植物資源方面，遙感技術(shù)能測定農(nóng)作物品種的分布區(qū)域、植物品種的分類，判斷植物生長情況、受災(zāi)情況、土壤條件等。通過遙感所獲得的信息，可以確定最合適的種植和最適度的施肥，估計收成，進(jìn)而決定農(nóng)業(yè)管理的工作方向。(3)工廠式育苗及溫室栽培：溫室蔬菜栽培及花卉生產(chǎn)的玻璃溫室(或塑料大棚)中采用噴灌機(jī)械，土壤消毒機(jī)，自動溫度、濕度、二氧化碳控制裝置等等，以實現(xiàn)自動化、省力化。這里采用了溫度傳感器、濕度傳感器、PH值傳感器、二氧化碳傳感器等分別進(jìn)行檢測。較為先進(jìn)的還采用計算機(jī)控制，獲得較好的控制效果。(4)在降雨量測量中的應(yīng)用：降雨量的大小對作物的生長有很大的關(guān)系。降雨量傳感器是通過測定蒸發(fā)在傳感器裸露面上的雨水所需要的電功率來測量降水率的，測量的范圍為0.3～350mm/h。它能將降水率轉(zhuǎn)換成電壓信號輸出，并且由記錄儀做出記錄。(5)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用：在農(nóng)業(yè)機(jī)械試驗過程中應(yīng)用傳感器可測定整機(jī)的各項性能參數(shù)以及零部件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等指標(biāo)，為農(nóng)機(jī)理論研究和產(chǎn)品設(shè)計、改進(jìn)提供科學(xué)依據(jù)以及評定農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的制造質(zhì)量等，如應(yīng)用電阻應(yīng)變式傳感器測定犁體阻力可為犁體曲面設(shè)計提供依據(jù)，以減少作業(yè)過程中的阻力，從而減少功率消耗。又如在精密播種機(jī)的排種器上安裝光電式傳感器，通過監(jiān)控儀表可隨時監(jiān)測排種過程，防止堵種，保證出苗率。隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的高速發(fā)展，傳感器技術(shù)的不斷進(jìn)步，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中將會得到越來越多的應(yīng)用。何謂"綠色電器"在"綠色消費(fèi)"的口號下，市場上應(yīng)運(yùn)而生一批"綠色彩電"、"綠色冰箱"等"綠色產(chǎn)品"。那么，"綠色電器"有何標(biāo)準(zhǔn)，該如何辨別呢?據(jù)環(huán)保部門介紹，國家頒布的環(huán)保產(chǎn)品認(rèn)證標(biāo)志，綠色背景上繪有"青山綠水"圖案。接受認(rèn)證的企業(yè)，要由環(huán)保、技術(shù)監(jiān)督等11個部門進(jìn)行監(jiān)督、檢查。"綠色電器"主要指有關(guān)指標(biāo)控制在環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)的電視、電冰箱、洗衣機(jī)等電器產(chǎn)品。比如"綠色彩電"，要求74cm以上大屏幕彩電的照射率(X射線)不超過每小時0.07毫侖，在此范圍內(nèi)不會對人體造成傷害。另外，電視機(jī)的包裝也不得使用環(huán)保避用的材料。"綠色冰箱"、"綠色冰柜"要求其制冷系統(tǒng)不再消耗氟物質(zhì)，應(yīng)處在無氟狀態(tài)。這樣，在使用時，既不會時常出現(xiàn)漏氟帶來的麻煩，又不會因氟泄漏而造成對大氣層的污染。洗衣機(jī)的綠色標(biāo)準(zhǔn)是低噪音。根據(jù)規(guī)定，波輪式洗衣機(jī)的噪音要在50～60dB之內(nèi)，滾筒式洗衣機(jī)要在60～65dB之內(nèi)。逐行掃描DVD逐行掃描DVD的廣告宣傳和消費(fèi)者實際觀看的視覺效果并不一致，因而引起了消費(fèi)者的因惑。事實上逐行掃描DVD播放機(jī)在技術(shù)上確實有所提高，但由于周邊條件的配合不當(dāng)，其優(yōu)越性在中國家庭中幾乎一點(diǎn)沒有發(fā)揮出來。要清楚地了解DVD逐行掃描的技術(shù)要點(diǎn)和更好地發(fā)揮其作用就必須對圖像壓縮技術(shù)有基本的概念。DVD采用的是MPEG2圖像編碼方式，與VCD采用的MPEG1編碼方式的流程一樣，只是MPEG2在技術(shù)細(xì)節(jié)處理上更先進(jìn)些。原始圖像有兩種方式取得：①攝像機(jī)，專業(yè)攝像機(jī)輸出紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)3個色分量信號，這種信號都是以隔行掃描方式得到的。隔行掃描是電視格式制訂時設(shè)計的。根據(jù)人類視覺研究發(fā)現(xiàn)，人眼接收24幅/s微微變化的固定圖像看起來就有連續(xù)活動感，但仍有點(diǎn)閃爍。如果收看48幅/s，即使一半是相同的畫面，圖像也就自然連續(xù)了。電視場幅要與市電頻率一致就可以消除圖像的滾動感，所以PAL制送50幅，NTSC制送60幅。若送這么多幅圖像，系統(tǒng)的掃描頻率要求就高出一倍，同樣頻帶內(nèi)可以安排的電視臺數(shù)量就要減少一樣，電視機(jī)內(nèi)的行頻要求也會高出一倍。所以設(shè)計出了隔行掃描技術(shù)，把一幅完整的圖像分成各由奇數(shù)行和偶數(shù)行組成的兩個場。這樣，既滿足25幅完整的圖像又能出現(xiàn)50次/s，滿足連續(xù)且不閃爍的視覺要求。②原始圖像的第二種獲取方式是用膠片直接轉(zhuǎn)制設(shè)備，利用分色鏡把每一張電影膠片分成RGB三幅原色圖像，分別投到三片CCD感光板上轉(zhuǎn)換成電信號。將一部電影的所有膠片都這樣處理。早先的膠片轉(zhuǎn)制設(shè)備是為了在電視上放電影節(jié)目或轉(zhuǎn)制錄像帶而設(shè)計的，故也采用隔行掃描方式從CCD里取出視頻信號，以便于以后的使用。現(xiàn)在為了把電影節(jié)目直接制作DVD或其它數(shù)字圖像就采用逐行方式從CCD里取圖像信號了。逐行方式是一行接一行取，上下行間的時間間隔短，畫面內(nèi)容即使有點(diǎn)變化也關(guān)系不大。而隔行掃描第一行與第二行的時差是整整一場的時間，1/50s，比逐行掃描的行內(nèi)間隔時間差了幾百倍(PAL制為312.5倍)，快速變動的圖像就已經(jīng)不一樣了。另外，在奇數(shù)場和偶數(shù)場套出整幅畫面時，也不可能上下前后套得十分精確，所以隔行掃描就會看出明顯的掃描線及其它一些畫面缺點(diǎn)。原圖像信源是隔行的，后面不管用何種逐行技術(shù)，效果總不及原始逐行畫面。而對隔行轉(zhuǎn)逐行時的各種改善畫質(zhì)的數(shù)字處理技術(shù)，逐行信源根本就不需要。MPEG圖像進(jìn)行DCT變換時，原畫面用逐行掃描的信號為最好，隔行掃描也應(yīng)該重裝成逐行畫面處理，壓縮率才高。直接對隔行圖像進(jìn)行DCT變換，不利于壓縮。而對已存儲下的圖像數(shù)據(jù)重裝一下是很容易的。如前所述，隔行重裝的結(jié)果總不及原始逐行好。所以，不管是逐行DVD碟片還是隔行DVD碟片都不是直接按一點(diǎn)點(diǎn)、一行行地把采得的數(shù)據(jù)直接存入。所謂碟片的逐行與隔行之分是指制作碟片時的原信號是直接從膠片逐行轉(zhuǎn)制還是直接取隔行視頻信號。早期的DVD只能對應(yīng)隔行掃描的傳統(tǒng)電視格式。只有近期出現(xiàn)的PDVD其中色差分量端口和15針D型插口才有輸出逐行掃描格式圖像的能力。PDVD必須配逐行掃描的顯示設(shè)備才有作用。以電視機(jī)來說，有逐行掃描功能并有逐行掃描輸入接口的機(jī)種大多還是出現(xiàn)在廣告上，大商場都很少見，價位都在萬元上下。如果沒有后續(xù)的逐行掃描顯示設(shè)備，用一般的電視，包括100Hz和號稱逐行掃描電視但并不具備逐行分量接口的品種，都還只能看PDVD的隔行視頻輸出。就像買了SVCD而只能當(dāng)普通VCD用一樣。北京正負(fù)電子對撞機(jī)將獲"新生"我國計劃通過實施二期工程，投入4億元以上資金，提高北京正負(fù)電子對撞機(jī)的性能，為進(jìn)一步探索微觀世界的奧秘創(chuàng)造條件，從而繼續(xù)保持我國在高能物理方面的國際領(lǐng)先地位。從1999年起到2001年，我國已經(jīng)投入9000萬元用于北京正負(fù)電子對撞機(jī)的改進(jìn)和未來發(fā)展的預(yù)先研究。二期工程的動工時間預(yù)計將是2002年年中，到2006年底，獲得"新生"的北京正負(fù)電子對撞機(jī)將正式為廣大用戶提供服務(wù)。亮度是對撞機(jī)最主要的性能之一，亮度越高，對撞機(jī)的工作將越高效。新生后的北京正負(fù)電子對撞機(jī)的亮度將是現(xiàn)在的100倍，也就是說，今后一年的工作相當(dāng)于過去100年的工作。高能物理的深入研究需要大量的數(shù)據(jù)，亮度提高后，將使數(shù)據(jù)大量增加，為今后研究奠定基礎(chǔ)，對撞機(jī)必將獲得很多新的發(fā)現(xiàn)。據(jù)悉，北京正負(fù)電子對撞機(jī)工作的能量區(qū)域受到世界各國的重視，美國康奈爾大學(xué)的同行甚至提出計劃，將已有的一臺加速器降到這一能量區(qū)域，而亮度將比我國目前的北京正負(fù)電子對撞機(jī)高10倍。而北京正負(fù)電子對撞機(jī)二期工程的實施，將確保我國在這一領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。"一機(jī)兩用"的北京正負(fù)電子對撞機(jī)，主要用于探索微觀世界的高能物理研究，也可用于同步輻射應(yīng)用。二期工程實施后，將為探索蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、納米結(jié)構(gòu)提供強(qiáng)有力的手段。電磁輻射并不可怕近日，中國消費(fèi)者協(xié)會發(fā)布了關(guān)于防電磁輻射的警示，引起一些人的恐慌，一時無所適從，對此，電磁環(huán)境專家說："電磁輻射無所不在、無時不在。我們既要重視電磁輻射，又不能對電磁輻射存在恐懼心理。日常生活中，人們應(yīng)該以預(yù)防為主。"(1)什么是電磁輻射：電磁輻射以電磁波的形式發(fā)射能量。人們有目的地發(fā)射電磁波，是為人類服務(wù)，例如無線電遙控飛機(jī)、導(dǎo)航雷達(dá)；另外就是利用電能做工，產(chǎn)生電磁輻射，如微波爐、電熱毯等。(2)電磁輻射的危害：超強(qiáng)度的電磁輻射對人體健康的影響與危害是客觀存在的。多少強(qiáng)度的電磁輻射對人體造成危害，國家有規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。如果超標(biāo)，電磁輻射能夠引起神經(jīng)衰弱癥和反映在心血管系統(tǒng)的植物神經(jīng)功能失調(diào)。如普遍感到頭痛、頭暈、周身不適、疲倦無力、失眠多夢、記憶力減退、口干舌燥；部分人員則發(fā)生嗜睡、發(fā)熱多汗、心悸等癥狀；女性則會月經(jīng)失調(diào)；電磁輻射還可引起眼睛和生殖系統(tǒng)的損傷，以及血細(xì)胞、淋巴細(xì)胞等出現(xiàn)異常。當(dāng)然，超強(qiáng)電磁輻射對人體健康的影響還受到諸多因素制約：電磁場強(qiáng)度愈大，對人體的影響愈嚴(yán)重；頻率(波長)，在相同條件下，長波對人體的影響較弱，隨著波長的縮短，對人體的影響加重；作用時間愈長，即受暴露的時間長，對人體的影響愈嚴(yán)重；輻射強(qiáng)度會隨著與輻射源距離的加大而迅速遞減，對人體影響隨之減弱；年齡、性別、個體體質(zhì)差異對電磁輻射的反應(yīng)各不相同，女性、兒童的敏感性較強(qiáng)。(3)做好防電磁輻射工作：凡是有電能的地方都有電磁輻射。人們的生活區(qū)應(yīng)該遠(yuǎn)離高頻輻射區(qū)，如變電所、高壓線密集區(qū)。如果高壓線橫穿生活區(qū)，一定要采取防電磁輻射的措施。對于家用電器的電磁輻射，要注意以下幾點(diǎn)：選擇家用電器時，相對來說，功率大的電器其電磁輻射也大，在功能相當(dāng)?shù)那闆r下，選擇低功率電器。另外，還要看兩證：產(chǎn)品鑒定證書(國家主管及有關(guān)部門組織鑒定)、批量測試報告(國家指定的研究單位對產(chǎn)品進(jìn)行技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行的檢測)。買則買合格產(chǎn)品，買回家后應(yīng)科學(xué)地擺放，擺放不要過于集中。專家指出家用電器電磁輻射防護(hù)的幾個原則：①盡量加大人體與電磁場源的有效距離，一般來說，間距在1～1.5m之外就基本安全。②盡量縮短一次性接觸時間。③采取必要的、積極的防護(hù)措施，加強(qiáng)個人防護(hù)。④必須及時清潔，保證設(shè)備正常工作，嚴(yán)防漏能?？茖W(xué)對待納米家電納米是一個長度單位，1nm等于10億分之1m，納米家電就是采用納米技術(shù)生產(chǎn)出來的家用電器。2000年以來，國內(nèi)許多家電生產(chǎn)企業(yè)先后推出了大批納米家用電器，主要有納米熱水器、納米抗菌冰箱、碳納米壁掛電視、納米彩殼電視機(jī)、納米殺菌空調(diào)、納米自潔洗衣機(jī)等，市場上很快出現(xiàn)了一股"納米家電"熱。但是，有關(guān)專家指出：要把納米技術(shù)真正應(yīng)用于家電產(chǎn)品，還有很長的路要走，可能還是今后幾十年的事情。目前出現(xiàn)的"納米家電"熱，從根本上說是一種商業(yè)炒作行為。為此，專家告誡：消費(fèi)者必須以科學(xué)態(tài)度對待"納米家電熱"，"納米家電"時代確實還沒有真正到來。寬帶傳輸新方式--流媒體一個因特網(wǎng)時代的新名詞"流媒體"正逐漸進(jìn)入我國公眾的視野。近年來，為解決文件下載時間過長的問題，適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)多媒體化的發(fā)展趨勢，產(chǎn)生了一種基于特定網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的流媒體技術(shù)。流媒體采用流式傳輸方式在因特網(wǎng)上播放音頻、視