土壤检测的传感器技术发展现状与展望
我国土壤环境监测技术的应用现状及发展趋势分析
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区域治理环境治理与发展一、环境监测概述环境监测是环境执法的重要依据,也是评价环境质量的重要手段。
二十世纪初,由于放射性物质的危害巨大,对人体还周围环境产生极大的影响,所以人们开始监测核物质。
随着工业化进程的快速发展,环境污染事件发生的数量也在增大,环境监测的意义十分重要,发展成为环境污染监测和环境质量监测。
二、土壤污染的特点分析土壤的污染不同于大气和水质等污染,根据其自身的结构特性,通常具有积累性、滞后性、隐秘性、不可逆转性及治理难度高等特点。
土壤环境的破坏,会严重的影响到人们的生活生产环境的稳定,其危害性往往比大气、水质等方面的污染更加显著,下面对土壤污染的特点进行几个方面的说明:1土壤污染的积累性相较于大气或水质方面的污染来说,大气或水质污染的迁移性比土壤污染强,因此能够较容易的实施针对性的高效监测防治。
但土壤污染物一般是由于其内部结构的因素,而造成其扩散性及稀释性不强,导致土壤污染物长时间的积累,引起土壤污染地域性强,增大了治理人员监测防治的难度。
2土壤污染的滞后性及隐秘性土壤的一般污染形成过程时间比较长,在污染的问题形成再到问题的出现需要一定的时间,污染较为滞后,所以在环境控制中不太容易被人重视,而导致了环境治理工作上的不足,严重地影响到人们正常的生活生产,同时大气、水质或者废弃物等的污染问题一般都是可以通过直观的现象进行其分析监测的,但对于土壤污染的问题来说,一般表现出来的形式并不是特别的直观,监测工作较困难。
3土壤污染的不可逆转性土壤污染中由于重金属的结构特点通常都是固态形式,其降解周期比较长,形成了土壤污染的不可逆转性,同时大多数的有机污染物的存在也造成了土壤污染的不可逆转性,严重地影响到了环境监测防治的工作。
4土壤污染的治理难度高大气或水质的污染通常在对于污染源进行合理的处理和切断,就能防治此类污染的存在。
但由于土壤内部的污染物通常降解的难度大,所以就算进行了污染源切断,对于那些已经存在的污染物的治理也是一项难度较高的工作。
土壤检测的传感器技术发展现状与展望
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安徽农学通报,Anhui Agri.Sci.Bull.2018,24(22)土壤检测的传感器技术发展现状与展望章玮(香港科技大学工学院电子及计算机系,香港九龙999077)摘要:近数十年来,土壤性态空间变化监测和定位土壤性态动态监测的传感器技术均有较快的发展。
在土壤性态空间变化监测方面,土壤湿度和温度等物理性状与土壤酸碱度、氧化还原电位和盐分等化学性状的传感器技术研究较为成熟,养分和有机质等的传感器技术的研究较为薄弱,而生物学传感器在土壤检测上应用的研究至今仍非常欠缺。
在定位土壤性态动态监测方面,已发展有卫星、航空、无人机和地面平台搭载的不同类型传感器,涉及遥感和近地传感二大类技术,但目前遥感和近地传感技术对土壤的监测主要基于经验模型,如何实现精准检测还存在很多关键问题需要研究。
随着新工艺与新材料(纳米材料)的运用,土壤检测传感器将向微型化、仿生、智能、多功能化方向发展。
关键词:土壤;传感器;技术;发展中图分类号S12;TP212文献标识码A文章编号1007-7731(2018)22-0142-04 Development and Prospect of Sensor Technology for Soil DetectionZhang Wei(Department of Electronics and Computer Engineering,Hong Kong University of Science and Technology,Kowloon,Hongkong999077,China)Abstract:In recent decades,the sensor technology for monitoring the spatial and dynamic variations of soil proper⁃ties has been developed rapidly.In the aspect of monitoring the spatial variation of soil properties,the sensor technol⁃ogies of physical properties such as soil moisture and temperature and chemical properties such as soil acidity and al⁃kalinity,redox potential and salt were mature,and the sensor technology about soil nutrients and organic matter was weak,while the research about application of biosensor on soil detection was lack.In the field of dynamic monitoring of soil properties,different types of sensors including satellites,aerial vehicles,unmanned aerial vehicles and ground platforms,which related to remote sensing and near-ground sensing,have been developed.However,at present,the monitoring of soil properties by the remote sensing and near-ground sensing technology was mainly based on empiri⁃cal models.How to achieve accurate detection was still a problem.Key issues need to be studied.With the applica⁃tion of new technology and new materials(nanomaterials),soil detection sensors will be developed towards miniatur⁃ization,bionics,intelligence and multi-function.Key words:Soil;Sensor;Technology;Development土壤是重要的自然资源,是农业生产最为关键的物质基础,监测土壤资源的数量和质量对指导区域资源开发和农业生产有着重要的意义。
遥感技术手段在土壤水分遥感监测的应用现状和发展趋势
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遥感技术手段在土壤水分遥感监测的应用现状和发展趋势
遥感技术是指使用卫星、航空器或其他遥感平台获取地球表面信息的一种技术手段。
土壤水分遥感监测是利用遥感技术对地表土壤水分进行定量、定性或时序观测的一项重要应用。
目前,土壤水分遥感监测已经在农业、水资源管理、环境保护等领域得到广泛应用,并取得了一定的成果。
通过遥感技术,可以实时监测土壤水分状况,提供决策支持,促进农作物的合理灌溉和水资源的高效利用。
随着遥感技术的不断发展和创新,土壤水分遥感监测也面临着一些挑战和发展趋势:
1. 多源数据融合:将多个遥感数据源进行融合,利用不同波段、分辨率、时间粒度的数据综合分析,提高土壤水分监测的准确性和可靠性。
2. 高分辨率遥感技术:随着高分辨率遥感技术的发展,可以更精细地观测土壤水分的空间分布和变化情况,为农田管理和灌溉决策提供更详细的信息。
3. 智能算法和人工智能:结合智能算法和人工智能技术,可以对大量的遥感数据进行自动处理和分析,提取土壤水分特征,实现自动化的监测与预测。
4. 数据共享与开放:建立土壤水分遥感监测的数据共享平台,促进数据开放和交流,提高数据的可访问性,加速研究进展和应用推广。
总之,遥感技术手段在土壤水分遥感监测领域具有广阔的应用前景。
未来的发展将更加注重数据融合、高分辨率遥感技术、智能算法和数据共享等方面的创新与应用。
传感器技术发展现状与趋势文献
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传感器技术发展现状与趋势文献传感器技术是现代工业、农业、医疗、环保等领域中不可或缺的一项技术。
随着科技的不断进步和应用领域的不断扩展,传感器技术也在不断发展和创新。
本文将从传感器技术的发展现状和趋势两个方面展开,探讨传感器技术的未来发展方向。
一、传感器技术的发展现状传感器技术的发展可以追溯到20世纪初,当时主要应用于工业自动化控制领域。
随着科技的不断进步和应用领域的不断扩展,传感器技术也得到了广泛应用。
目前,传感器技术已经涉及到了工业、农业、医疗、环保、交通等多个领域。
在工业领域,传感器技术已经成为工业自动化控制的重要组成部分。
传感器可以实时监测生产过程中的温度、压力、流量等参数,从而实现对生产过程的精确控制和优化。
在农业领域,传感器技术可以实现对土壤湿度、温度、光照等参数的监测,从而实现对农作物的精准管理和优化。
在医疗领域,传感器技术可以实现对患者的生命体征、病情等参数的监测,从而实现对患者的精准治疗和护理。
在环保领域,传感器技术可以实现对环境污染物的监测和控制,从而实现对环境的保护和治理。
在交通领域,传感器技术可以实现对车辆、行人等的监测和控制,从而实现对交通流量的优化和管理。
二、传感器技术的发展趋势随着科技的不断进步和应用领域的不断扩展,传感器技术也在不断发展和创新。
未来,传感器技术的发展趋势主要包括以下几个方面:1. 多功能化未来的传感器将不仅仅是单一的测量仪器,而是具备多种功能的智能传感器。
例如,可以实现对多种参数的监测和控制,同时还可以实现数据处理、通信等功能。
2. 微型化未来的传感器将越来越小,甚至可以实现微型化。
微型化的传感器可以更加方便地嵌入到各种设备和系统中,实现对设备和系统的实时监测和控制。
3. 无线化未来的传感器将越来越倾向于无线化。
无线传感器可以实现对设备和系统的远程监测和控制,从而提高工作效率和安全性。
4. 智能化未来的传感器将越来越智能化。
智能传感器可以通过学习和适应,实现对环境和设备的自主控制和优化。
遥感技术手段在土壤水分遥感监测的应用现状和发展趋势
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遥感技术手段在土壤水分遥感监测的应用现状和发展趋势一、引言土壤水分是农业生产中的关键因素之一,对作物的生长发育和产量具有重要影响。
传统的土壤水分监测方法需要大量人力物力,并且时间成本高,难以满足大范围、高精度、快速获取土壤水分信息的需求。
遥感技术手段在土壤水分监测中具有很大的应用潜力,近年来得到了广泛关注和研究。
二、遥感技术手段在土壤水分监测中的应用现状1. 遥感技术手段介绍遥感技术是指利用卫星、飞机等遥感平台获取地球表面信息并进行处理与应用的技术手段。
它具有覆盖面广、周期短、数据获取快捷等优点,可以实现对大范围地区进行全天候连续观测和监测。
2. 遥感技术在土壤水分监测中的应用(1)微波辐射计法微波辐射计法是通过卫星或飞机上安装的微波辐射计对地球表面进行微波辐射探测,并根据反射率与土壤水分含量之间的关系进行土壤水分监测。
该方法具有快速、高效、准确的优点,但对观测条件较为苛刻,需要较高的技术门槛和设备投入。
(2)热红外遥感法热红外遥感法是通过卫星或飞机上安装的热红外传感器对地球表面进行热辐射探测,并根据土壤温度与水分含量之间的关系进行土壤水分监测。
该方法具有操作简单、成本低廉等优点,但受气象条件影响较大。
(3)多光谱遥感法多光谱遥感法是通过卫星或飞机上安装的多光谱传感器对地球表面进行多波段光谱探测,并根据不同波段反射率与土壤水分含量之间的关系进行土壤水分监测。
该方法可以获取更为详细的土地信息,但需要较高的技术门槛和数据处理能力。
三、遥感技术手段在土壤水分监测中的发展趋势1. 多源数据融合随着卫星数量增多和遥感技术不断进步,多种遥感数据可以被获取。
将多种遥感数据进行融合,可以提高监测精度和准确性。
2. 机器学习算法机器学习算法可以通过训练数据自主学习土壤水分与遥感特征之间的关系,并快速准确地进行土壤水分监测。
3. 智能化应用智能化应用可以实现对土壤水分信息的实时监测和预警,为农业生产提供更加精细化、个性化的服务。
智慧农业传感器的应用现状及展望
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智慧农业传感器的应用现状及展望智慧农业传感器是指在农业生产过程中使用的一种传感器技术,通过感知农产品的环境条件和作物生长状况,实现自动监测、智能控制和精确管理的目的。
目前,智慧农业传感器已经在全球范围内得到广泛应用,尤其在发达国家的农业领域具有极高的普及率。
以下将针对智慧农业传感器的应用现状及展望进行介绍。
在应用方面,智慧农业传感器主要在以下几个方面得到了广泛应用:1. 环境监测:通过监测土壤湿度、光照强度、温度、湿度等环境因素,为农业生产提供关键数据。
可以及时监测土壤湿度,准确掌握灌溉需求,提高灌溉的效率;监测气温和湿度,为农作物提供适宜的生长环境。
2. 作物生长监测:通过检测作物的生长状态和生长过程中的变化,提供精确的农艺措施。
如监测作物的生长速度、叶绿素含量等指标,可以及时发现并处理作物的病虫害问题,提高农作物的产量和质量。
3. 水质监测:通过监测水源的水质指标,确保农田灌溉水质的安全和水资源的合理利用。
如监测水源中重金属和农药残留等污染物的含量,防止其对作物和生态环境造成危害。
4. 养殖监测:应用传感器技术监测养殖环境和动物的生长情况,提供合理的养殖管理措施。
通过检测水质、气温、氧气含量等指标来监测鱼塘的环境状态,确保鱼类的生长和健康发展。
展望方面,智慧农业传感器仍有很大的发展潜力和空间:1. 精准农业:随着传感器技术的不断发展和成熟,智慧农业将更加精准化。
传感器技术的精确度和灵敏度提高,可以实现更加精细化的农田管理。
通过传感器检测不同地块的土壤肥力差异,针对性地施肥,提高土壤肥力和农作物的产量。
2. 数据分析:传感器所获得的大量数据可以被用于深度学习和数据分析,以帮助农民做出更加科学的决策。
通过对传感器数据的分析,可以预测作物的生长趋势,提前采取相应的措施,最大限度地提高农作物的产量和品质。
3. 联网与智能化:智慧农业传感器可以通过网络与农业管理系统相连,实现实时监测和智能控制。
传感器可以与灌溉系统相连,实现自动化的灌溉控制,根据作物的需求进行智能调控,提高灌溉的精确度和效果。
传感器技术在土壤监测中的应用研究
![传感器技术在土壤监测中的应用研究](https://img.taocdn.com/s3/m/f3c70abfc0c708a1284ac850ad02de80d5d80658.png)
传感器技术在土壤监测中的应用研究土壤,作为农业生产的基石、生态系统的重要组成部分,其质量和状况对于人类的生存和发展具有至关重要的意义。
而传感器技术的出现和不断发展,为我们深入了解土壤的特性、监测其变化提供了强大的工具和手段。
一、传感器技术的基本原理与类型传感器是一种能够感知并检测外界环境中物理量、化学量或生物量等信息,并将其转化为电信号或其他易于处理和传输的信号的装置。
在土壤监测中,常用的传感器类型包括物理传感器、化学传感器和生物传感器等。
物理传感器主要用于测量土壤的物理性质,如温度、湿度、孔隙度、质地等。
例如,温度传感器可以实时监测土壤的温度变化,这对于作物生长的适宜性判断以及土壤微生物活动的研究具有重要意义;湿度传感器则能够准确测量土壤中的水分含量,帮助我们合理安排灌溉,提高水资源利用效率。
化学传感器能够检测土壤中的化学成分,如酸碱度(pH 值)、养分含量(氮、磷、钾等)、重金属含量等。
通过这些传感器,我们可以及时了解土壤的肥力状况和污染程度,为土壤改良和环境保护提供科学依据。
生物传感器则是利用生物活性物质(如酶、抗体、微生物等)与待测物质发生特异性反应,从而检测土壤中的生物指标,如微生物群落结构、酶活性等。
这类传感器对于评估土壤的生态功能和健康状况具有独特的作用。
二、传感器技术在土壤监测中的具体应用1、农业生产中的土壤监测在农业领域,传感器技术可以实现对土壤的精准监测,为优化农业生产提供有力支持。
通过在农田中布置多个传感器节点,实时收集土壤的温度、湿度、养分等数据,农民可以根据这些信息精确控制灌溉量、施肥量和播种时间,提高农作物的产量和质量。
同时,长期的监测数据还可以帮助农民了解土壤的变化趋势,制定合理的土壤改良计划,保持农田的可持续利用。
2、土壤污染监测随着工业化和城市化的快速发展,土壤污染问题日益严重。
传感器技术在土壤污染监测方面发挥着重要作用。
例如,利用化学传感器可以快速检测土壤中重金属、有机物等污染物的含量,确定污染的范围和程度。
智慧农业传感器的应用现状及展望
![智慧农业传感器的应用现状及展望](https://img.taocdn.com/s3/m/553b8b5cb6360b4c2e3f5727a5e9856a57122640.png)
智慧农业传感器的应用现状及展望随着科技的飞速发展,智慧农业正逐渐成为农业生产新的发展方向。
智慧农业传感器作为智慧农业的重要组成部分,其应用正在越来越广泛,正在逐渐改变着传统农业的生产方式。
本文将从智慧农业传感器的应用现状和未来展望两个方面进行探讨。
1. 农业环境监测智慧农业传感器在农业环境监测方面发挥着重要作用。
通过安装在田间的传感器,可以实时监测土壤的湿度、温度和酸碱度等参数,帮助农民科学合理地管理土壤,提高土壤的肥力,增加作物的产量。
传感器还可以监测气象信息,包括温度、湿度、风力等参数,帮助农民预测天气变化,做好农业生产的准备工作。
2. 精准施肥和喷药智慧农业传感器还可以实现精准施肥和喷药,通过监测土壤中的营养成分和病虫害情况,智能化地控制施肥和喷药设备,减少农药和化肥的使用,保护生态环境,同时又能确保作物的健康生长。
3. 智能灌溉系统智慧农业传感器还被广泛应用于智能灌溉系统中。
通过监测土壤的湿度和作物的水分需求,智能灌溉系统可以智能化地控制灌溉设备,减少水资源的浪费,提高作物的生长效率,从而提高农田的产量。
4. 物联网技术在农业中的应用现在,随着物联网技术的不断成熟,智慧农业传感器也在日渐向物联网技术的发展方向靠拢,通过物联网技术可以将传感器与云平台进行无缝连接,实现数据的实时传输和分析,使农民能够远程监控和管理农业生产,大幅提高了农作物生产效率。
5. 农业生产的智能化和自动化智慧农业传感器的应用不仅仅局限在对土壤、气象和作物的监测,还可以应用于农业生产的智能化和自动化。
智能播种机器人、自动化收割装置等农业机械设备通过传感器实现自动导航和作业,提高劳动效率,减少人力成本,从而实现农业生产的智能化和自动化。
二、智慧农业传感器的未来展望1. 人工智能技术的运用未来,随着人工智能技术的不断发展,智慧农业传感器也将与人工智能技术进行深度融合,实现农业生产的智能化管理。
通过人工智能算法对传感器采集的数据进行分析和处理,可以实现农业生产的精准管理,比如智能化的化肥施用、智能化的病虫害监测等,从而提高农业生产的效率和质量。
遥感技术手段在土壤水分遥感监测的应用现状和发展趋势
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遥感技术手段在土壤水分遥感监测的应用现状和发展趋势一、引言土壤水分是农业生产中非常重要的因素之一,准确监测土壤水分对于合理灌溉以及精准农业管理具有重要意义。
遥感技术作为一种高效、快速获取土壤水分信息的手段,受到了广泛的关注与应用。
本文将围绕遥感技术在土壤水分遥感监测中的应用现状和发展趋势展开探讨。
二、应用现状2.1 遥感数据获取遥感技术通过获取卫星、航空器等平台获取的数据,可以提供大范围、高时空分辨率的土壤水分信息。
根据采集数据的不同,遥感数据可以分为主动和被动遥感数据两类。
其中,主动遥感数据包括雷达数据,被动遥感数据包括热红外、多光谱和高光谱等数据类型。
2.2 遥感数据处理与反演算法遥感数据处理与反演算法是利用遥感数据获取土壤水分信息的关键步骤。
传统的土壤水分反演算法主要基于遥感数据和地面观测数据的统计关系来进行。
随着遥感技术的发展,数据处理和反演算法也得到了快速的进展。
目前,基于人工神经网络、支持向量机等机器学习方法的反演算法在土壤水分遥感监测中得到了广泛应用。
2.3 土壤水分遥感监测应用案例土壤水分遥感监测在农业生产中起到了重要的作用。
例如,在农作物的生长过程中,通过遥感技术可以监测土壤水分状况,及时调整灌溉方案。
同时,遥感技术也可以用于监测干旱地区的土壤水分状况,为抗旱灌溉工作提供科学依据。
三、发展趋势3.1 数据获取技术的进展随着卫星遥感和无人机技术的不断发展,遥感数据获取的分辨率和覆盖范围不断提高。
未来,通过更多先进的数据获取技术,如超高光谱和全极化雷达技术,可以进一步提高土壤水分监测的精度和可靠性。
3.2 数据处理与反演算法的改进随着遥感数据处理和反演算法的不断改进,未来将更加注重数据与模型之间的耦合,结合地面观测数据和模型模拟,提高土壤水分反演算法的精度和应用范围。
3.3 多源数据融合技术的应用多源数据融合技术可以利用不同类型的遥感数据提供更全面、准确的土壤水分信息。
未来,多源数据融合技术有望在土壤水分遥感监测中发挥更重要的作用。
智慧农业传感器的应用现状及展望
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智慧农业传感器的应用现状及展望1. 引言1.1 智慧农业传感器的应用现状及展望智慧农业传感器作为现代农业技术的重要组成部分,其应用范围日益广泛,对农业生产的效率和质量提升起到了重要作用。
在当前的农业生产中,智慧农业传感器已经在种植业、畜牧业、温室种植、水产养殖以及农业环境监测等方面得到广泛应用。
在种植业中,智慧农业传感器可以实时监测土壤湿度、温度、养分含量等指标,帮助农民合理施肥、浇水,提高作物产量和品质。
在畜牧业中,智慧农业传感器可以监测动物的生长发育、健康状态,提高畜产量和质量。
在温室种植中,智慧农业传感器可以控制温度、湿度等参数,创造适宜的生长环境,提高作物的产量和品质。
在水产养殖中,智慧农业传感器可以监测水质、水温等参数,防止水产养殖环境污染,提高养殖效益。
在农业环境监测中,智慧农业传感器可以实时监测大气、水质、土壤等环境指标,帮助农民预防病虫害,保障农产品的质量和安全。
未来智慧农业传感器的发展趋势是向更智能化、更智慧化的方向发展,更加精准地监测和控制农业生产环节。
智慧农业传感器在农业生产中的重要性将日益突显,对农业发展的推动作用也将越来越明显。
随着技术的不断进步和应用的深入,智慧农业传感器必将为农业生产带来更大的变革和发展机遇。
2. 正文2.1 智慧农业传感器在种植业中的应用智慧农业传感器在种植业中的应用可以说是现代农业中的一项革命性技术。
通过智能传感器的应用,种植业可以实现精准化管理,提高产量和质量,减少资源浪费,保护环境。
在种植业中,智慧农业传感器可以监测土壤的温度、湿度、养分含量等数据,帮助农民科学施肥、灌溉,避免过度施肥造成土壤污染和养分浪费。
传感器还可以监测植物生长过程中的各项指标,包括生长速度、健康状况等,帮助农民及时发现病虫害问题并采取措施处理,提高作物的产量和质量。
智慧农业传感器还可以帮助农民优化种植方案,调整种植密度、种植时间等参数,提高作物的适应性和抗逆性,增加种植收益。
传感器技术在农业监测中的应用研究
![传感器技术在农业监测中的应用研究](https://img.taocdn.com/s3/m/570046717275a417866fb84ae45c3b3567ecddc2.png)
传感器技术在农业监测中的应用研究农业作为国民经济的基础产业,对于保障粮食安全、促进经济发展和社会稳定具有至关重要的意义。
随着科技的不断进步,传感器技术在农业监测领域的应用日益广泛,为农业生产的精准化、智能化和可持续发展提供了有力的支持。
传感器是一种能够感知物理量、化学量或生物量,并将其转化为电信号或其他易于处理和传输的信号的装置。
在农业监测中,传感器可以实时、准确地获取土壤、气象、作物生长等方面的信息,为农业生产决策提供科学依据。
一、传感器技术在土壤监测中的应用土壤是农业生产的基础,其肥力、水分、温度和酸碱度等因素直接影响着作物的生长和产量。
传感器技术在土壤监测中的应用主要包括以下几个方面:1、土壤肥力监测通过安装土壤氮、磷、钾等养分传感器,可以实时监测土壤中的养分含量,为合理施肥提供依据。
例如,氮传感器可以通过测量土壤中的铵态氮和硝态氮含量,确定氮肥的施用量和施肥时间,避免过度施肥造成的环境污染和资源浪费。
2、土壤水分监测土壤水分是影响作物生长的重要因素之一。
利用土壤水分传感器,可以实时监测土壤的含水量,为灌溉决策提供支持。
常见的土壤水分传感器有电容式传感器、电阻式传感器和时域反射仪(TDR)等。
这些传感器可以准确测量土壤的体积含水量,并将数据传输到控制中心,实现自动化灌溉控制。
3、土壤温度监测土壤温度对种子发芽、根系生长和微生物活动等都有重要影响。
温度传感器可以实时监测土壤温度的变化,帮助农民选择合适的播种时间和采取相应的保温或降温措施。
4、土壤酸碱度监测土壤酸碱度(pH 值)影响着土壤中养分的有效性和微生物的活性。
pH 传感器可以快速准确地测量土壤的酸碱度,为土壤改良和施肥提供指导。
二、传感器技术在气象监测中的应用气象条件对农业生产有着重要的影响,如风、温度、湿度、降雨量和光照等。
传感器技术在气象监测中的应用主要包括以下几个方面:1、风速和风向监测风速和风向传感器可以实时监测农田中的风速和风向,为农业设施的防风设计和作物的抗风栽培提供依据。
2024年土壤及地下水检测市场发展现状
![2024年土壤及地下水检测市场发展现状](https://img.taocdn.com/s3/m/d55dfba70875f46527d3240c844769eae109a345.png)
土壤及地下水检测市场发展现状引言土壤及地下水是人类生活与产业活动中关键的资源,因此对其质量的监测和评估变得至关重要。
近年来,对土壤及地下水检测的需求不断增长,推动了该市场的发展。
本文将介绍土壤及地下水检测市场的现状,并分析其发展趋势。
市场规模与增长土壤及地下水检测市场自20世纪80年代以来快速发展,并逐年扩大其规模。
目前,全球土壤及地下水检测市场规模已超过XX亿美元,并预计在未来几年内将继续增长。
这主要受到了以下几个因素的影响:1. 环保意识增强随着全球环境保护意识的提高,各国政府和国际组织对土壤及地下水的监测要求也越来越严格。
环保法规的不断推进促使企业和政府加大对土壤及地下水检测的投入,从而推动了市场的发展。
2. 工业发展与污染治理工业活动对土壤及地下水质量产生了较大的影响,尤其是化学工业、石油化工和冶金等行业。
由于环境保护压力的增大,相关行业需要加强对排放物、废弃物等的监测,以确保其不会对土壤及地下水产生不可逆转的污染。
因此,工业发展与污染治理成为土壤及地下水检测市场增长的重要驱动力。
3. 农业与农药使用农业活动对土壤及地下水质量有着重要影响。
农药的使用以及化肥的过量使用可能导致土壤中农残和重金属等污染物的积累,从而对地下水及周边环境造成潜在风险。
为了保障农产品质量与环境安全,农业部门和相关监管机构将加大对土壤及地下水质量的监测力度,这也将带动市场的增长。
技术发展与创新土壤及地下水检测技术方面的持续发展与创新也是市场增长的重要推动力。
以下是一些相关技术的介绍:1. 传感器技术传感器技术的发展为土壤及地下水质量监测提供了更加高效和精确的方法。
传感器可以实时监测土壤水分、温度、pH值等参数数据。
同时,无线传感器网络的应用也使得土壤及地下水质量监测更加便捷。
2. 生物监测技术生物监测技术依靠生物指示物,可以快速且准确地评估土壤及地下水的质量。
这些生物指示物包括鱼类、浮游动物和植物等。
利用生物监测技术,可以有效监测环境中有毒物质的积累和生态系统的健康状况。
土壤检测的传感器技术发展现状与展望王菲
![土壤检测的传感器技术发展现状与展望王菲](https://img.taocdn.com/s3/m/2ddca182b307e87100f696c1.png)
土壤检测的传感器技术发展现状与展望王菲摘要:随着时代发展的日新月异,当前我国科技水平不断提高,尤其是从改革开放至今的这几十年里,我国各个领域都取得了突飞猛进的发展,而土壤性态空间变化监测及定位土壤动态监测的传感器技术,同样有了很大的进步。
就土壤形态空间变化的监测来看,在当前,无论是土壤湿度及温度等的物力性状,还是土壤酸碱度、氧化还原电位和盐分等的化学性状,其传感技术研究都愈加的成熟,但养分与有机质等的传感器研究就相对落后,更加落后一些的则是生物学传感器在土壤检测中的运用研究。
就定位土壤形态动态的监测来看,当前相关的传感器类型非常丰富,如卫星、航空、无人机等等,包括了遥感与近地传感两大类的不同技术。
在现阶段,遥感与近地传感技术对土壤的监测主要是基于经验模型实现的,怎样才能够更加精确的检测土壤,其中还存在许多有待改善的问题。
伴随着科学技术的发展,当前新工艺、新材料都越来越多,可以看到,当前土壤检测传感器的发展呈现出了微型化、仿生、智能化以及多功能化的发展趋势。
关键词:土壤检测;传感器;技术;发展中图分类号:TD167 文献标识码:A0 引言土壤是最为重要的一种自然资源,它是农业生产得以进行的关键所在,同时也是人们赖以生存的物质基础。
就土壤性态监测来看,根据其监测内容及方法的不同,可以将其分为土壤性态空间变化监测及定位土壤性态动态监测,其中,前者主要是获取同一时期中土壤性态的空间信息,而后者则是了解某特定区域当中的土壤质量随时间所出现的变化。
在以往,土壤检测大都是通过地面调查、取样、实验室化学分析来实现的,如我国的耕地地力调查、土壤环境质量调查等,都是对这种方法的运用 [1]。
1定位观察土壤传感器技术的发展现状2.1土壤检测传感器分类就土壤来看,其体系非常复杂,无论是在农业生产过程中还是在环境监测过程中,基本都会涉及到对各种性状所进行的检测。
一般情况下,可以将土壤性状分层三种,即物理性状、化学性状以及生物学性状,对应的,土壤检测传感器也有物理、化学以及生物三类。
智能农业系统中的土壤湿度监测与控制技术研究
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智能农业系统中的土壤湿度监测与控制技术研究一、引言现代农业中,土壤湿度是影响农作物生长和产量的重要因素之一。
为了更好地提高农作物的质量和产量,科学合理地监测和控制土壤湿度是至关重要的。
智能农业系统将传感器技术、物联网技术和智能控制技术应用于农业领域,实现了对土壤湿度的精确监测和有效控制。
本文将介绍智能农业系统中的土壤湿度监测与控制技术的研究现状和发展方向。
二、土壤湿度监测技术1. 土壤湿度传感器土壤湿度传感器是实现土壤湿度监测的核心技术之一。
根据原理和工作方式的不同,土壤湿度传感器可分为电阻式、电容式、电磁式和微波式传感器等。
这些传感器可以直接测量土壤中的水分含量,并通过数据采集装置将数据传输到监测系统中。
当前,电容式土壤湿度传感器被广泛应用于智能农业系统中,具有精度高、可靠性强等优点。
2. 基于无线传感网络的土壤湿度监测系统无线传感网络技术在智能农业系统中被广泛应用于土壤湿度监测。
无线传感网络由多个分布在监测区域内的传感器节点组成,这些节点可以通过无线通信协议实现数据的采集和传输。
传感器节点可以实时监测土壤湿度,并将数据传输到基站或云平台中进行处理和分析。
这种监测系统具有实时性强、覆盖范围广等优势,可以提供准确的土壤湿度信息。
三、土壤湿度控制技术1. 智能灌溉系统基于土壤湿度监测的智能灌溉系统可以根据实时的土壤湿度数据,智能地控制灌溉水源的供给。
通过准确地判断土壤湿度的变化,系统可以自动开启或关闭灌溉设备,实现合理的水资源利用。
智能灌溉系统可以提高灌溉的准确性和效率,减少水资源的浪费,同时降低劳动成本。
2. 数据分析和预测模型土壤湿度的控制还可以通过数据分析和预测模型来实现。
通过对历史土壤湿度数据的分析,可以揭示土壤湿度与农作物生长的关联性,并构建预测模型。
预测模型可以根据天气、生长阶段等因素,预测未来一段时间内的土壤湿度变化趋势。
基于这些预测结果,智能农业系统可以自动调整灌溉时间和水源供给量,实现土壤湿度的精确控制。
智慧农业传感器的应用现状及展望
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智慧农业传感器的应用现状及展望智慧农业传感器是指利用先进的传感技术和信息通信技术来监测和控制农业生产过程,从而实现智能化和精细化管理的一种技术手段。
随着农业现代化的发展,智慧农业传感器在提高农业生产效率、保障粮食安全、减少资源浪费等方面发挥着越来越重要的作用。
本文将围绕智慧农业传感器的应用现状及展望展开探讨。
1. 土壤传感器土壤传感器是一种用于测量土壤水分含量、温度、盐分等参数的传感器。
通过实时监测土壤的环境变化,可以为农民提供科学的灌溉方案,避免过度浇水或者干旱,从而提高农作物的产量和质量。
目前,土壤传感器已经广泛应用于农田的水肥一体化管理、精准灌溉等方面,极大地提高了农田的水资源利用效率,为农业生产带来了显著的好处。
气象传感器主要用于监测大气环境参数,如温度、湿度、风速、降水量等。
通过实时监测气象信息,可以为农民提供科学的种植建议和防灾减损策略。
农业气象传感器的应用不仅有助于提高种植收成和品质,还可以帮助农民预防自然灾害,降低因灾害造成的损失。
光照传感器主要用于监测光照强度和光照周期,是温室种植、光照控制等方面不可或缺的一种传感器。
通过实时监测光照信息,可以为农民提供科学的光照调控方案,保证植物光合作用的正常进行,提高温室作物的产量和品质。
光照传感器也可以帮助农民节约能源、降低生产成本。
除了上述传感器之外,还有许多其他类型的智慧农业传感器,如生长环境传感器、植物生长传感器、水质传感器等,它们都在不同的领域发挥着重要的作用。
这些传感器的应用,为农业生产提供了更精准的管理手段,有助于提高农产品的产量和质量,降低生产成本,保障粮食安全。
二、智慧农业传感器的发展趋势未来智慧农业传感器的发展趋势之一是多传感器融合。
传感器的种类繁多,各自都能提供一定范围内的信息,但是单一传感器往往很难全面反映出农业生产环境的复杂性。
将不同传感器的数据进行融合分析,可以更全面地了解农业生产环境的变化,为农业生产提供更全面的管理方案。
智慧农业传感器的应用现状及展望
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智慧农业传感器的应用现状及展望随着科技的不断发展,智慧农业已成为农业生产的主要趋势之一。
智慧农业利用现代化技术,通过智能化设备和传感器来监测、控制和优化农业生产的各个环节,以提高农作物产量和质量,降低生产成本,减少环境污染,实现可持续发展。
而智慧农业传感器作为智慧农业技术的核心组成部分,其应用已经在农业生产中得到广泛的应用。
本文将对智慧农业传感器的应用现状及展望进行探讨。
1. 土壤传感器土壤传感器是一种可以测量土壤中湿度、温度、盐分、pH值等参数的设备。
它可以帮助农民实时监测土壤的情况,及时调整灌溉、施肥等措施,从而提高农作物的产量和质量。
目前,土壤传感器已经在全球范围内得到了广泛的应用,许多农业生产企业和科研机构都在利用土壤传感器来优化农业生产。
水质传感器可以监测水体中的溶解氧、pH值、浊度、氨氮、亚硝酸盐、硝酸盐等参数,帮助农民监测养殖水体的水质情况。
合理的水质管理对于养殖业来说至关重要,良好的水质条件可以提高水产养殖的产量和质量,减少疾病的发生,降低饲料的投入和成本。
水质传感器已经成为现代水产养殖的重要工具之一。
气象传感器可以监测气温、湿度、光照、风速、降雨量等气象要素,帮助农民了解大气环境的变化情况,从而合理安排农业生产活动。
气象传感器的应用可以帮助农民做出更加科学的农业生产决策,减少因气候变化带来的生产风险,提高农作物的产量和质量。
除了上述几种传感器之外,智慧农业还涉及到很多其他类型的传感器,比如光谱传感器、气体传感器、生物传感器等。
这些传感器可以帮助农民更好地监测和管理农业生产的各个环节,实现农业生产的精准化和智能化。
智慧农业传感器已经在农业生产中得到了广泛的应用,对于提高农业生产的效率和品质,降低生产成本,保护环境等方面发挥着重要的作用。
随着科技的不断进步和智慧农业的不断发展,智慧农业传感器的应用前景也将会更加广阔。
二、智慧农业传感器的应用展望1. 数据采集和分析随着智慧农业传感器的不断发展,传感器所采集的大量数据将会成为智慧农业的重要资源。
智慧农业传感器的应用现状及展望
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智慧农业传感器的应用现状及展望引言随着科技的不断发展和农业现代化进程的加快,智慧农业传感器成为了农业生产中不可或缺的重要工具。
智慧农业传感器通过感知农田环境和作物生长的各种参数,实现了对农业生产过程的实时监测和精准管理,帮助农民提高生产效率、降低成本,提高农产品的品质和产量,是农业现代化发展的重要推动力量。
本文将重点探讨智慧农业传感器的应用现状及展望,希望能够对智慧农业领域的相关研究和应用提供一定的参考和借鉴。
1. 土壤传感器土壤是农业生产中最基础的资源之一,其肥力、湿度、温度等参数的监测对于作物的生长和产量有着至关重要的影响。
智慧农业传感器中的土壤传感器能够实时监测土壤中的各项参数,并将监测数据传输至农民的手机或电脑上,帮助农民科学合理地施肥、灌溉和管理土壤,提高土壤的肥力和水分利用率,从而提高作物的产量和品质。
目前,国内外很多农业企业和科研机构都在大力推广和应用土壤传感器技术,取得了一定的成效。
农业生产受气候条件的影响非常大,而气象传感器则可以实时监测气温、湿度、降水量、风速等气象参数,提供准确的气候数据支持。
基于这些数据,农民可以及时做出调整决策,比如在遇到干旱天气时增加灌溉量,或是在炎热天气下采取遮荫措施等,从而保障作物生长的需要,提高作物的抗逆性和产量。
气象传感器被广泛应用于农业生产领域,并为农民的生产提供了重要的技术支撑。
3. 植物生长传感器随着农业现代化的发展,植物生长传感器作为智慧农业传感器中的重要组成部分,被广泛应用于作物生长的监测和管理中。
植物生长传感器可以实时监测作物的生长速度、叶片颜色、光合作用强度等参数,帮助农民及时发现作物生长的问题,并进行精准管理。
在一些大型的农业生产基地和温室种植中,植物生长传感器更是发挥了重要作用,提高了作物生长的效率和品质,降低了生产成本,赢得了广大农民的一致认可。
4. 其他传感器的应用除了以上介绍的传感器之外,智慧农业传感器还涵盖了很多其他类型的传感器,比如水质传感器、光照传感器、CO₂传感器等。
无线传感器网络技术在土壤监测中的潜在应用与发展前景
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无线传感器网络技术在土壤监测中的潜在应用与发展前景概述:无线传感器网络技术是一种能够实时监测环境参数的先进技术,其在土壤监测中具有广阔的潜在应用与发展前景。
本文将探讨无线传感器网络技术在土壤监测中的潜在应用和未来发展的前景。
引言:随着农业科技的不断发展,对土壤的监测需求越来越大。
传统的土壤监测方法通常需要耗费大量时间和人力,并且往往只能提供有限的监测数据。
然而,随着无线传感器网络技术的出现,土壤监测方式发生了革命性的变化。
无线传感器网络技术能够实时、准确地监测和收集各项土壤参数,从而提供更加全面、详尽的土壤信息。
因此,无线传感器网络技术在土壤监测中具有巨大的潜力和发展前景。
一、无线传感器网络技术在土壤湿度监测中的应用土壤湿度是影响作物生长的重要因素之一。
传统的土壤湿度监测方法往往需要手动采集样品并进行实验室测试,耗费时间且不具有实时性。
而无线传感器网络技术可以实时、连续地监测土壤湿度。
通过在农田布置无线传感器网络节点,可以在不同的位置和深度实时监测土壤湿度,以便及时调节灌溉系统,提高灌溉效率,节约水资源。
此外,无线传感器网络技术还可以用于监测土壤盐分浓度,帮助农民及时调节土壤盐分,保证作物的正常生长。
二、无线传感器网络技术在土壤温度监测中的应用土壤温度对于农作物的生长和发育具有重要影响。
传统的土壤温度监测往往只能在特定时间和特定位置进行,无法提供准确的温度分布信息。
而无线传感器网络技术可以实时、连续地监测土壤温度。
通过在农田布置无线传感器网络节点,可以实时监测不同位置和不同深度的土壤温度,为农民提供精确的农田温度分布图。
这样一来,农民可以根据土壤温度的变化,合理调节种植时间和品种选择,从而提高农作物的产量和质量。
三、无线传感器网络技术在土壤养分监测中的应用土壤养分是农田肥力的重要指标,对于作物的生长和发育具有至关重要的影响。
传统的土壤养分监测方法通常需要采集土壤样品并送至实验室进行化验分析,耗费时间且不具有实时性。
土壤环境污染监测技术的应用发展现状
![土壤环境污染监测技术的应用发展现状](https://img.taocdn.com/s3/m/cdef3ee0ac51f01dc281e53a580216fc700a5393.png)
土壤环境污染监测技术的应用发展现状土壤环境污染是近年来引起广泛关注的环境问题,对人类健康和生态系统稳定性具有严重威胁。
土壤环境污染监测技术的发展与应用正在成为研究热点。
本文将介绍土壤环境污染监测技术的应用发展现状,主要包括传统的野外监测方法以及新兴的遥感、生物监测和分子监测技术。
传统的土壤环境污染监测方法主要包括野外采样与实验室分析。
野外采样是指通过采集土壤样品,使用特定仪器仪表进行重金属、有机污染物等污染物质的分析。
野外采样需要耗费大量时间和人力,并且往往只能得到有限的样本数据。
采样可能受到土壤质地、水含量等环境因素的影响,导致结果的不准确性。
为了克服传统方法的局限性,新兴的土壤环境污染监测技术逐渐得到应用。
遥感技术被广泛应用于土壤环境污染监测。
遥感技术通过航空遥感和卫星遥感,利用电磁波在大气中的特定波长与土壤属性之间的关系来检测土壤的特征和污染情况。
遥感技术具有快速、大范围、连续监测的特点,能够提供高时空分辨率的土壤数据。
近年来,通过使用高光谱和多光谱遥感数据,结合地面点位观测数据,研究者们已经取得了一定的成功,对土壤中重金属等污染物的浓度进行了估算。
生物监测技术是另一种新兴的土壤环境污染监测方法。
生物监测是利用植物、动物或昆虫等生物体对环境污染状态的响应进行分析与监测的方法。
生物监测可以通过测定植物的指示剂或超限污染植物等来评估土壤的污染情况。
植物指示剂是通过分析植物的形态、解剖和生理指标来评估土壤中的重金属等污染物。
超限污染植物则是指在环境中生长的植物,能够吸收大量的污染物,进而有助于降低土壤中的污染物浓度。
生物监测技术可以提供更直观的信息,并且在一定程度上减少了对现场采样的需求。
分子监测技术是近年来快速发展的土壤环境污染监测方法之一。
分子监测技术通过检测土壤中特定的分子标志物,如微生物、DNA、RNA等,来判断土壤环境污染的程度。
分子监测技术具有高灵敏度、高特异性和高通量的优势,能够快速准确地检测土壤中的污染物,并提供详细的污染地理信息。
新型传感器技术在土壤监测中的应用研究
![新型传感器技术在土壤监测中的应用研究](https://img.taocdn.com/s3/m/12ac27878ad63186bceb19e8b8f67c1cfad6eefa.png)
新型传感器技术在土壤监测中的应用研究引言土壤是社会发展和人类生存所必需的自然资源之一,它是人类农业生产的基础,也是生物多样性和生态系统稳定的重要组成部分。
但伴随着人口增长,土地开发、化肥农药过度使用、工业污染等问题日益产生,造成了严重的土壤环境问题。
传统土壤监测方法具有典型性、周期性、点源和人工干扰等问题,已经难以满足现代环境科学与工程的需求。
新型传感器技术采用互联网、物联网、大数据等新兴技术,可以实现全面实时的土壤监测,有效解决土壤环境污染问题。
本文旨在探讨新型传感器技术在土壤监测中的应用研究。
传统土壤监测方法的局限性传统土壤监测方法包括野外调查、样品分析、实验室分析等方式,需要对土壤参数进行定性定量分析。
然而这种方法面临一些典型性、周期性、点源和人工干扰等问题。
例如,传统土壤监测方法采样的土壤数量较少,表层土壤的变化无法被及时识别,这会使得数据结果的代表性下降。
另外,传统土壤监测方法采集的样本往往无法涵盖整个农田面积,采样方法的连续性不好,容易产生不确定性。
此外,传统土壤监测方法存在时间和经费上的限制,需要人工采样和分析,成本较高。
新型传感器技术在土壤监测中的应用新型传感器技术包括电化学传感器、生物传感器、光学传感器、声学传感器等,可以实现全面实时的土壤监测。
这些新型传感器技术通过互联网、物联网、大数据等新兴技术,对土壤环境进行在线、实时、多点、动态的监控和预测。
精准便捷的数据采集和实时监测可以很好地解决传统土壤监测方法的局限性问题。
电化学传感器电化学传感器技术是新型传感器技术中的重要技术,可以对土壤中的物质进行检测。
这种传感器技术具有灵敏、快速、便捷等特点。
例如,电化学传感器可以用来检测土壤中的氧气和二氧化碳含量。
通过氧气和二氧化碳检测,可以判断土壤有氧、无氧的情况,还可以评估土壤的通气性和有机质的分解情况。
与传统采样不同的是,电化学传感器可以实时监控土壤中氧气和二氧化碳的浓度,无须离开监测区域,监控效果更加精确可靠。
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土壤检测的传感器技术发展现状与展望
发表时间:2019-07-15T10:08:35.593Z 来源:《建筑细部》2018年第26期作者:康元根[导读] 是当前热门的研究方向和发展趋势,主要有数字摄影检测法、超声波测距法、红外传感器法以及激光法等。
广东正明检测技术有限公司 523000 摘要:在我国快速发展的过程中,土壤性态空间变化监测和定位土壤性态动态监测的传感器技术均有较快的发展。
在土壤性态空间变化监测方面,土壤湿度和温度等物理性状与土壤酸碱度、氧化还原电位和盐分等化学性状的传感器技术研究较为成熟,养分和有机质等的传感器技术的研究较为薄弱,而生物学传感器在土壤检测上应用的研究至今仍非常欠缺。
在定位土壤性态动态监测方面,已发展有卫星、
航空、无人机和地面平台搭载的不同类型传感器,涉及遥感和近地传感二大类技术,随着新工艺与新材料(纳米材料)的运用,土壤检测传感器将向微型化、仿生、智能、多功能化方向发展。
关键词:土壤;传感器;技术;发展
引言土壤表面粗糙度是表征土壤表面微地貌的一项重要指标,与人为耕作、土壤本身水分入渗速率、地表径流、日光照射反射率、蒸发速度及土壤侵蚀等参数密切相关。
它也是评价机械化土地平整技术的主要参数之一,而机械化土地平整是发展规模化、精细化和节水节肥农业的基础环节。
因此实现土壤表面粗糙度的快速检测是精准农业发展中亟待解决的关键问题之一,土壤表面粗糙度的现有测量方法可分为接触式测量法和非接触式测量法。
非接触式检测具有速度快、省人力和数字化数据便于处理与应用等优点,是当前热门的研究方向和发展趋势,主要有数字摄影检测法、超声波测距法、红外传感器法以及激光法等。
1.1X射线荧光光谱法(XRF)X射线荧光光谱法的工作原理是利用穿透能力强的X射线照射土壤样品,使得被照射物体发出荧光,利用X射线荧光测量仪对被测样品发出的荧光进行分析检测,从而定性或定量地检测出土壤中的重金属成分。
X射线荧光光谱法在重金属检测领域中有广泛应用,其原因是该方法有着无损耗、快速、分析成本低和能够原地检测等特点,这些特征非常适用于现场大批量的快速检测。
在产品质量控制中,X射线荧光光谱法的运用,具体涉及到以下方面:1)石油和产品。
在石油原有和相关产品中,硫含量和氯含量等,为质量控制的主要指标。
除此之外,润滑油以及添加剂中钙含量和氯含量等,也是重要的指标。
按照现行的质量控制标准,对于产品质量的检测,多数标准规定要采取X射线荧光光谱法。
比如,B/T17040一1997石油产品硫含量测定法能量色散X射线荧光光谱法等。
2)合金材料。
因为X射线荧光光谱法具有较强的应用优势,比如非破坏性和检测速度快等特点,在合金质量检测方面,有着较强的优势。
从分析方法标准源头进行追溯,最早是北京有色金属研究总院,在80年代初,编制的GB/T2590.9—1981《氧化铪中氧化锆的测定(X射线荧光光谱法)》。
后续相继出现X射线荧光光谱法应用于合金质量检测的标准。
3)其他材料。
1.2激光诱导击穿光谱法(LIBS)LIBS是光谱分析检测领域中的一种全新的激光烧蚀分析方法。
其工作原理是:激光在透会聚透镜的作用下会聚,高功率激光使得待测土壤样品表面物质电离并气化,进而形成高温高能的电浆,光学系统收集电浆辐射出的原子和离子光谱。
数据采集系统得到光谱数据后传输到计算机,通过分析光图谱就能够得出被测样品的组成与浓度。
激光诱导击穿光谱(Laser induced breakdown spectroscopy,LIBS)利用高能量脉冲激光聚焦于样品表面产生等离子体,获取等离子体信息,对样品进行原子或离子层面的分析测试,提供被测物质的成分与含量信息。
LIBS谱凭借其快速、无损、原位在线、多元素同时检测等优势,已成为光学检测研究的热点之一,并随着仪器设备的快速发展,LIBS技术已逐渐深入煤质检测、环境监控、食品安全检测等领域。
2定位观察土壤的传感器技术发展现状土壤是一个十分复杂的体系,农业生产、环境监测中常常会涉及各种性状的监测。
习惯上,土壤性状可分为物理性状、化学性状和生物学性状,相应地土壤检测传感器也大致可分为物理、化学、生物等3类。
物理类传感器感知被测对象的物理参数的变化,如温度传感器、湿度传感器、压力传感器等;化学类传感器能感知被测对象元素离子的变化,如pH电极。
生物类传感器主要基于生物电化学理论,能感知生物信息的变化,如酶传感器等。
由于土壤物理性状比较适合用物理方法测定,因此一直以来土壤传感器研究中最为关注的是物理性状的检测,其中,土壤湿度(水分)和温度的监测最受人们的重视,相应的技术较为成熟。
化学性状的传感器研究也已有一定的进展,关注较多的主要为土壤酸碱度、氧化还原电位和盐分,土壤养分和有机质等的传感器技术的研究较为薄弱;而生物学传感器在土壤检测上应用的研究至今仍非常欠缺。
3土壤面上调查的传感器技术发展现状与定位观察土壤不同,土壤面上调查的对象不是一个点,而是调查整个区域的土壤信息,因而所采用的传感器与上述定位观察传感器有着本质的差别。
一般把用于土壤面上调查的技术称为土壤星地传感技术,主要有卫星、航空、无人机和地面平台搭载的不同类型传感器;涉及遥感和近地传感2大类技术,后者主要是利用田间传感器来获取土壤信息。
早在20世纪20年代航空光学遥感就已出现,这一时期美国就利用航空像片为辅助资料进行土壤调查。
20世纪60年代出现了土壤光谱与X射线荧光光谱技术的研究与应用;20世纪70年代已有人利用航空成像雷达进行土壤湿度监测,出现了土壤电磁感应技术。
同时,随着现代材料、电子计算机等技术的快速发展,土壤近地传感器研发成为土壤科学的研究热点。
4展望传感器技术作为信息技术的三大基础之一,是进入21世纪以来优先发展的顶尖技术之一。
信息化、智能化是今后农业学科发展的重点,如何快速有效地获取土壤信息,既是土壤科学的重要研究方向,也是传统土壤理化测试分析向土壤野外实时监测方向发展的重要技术支撑。
从以上分析可知,传感器技术在土壤物理性状检测方面发展较快,技术相对较为成熟。
而对土壤化学性状特别是养分的检测方面,传感器技术的发展还较为薄弱,其原因不仅仅是传感器技术本身的原因,还与土壤学学科本身的基础研究有关。
因此,发展适用于传感器检测的替代指标也是土壤传感器研究中不可缺失的重要研究内容。
结语
根据国际传感器发展的状况,可以预测未来土壤传感器的主要增长将来自于光纤传感器、MEMS微电子传感器、仿生传感器、电化学传感器等新兴传感器。
同时,随着新工艺与新材料(纳米材料)的运用,土壤检测传感器也会向微型化、仿生、智能、多功能化方向发展。
特别是新型传感材料和传感器的不断出现,有可能研发新的稳定性好、灵敏度高、能连续测试的土壤近地传感器。
参考文献:
[1]石庆兰.土壤水分测量传感器的发展与未来[J].高科技与产业化,2018(05):64-67. [2]王吉星,孙永远.土壤水分监测传感器的分类与应用[J].水利信息化,2010(05):37-41.。