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基本信息

专利名称:农业物联网传感器

企业名称:河南益民控股有限责任公司

项目总投资:10000万元

所属区域:鹤壁市

合作方式:合作开发

技术领域:新材料,新一代信息技术,现代农业

需求编号:

技术交易方式:合作

行业名称:

【项目简介】

一、技术指标:

1.分辨率。分辨率是指传感器在规定测量范围内能够检测出的被测量的最小变化量。与分辨力不同的是,分辨率是以百分数的形式表示传感器的分辨能力,是相对数;而分辨力是一个具有单位的绝对数值。例如某温度传感器的分辨力为0.1℃,满量程为500℃,则其分辨率为0.1/500=0.02%。

2.灵敏度。灵敏度是指传感器在稳态工作情况下输出量变化△y对输入量变化△x的比值。通常,在传感器的线性范围内,灵敏度越高,与被测量变化对应的输出信号的值才越大,越有利于信号处理。但要注意的是,传感器的灵敏度高,与被测量无关的外界噪声也容易混入,继而被放大系统放大,影响测量精度。因此,要求传感器本身应具有较高的信噪比,尽量减少从外界引入的干扰信号。

3.线性范围。传感器的线性范围是指输出与输入成正比的范围。从理论上讲,在此范围内,灵敏度保持定值,传感器的线性范围越宽,则其量程越大,并且能保证一定的测量精度。但实际上,任何传感器都不能保证绝对的线性,其线性度也是相对的。当所要求测量精度比较低时,在一定的范围内,可将非线性误差较小的传感器近似看作线性的,方便测量。

4.稳定性。传感器使用一段时间后,其性能保持不变的能力称为稳定性。影响传感器长期稳定性的因素除传感器本身结构外,主要是传感器的使用环境。因此,要使传感器具有良好的稳定性,传感器必须要有较强的环境适应能力。

5.重复性。传感器的重复性是指在同一条件下、对同一被测量、沿着同一方向进行多次重复测量时,测量结果之间的差异程度。也称重复误差、再现误差等。重复性误差越小,说明其重复性越好,传感器的稳定性越好。

6.精度。精度是指在真值附近正负三倍标准差的值与量程之比,是指测量值与真值的最大差异。如果测量目的是定性分析的,选用重复精度高的传感器即可,不宜选用绝对量值精度高的;如果是为了定量分析,必须获得精确的测量值,就需选用精度等级能满足要求的传感器。

7.频率响应特性。传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范围,必须在允许频率范围内保持不失真。实际上传感器的响应总有—定延迟,希望延迟时间越短越好。传感器的频率响应高,可测的信号频率范围就宽,而由于受到结构特性的影响,机械系统的惯性较大,因此频率响应低的传感器可测信号的频率较低。

8.采样频率。采样频率是指传感器在单位时间内可以采样的测量结果的多少,反映了该传感器的快速反应能力。对于被测量快速变化的场合,采样频率是必须要充分考虑的技术指标之一。随着采样频率的不同,传感器的精度指标也相应有所变化。一般而言,采样频率越高,测量精度越低。而传感器给出的最高精度往往是在最低采样速度下甚至是在静态条件下得到的测量结果。因此,在传感器选型时必须兼顾精度与速度两个指标。

二、解决技术难题:

1.农业传感器方面。农业传感器技术是农业信息化的基础,是实现农业现代化的核心要素和关键支撑之一。中国智慧农业发展起步晚于西方农业发达国家, 中国农业智能传感器技术在农业专用芯片、硬件集成度、传感器算法、制造成本、技术生态、数据通信安全、无线网络功耗、应用推广、高端农业传感器 、技术创 新、使用寿命、抗干扰等多个方面存在问题。目前,我国使用的中 、高质量传感元器件几乎 100% 进口国外产品,90% 传感器芯片来自于国外品牌。国产传感器企业以仿制或组装国外同类产品居多、自主研发创新少,导致核心技术积累不足,落后于发达国家。国内传感器企业目前以面向工业、消费、汽车电 子、手机等领域的传感器研发制造为主,农业领域专用传感器研发较少。因此,面对农业复杂环境下的微/小型、强可靠性、低功耗、低成本、长寿命的国产新 型农业传感器十分缺乏,这直接影响国产农业智能传感器研发进程 。

2. 无线通信技术方面。目前,尚没有针对农业领域的无线通信协议标准,不同 的农业智能传感器由于通信问题可能无法实现在同 一无线网络下共同工作,传感节点的自组织能力不 足,无线通信技术的通用性待提高 。此外,无线传感 网络相比有线传输更容易被监听 、入侵 、破坏,安全 性、抗干扰能力较差 。面对农业大规模应用及无人值 守工作条件,传感节点的通信维护是个难题。

3.传感器数据处理和应用方面。农业温湿度环境复杂 多变,引发传感器采集数据误差和精度低,往往导致 传感器测得的数据不可用 。数据处理受限于农业智能传感器节点功耗和芯片资源限制,所采用的多传感 器融合算法较简单,对数据精度的提高范围有限 。

三、现有基础条件:

5G智慧辣椒种植项目是中国农业数字化的探索与实践,运用移动5G网络技术,通过物联网、大数据、人工智能等科技手段,打造集“智能农机装备+物联网设备+大数据计算中心+标准化种植模型”为一体的5G智慧辣椒种植应用基地。项目与中国一拖等联合研发5G无人驾驶辣椒直播机、无人驾驶旋耕施肥机、无人植保机、辣椒收获机等辣椒专用智能农机,实现了辣椒“耕种管收”全流程的机械化、智能化;结合田间布置的多功能气象站、微型气象仪、智能水肥一体化等物联网设备及辣椒标准化种植模型和病虫害数据库,实现对各环节的精细化运营和管理,可做到1人管理500亩辣椒地,大大降低种植成本,提升产量和效益。同时,项目通过属地运营团队与村集体、农户组成新型农业经营主体,创新“乡村振兴二次分红模式、乡村振兴综合服务模式、乡村振兴返乡创业模式、乡村振兴村集体经济带动模式”等多种联农带农新模式,提高了农户种植收入和积极性,促进了村集体经济发展,为当地乡村振兴打下坚实基础。目前项目已建成面积20000亩,50000万亩正在建设中,在推动辣椒产业数字化转型升级,促进乡村产业振兴方面起到重要示范作用。


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