淺析傳感器技術(shù)在植物培養(yǎng)中的應(yīng)用

趙康博(河北省唐山市第一中學(xué) 河北 唐山 063000)

1 傳感器的初步介紹:傳感器(transducer/sensor)是一種新型檢測裝置，它不但能接受被測量的信息，而且能把感受到的信息，遵循一定規(guī)律變換成為電信號或者其他形式的信息進(jìn)行傳輸，來滿足所需信息的傳輸、處理、存儲、記錄和控制等需求。傳感技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)合稱為信息技術(shù)的三大支柱。傳感器具有小型化、數(shù)字化、自動化、多功能化、系統(tǒng)化等顯著特點，大致可以分為熱敏原件、光敏元件、氣敏元件等十大類。它是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。在物聯(lián)網(wǎng)方面，傳感技術(shù)作為一個衡量一個國家信息化程度的重要標(biāo)準(zhǔn)之一顯得尤為重要。

2植物培養(yǎng)與生長受溫度大小、濕度高低、光照強(qiáng)弱和CO2濃度大小這幾個重要的環(huán)境因素影響，因此植物生長環(huán)境的監(jiān)測是這個系統(tǒng)的重要需求。

2．1 首先，溫度大小是影響植物生長最重要的因素之一，植物種子的發(fā)芽、培養(yǎng)、以及植物的正常生長等眾多生理活動都受到了溫度的限制與制約，比如在室內(nèi)密閉條件下進(jìn)行種子發(fā)芽和植物育苗時，因為種子與植物的呼吸作用容器內(nèi)的溫度很容易就超過了植物生長所需的正常溫度值，然而低溫與高溫對于大多數(shù)的植物的生長發(fā)育會造成一定的不利影響，嚴(yán)重者，植物體會因過度脫水或寒冷直接死亡。

2．2 二氧化碳不僅僅是植物光合作用的重要原料之一，也是它呼吸作用最終產(chǎn)物之一。恰當(dāng)濃度濃度的CO2可以增加植物體對光的捕捉能力，并且可以增加植物葉片單位鮮重和葉綠素等，從而植物體光合作用的效率被大幅度地提升。但是，CO2含量的提高又會明顯抑制植物的呼吸作用，植物無法生活在CO2濃度過高的環(huán)境中?？偠灾线m的CO2濃度對于植物體生長是一個不可或缺的因素。

2．3 植物體或種子所需要的水，雖然大部分來自于土壤，但是空氣中的濕度對植物體生長或種子發(fā)芽也有一定的作用。假如空氣濕度超過一定的臨界值，會使植物體枝葉徒長，根部腐爛，花瓣掉落，可能會引起植物體生病，如果在結(jié)實期，不合適的空氣濕度也會影響植物體的正常結(jié)實等，相反，如果空氣濕度過小，會使花期縮短，花色變淡。如果一些植物被跨氣候帶養(yǎng)殖，很有可能會引起不同程度的生長不良不良，影響開花和結(jié)果。

3傳感技術(shù)在植物培養(yǎng)中的應(yīng)用，我們可以利用傳感器對植物的生長環(huán)境進(jìn)行檢測與測量，比如:在植物生長的土壤中放置酸堿度檢測器，對其進(jìn)行監(jiān)控:在植物生長的空氣中放置溫度與濕度傳感器，將收集到的數(shù)據(jù)發(fā)送一個基站中，并利用基站上傳到云盤中，利用軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，把數(shù)據(jù)分析結(jié)果發(fā)送給管理者的移動端中:并根據(jù)不同的植物的不同生長需求，人工設(shè)定一定的范圍、當(dāng)數(shù)據(jù)反饋在設(shè)定范圍之外時，系統(tǒng)將自動進(jìn)行報警，提醒管理者進(jìn)行管理和控制，以達(dá)到檢測目的。

3．1 以DHT11溫濕度傳感器為例，DHT11溫濕度傳感器是一個已被校準(zhǔn)以數(shù)字信號為輸出的新型高精度溫濕度傳感器，由于其簡單、廉價、穩(wěn)定、傳輸距離遠(yuǎn)、超低功耗等特性，在工業(yè)上被廣泛應(yīng)用。其濕度量程為20～90%RH，精度為±5%RH，溫度量程為0～50℃，精度為±2℃。精度雖不算特別高，但是已經(jīng)能夠滿足本設(shè)計的實際需求。將此傳感器放置到植物體生長的位置的正上方，連接幾個控制節(jié)點輔助傳輸信號。

3．2 本文設(shè)計使用的光照傳感器型號為BH1750FV型。傳統(tǒng)的光照傳感器一般采用基于光電特性的光敏電阻實現(xiàn)，先采集到模擬信號，然后經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換得到數(shù)字信號，這種電路設(shè)計復(fù)雜、費(fèi)用高且有一定的誤差。本設(shè)計使用的BH1750FVI是一種用于兩線式串行總線接口的數(shù)字型光強(qiáng)度傳感器集成電路，由日本株式會社RHOM近年推出它，采用I2C通信，避免了A/D轉(zhuǎn)換帶來的誤差，分辨率高，可以探測較大范圍的光強(qiáng)度變化，量程范圍為1～65535Lx，最小誤差變動在±20%。

3．3 使用的二氧化碳傳感器為二氧化碳濃度傳感器Telaire6703方法非色散紅外(NDIR)，理論測量范圍0到5000ppm、它的尺寸為1．18in×0．61in ×0．34in、(30mm ×15．6m)

溫度依賴性0．5%的讀數(shù)壽命期為大約15年左右。所以這款二氧化碳檢測器具有靈敏度高，壽命氣長等優(yōu)良特點，可以將其放置在植物生長環(huán)境中進(jìn)行長時間數(shù)據(jù)監(jiān)控。

3．4 監(jiān)控終端通過串口與網(wǎng)絡(luò)基站相連，二者建立起數(shù)據(jù)傳輸通道，監(jiān)控終端，接收基站全球數(shù)據(jù)，并以文字或曲線的方式直觀的呈現(xiàn)給用戶。