近几年来，信息技术与传感技术得到了飞速发展，随着物联网、大数据、人工智能等新兴技术的广泛应用，农业机械向智能化、自动化方向发展。传统农机主要依靠人工进行，依靠经验判断，不仅劳动强度大、效率低，还易受到人为因素的影响，造成作业质量的不稳定。引入智能传感技术，可实现农机智能控制与优化调度，这不仅可减少对劳动力的依赖，而且可提高农业操作的准确性和连贯性，所以探究在农业机械电气控制领域中应用智能传感器有着重要意义。

一、在农业机械电气控制领域中应用智能传感器的意义

（一）提高生产效率

    传统农机多依靠人工作业，作业效率低，人为因素影响大，而智能传感器则可以对农业机械的工作状态进行实时监控与反馈，以达到精确控制与自动作业的目的^[1]。如利用传感器对土壤湿度进行监测，就能根据实际情况自动调节灌水量，避免过灌或过灌，同时，智能传感器还能对机械设备的运行状况进行监控，及时发现故障、及时预警、缩短设备停工期，提高设备利用率和生产率。

（二）降低运营成本

   在传统农业生产过程中，农业机械的运行费用主要包括燃油费用、人工费用和设备维修费用等，而采用智能传感技术则能有效地降低这一成本。通过对农机进行精确控制，智能传感器可优化油耗，另外，智能传感器还能对机械设备的运行状况进行监控，及时发现并防止故障发生，降低设备维修更换次数，减少设备维修费用，同时，采用智能传感技术可以降低人工作业的要求，减少劳动力成本，提高农业经济效益。

（三）提升作物质量

    农产品质量的提高直接影响着农产品市场竞争力，也直接影响着人们的身体健康与安全^[2]。智能传感器可以实时监控作物生长环境，如温湿度、光照、病虫害等，帮助农户及时调整种植计划，为农户提供最优的生长环境。如利用传感器对温室内温湿度进行监测，根据作物生长需求，适时调节通风、增湿等措施，保证作物在适宜的环境下生长。同时，智能传感器还可以对病虫害的发生情况进行实时监控，及时采取相应的控制措施，降低病虫害对农作物的危害，提高农作物的产量与品质。

（四）增强操作安全性

    在农业生产中，由于操作不当，极易发生机械故障及人身伤害事故，智能传感器的应用，可以对机械设备的运行状况及运行环境进行实时监控，并对其进行实时预警与防护。如利用传感器对机械设备进行温度、压力、振动等参数的监测，能够及时发现设备的异常状态，从而达到防止设备发生故障的目的。同时，智能传感器还能对作业环境中的地形、障碍物等安全状况进行监控，使作业人员能够规避危险作业，提高作业安全。另外，采用智能传感技术可以降低人工作业的要求，减少作业人员的劳动强度，降低作业风险，提高农业生产安全水平。

二、在农业机械电气控制领域中应用智能传感器的有效策略

（一）选择适合的传感器类型

    温湿度传感器、光传感器、位置传感器、速度传感器等都是工业机械控制系统的重要组成部分，传感器的选型要根据具体农机和作业要求选择合适的传感器。如在自动化灌溉系统中，土壤水分传感器和温度湿度传感器是非常重要的；对于精确播种机来说，位置、转速传感器是必不可少的，而土壤湿度传感器中，最常见的有两种电容型和电阻型。电容式土壤湿度传感器因其快速、准确等特点，特别适合于对土壤湿度变化敏感的作物管理，如一款电容式土壤湿度传感器，其量程为0-100%，误差不超过2%，响应时间不超过1秒，数据传输采用RS485接口，适用于现代农机。电阻式土壤湿度传感器因其价格低廉，适合于对测量精度有较高要求的场合使用，如一款普通的电阻式土壤湿度传感器，其量程也是0-100%，但是测量误差约为5%^[3]。此外，现代农业机械越来越趋向于自动化、智能化，利用温湿度传感器对大棚、库房、栽培区等环境进行温湿度监测，保证作物在适宜的环境下生长，如某款高精度温湿度传感器，其温度测量范围从-40℃至85℃，湿度测量范围0-100%，温度测量误差±0.3℃，湿度测量误差不超过±2%，采用I2C或 SPI接口进行数据传输，这些参数保证了传感器能够在不同的环境条件下稳定工作，适用于现代化农业设施对环境的精密控制。另外，光传感器也被广泛应用于农业机械，尤其是温室栽培、田间栽培等领域，选择合适的光传感器，应充分考虑传感器的光谱响应范围，灵敏度以及测量精度。如一种适合农机使用的光传感器，其光谱响应范围从400nm-700nm （可见光区），灵敏度达到0.01 lux，测量误差<3%，该传感器可用于农业机械对光照强度进行实时监测，并调节植物生长灯、遮阳装置等，从而达到最大限度地提高作物的光合作用效率。

（二）优化传感器布局和安装

    在农业机械中，需要将传感器安装在能准确反映实际作业环境的位置上。首先需要考虑传感器的传感覆盖范围，如在联合收割机上安装传感器探测作物密度时，必须保证传感器能覆盖整个作物移动过程。具体而言，可将超声波传感器安装于收获机入口，以实时监控收获装置中作物的密度，传感器应安装在离地30公分左右，以确保其能准确记录作物高度及密度分布。其次，传感器的安装角度也是非常重要的，就拿土壤湿度传感器来说，它必须安装在合适的角度上，才能在不同的深度上精确地测量土壤水分。一般来说，土壤水分传感器应以45度角插入土壤，以防止土壤过多而影响其测量精度，在实际应用中，可选用靠近根系的装置，使之更符合实际情况。另外，对传感器进行保护也是规划和安装过程中的一个重要组成部分，农业机械工作环境恶劣，传感器易受灰尘、泥浆及机械振动的影响，为提高其耐用性，可在其上加一层保护罩或防尘罩^[4]。如拖拉机转向系安装角度传感器时，可采用密闭保护罩，防止泥浆、尘土等进入传感器内壁，在保证测量精度的前提下，既可延长传感器的使用寿命，又可保证其测量精度与稳定性。且传感器的接线要合理安排，防止信号相互干扰，造成线路损伤，当一台排种机上安装多个传感器对排种量及排种量进行监测时，必须把信号线设置在远离机械运动部件的位置，并用护线套管对其进行保护。这样可避免导线被拉断，从而保证传感器数据的稳定传输。传感器安装前必须经过标定，以保证测量精度。如安装光学传感器来监测作物长势时，就可以用标样来标定传感器，以保证传感器能够在不同光照条件下精确测量作物生长参数，对校准过的传感器进行定期检测，对其精度及稳定性进行了验证。

（三）集成数据处理和传输系统

    集成化的数据处理与传输系统是利用智能传感技术实现数据精确获取与高效传输的关键，传感器布置及安装位置直接影响到数据采集的精度及系统的性能。在农业机械中，需要将传感器安装在能准确反映实际作业环境的位置上，为了保证数据准确，保证系统工作的高效率，对传感器的布置与安装进行科学的计算与试验。如农业拖拉机，传感器的安装位置要充分考虑拖拉机在不同工况下的作业环境，为了对土壤湿度的变化进行实时监测，需要将土壤水分传感器安装在靠近地面的位置。为了保证数据的准确与实用，要求土壤湿度传感器的灵敏度要达到±2%，深度一般在10-20 cm。此外，为实现数据的一体化处理，需要将传感器采集到的数据经数据处理单元实时分析处理。如联合收割机上装有多个传感器，可对收获过程中谷物的水分、含杂量及产量进行实时监测，数据处理单元根据预先设定的运算法则，整合成完整的作业报告，协助农户适时调整作业策略，提升作业效率与品质^[5]。且数据传输系统是保证传感器与数据处理单元以及控制系统之间无缝连接的重要环节，其中无线传输技术起着至关重要的作用。如窄带物联网（NB-IoT）技术可实现低功耗远距离传输，保证大面积农田环境下数据传输稳定可靠，根据相关标准，窄带物联网的传输距离达到10 km，传输速率250 kbps，功耗只有几十微瓦，非常适合大面积农田的智能化监测。

（四）实施传感器校准和维护

    传感器标定主要包括零位标定和满量程标定，零位标定就是在没有信号输入的情况下对传感器输出进行调节，如土壤湿度传感器零点标定时，必须在干燥的土壤中进行标定，以保证无湿度条件下传感器的输出为零。满量程标定就是当传感器到达最大量程后，对其输出进行校正，使其达到标准值，如某型号压力传感器额定量程为100 kPa，在全量程标定时，必须对其压力值进行100 kPa的标定，以保证其输出值符合标准值，采用零位校准及全量程标定，可有效地修正传感器线性误差，提高测量结果的准确度。而传感器的标定主要有零点标定和满量程标定两部分，零点标定就是在没有信号输入的情况下调节传感器输出为零，如土壤湿度传感器零点标定时，必须在干燥的土壤中进行标定，以保证无湿度条件下传感器的输出为零。满量程标定就是当传感器到达最大量程后，对其输出进行校正，使其达到标准值，如某型号压力传感器额定量程为100 kPa，在全量程标定时，必须对其压力值进行100 kPa的标定，以保证其输出值符合标准值。采用零位校准及全量程标定，可有效地修正传感器线性误差，提高测量结果的准确度。

另外，传感器外壳对内部元器件起到保护作用，但长期使用后可能会产生磨损、开裂、腐蚀等现象，从而影响传感器的正常工作，所以要对传感器进行定期检查，并对出现的问题及时进行处理。如某型号温度传感器外壳为不锈钢材料，其防腐性能较好，但是在高湿度环境下，仍然需要对外壳进行定期检查，一旦发现有锈斑、裂纹等缺陷，需要及时更换或修补^[6]。电源是传感器正常工作的前提，电源的不稳定将导致传感器数据的异常，定期检查供电情况，保证电压在规定的范围内。如某型土壤湿度传感器在5 V±0.5 V下工作，如果电压波动过大，会影响测量结果的准确度，定期用电压表对传感器的输出进行检测，保证其电压稳定在规定的范围之内，是保证传感器正常运行的重要措施。

三、在农业机械电气控制领域中应用智能传感器的未来展望

    随着科学技术的不断发展，农业机械的电气控制将会得到越来越广泛的应用，智能传感器是未来农机装备中不可缺少的一部分，它能够为农业生产提供高精度的数据获取与分析能力，从而提高农业生产效率与精度。智能传感器具有灵敏度高、环境适应性强等特点，可实现土壤湿度、温度、光强、作物长势等多个环境参数的实时采集与分析，未来可利用先进的无线通信技术，将采集到的数据传输到云数据库中，为农户和农业专家提供远程监测与决策支持。利用大数据与人工智能技术，智能传感系统可以通过对历史数据与实时数据进行分析，对天气变化、病虫害发生情况及最优施肥灌溉时机进行预测，实现精准农业，提高农产品生产效率与农产品品质。此外，智能传感技术将与无人驾驶农机深度融合，促进农业机械化、无人化发展。未来农机装备有激光雷达、摄像头、超声波等多种传感器，可实现对周边环境的实时感知，实现自主导航与作业。采用智能传感器和机器学习算法相结合的方法，对田间障碍物、作物种类及生长状况进行自主识别，并对作业模式进行自动调整，实现播种、施肥、喷药、收割等作业的高效精确。

结束语

综上所述，将智能传感器应用于农机电控领域，可大大提高农业生产效率与精度，这些传感器不但可以对各种环境参数进行实时监测与反馈，而且可以利用智能算法对数据进行分析，从而实现对农业生产过程的优化，降低资源浪费，提高农作物的产量与品质。未来，随着科技的不断进步与创新，农业智能化传感技术必将得到更广泛、更深入的应用，随着人工智能、大数据、物联网等技术的不断发展，农业生产智能化程度不断提高，农业经营模式日趋精细、可持续，不仅对农业生产产生了革命性的影响，而且对全球粮食安全与环境保护也具有重要意义，智能传感技术必将在农业现代化进程中发挥越来越大的作用，促进农业智能化和绿色化发展。

参考文献

[1]陈海锋,章霞东,黎向新,庞承妮,农宏亮,莫建霖.基于云计算的智慧农机服务平台技术研发与应用构建[J].农业开发与装备,2023,(06):130-132.

[2]方续.农机微波多普勒车速传感器试验研究[D].黑龙江八一农垦大学,2023.

[3]方续,王熙.农机微波多普勒车速传感器试验研究[J].南方农机,2023,54(11):1-5.

[4]中国农机院“农业机器人及智能传感器试验检测服务平台”入选产业技术基础公共服务平台[J].农业机械,2023,(04):49.

[5]赫磊,李纪鑫.多传感器集成的农机智能感知平台设计与开发研究[J].南方农机,2022,53(06):47-49.

[6]陈治瑀.传感器技术在农机工况检测与故障预防中的应用[J].农机使用与维修,2022,(03):40-42.