浅析传感器技术在植物培养中的应用

赵康博(河北省唐山市第一中学 河北 唐山 063000)

1 传感器的初步介绍:传感器(transducer/sensor)是一种新型检测装置，它不但能接受被测量的信息，而且能把感受到的信息，遵循一定规律变换成为电信号或者其他形式的信息进行传输，来满足所需信息的传输、处理、存储、记录和控制等需求。传感技术、计算机技术与通信技术合称为信息技术的三大支柱。传感器具有小型化、数字化、自动化、多功能化、系统化等显著特点，大致可以分为热敏原件、光敏元件、气敏元件等十大类。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。在物联网方面，传感技术作为一个衡量一个国家信息化程度的重要标准之一显得尤为重要。

2植物培养与生长受温度大小、湿度高低、光照强弱和CO2浓度大小这几个重要的环境因素影响，因此植物生长环境的监测是这个系统的重要需求。

2．1 首先，温度大小是影响植物生长最重要的因素之一，植物种子的发芽、培养、以及植物的正常生长等众多生理活动都受到了温度的限制与制约，比如在室内密闭条件下进行种子发芽和植物育苗时，因为种子与植物的呼吸作用容器内的温度很容易就超过了植物生长所需的正常温度值，然而低温与高温对于大多数的植物的生长发育会造成一定的不利影响，严重者，植物体会因过度脱水或寒冷直接死亡。

2．2 二氧化碳不仅仅是植物光合作用的重要原料之一，也是它呼吸作用最终产物之一。恰当浓度浓度的CO2可以增加植物体对光的捕捉能力，并且可以增加植物叶片单位鲜重和叶绿素等，从而植物体光合作用的效率被大幅度地提升。但是，CO2含量的提高又会明显抑制植物的呼吸作用，植物无法生活在CO2浓度过高的环境中。总而言之，合适的CO2浓度对于植物体生长是一个不可或缺的因素。

2．3 植物体或种子所需要的水，虽然大部分来自于土壤，但是空气中的湿度对植物体生长或种子发芽也有一定的作用。假如空气湿度超过一定的临界值，会使植物体枝叶徒长，根部腐烂，花瓣掉落，可能会引起植物体生病，如果在结实期，不合适的空气湿度也会影响植物体的正常结实等，相反，如果空气湿度过小，会使花期缩短，花色变淡。如果一些植物被跨气候带养殖，很有可能会引起不同程度的生长不良不良，影响开花和结果。

3传感技术在植物培养中的应用，我们可以利用传感器对植物的生长环境进行检测与测量，比如:在植物生长的土壤中放置酸碱度检测器，对其进行监控:在植物生长的空气中放置温度与湿度传感器，将收集到的数据发送一个基站中，并利用基站上传到云盘中，利用软件进行数据分析，把数据分析结果发送给管理者的移动端中:并根据不同的植物的不同生长需求，人工设定一定的范围、当数据反馈在设定范围之外时，系统将自动进行报警，提醒管理者进行管理和控制，以达到检测目的。

3．1 以DHT11温湿度传感器为例，DHT11温湿度传感器是一个已被校准以数字信号为输出的新型高精度温湿度传感器，由于其简单、廉价、稳定、传输距离远、超低功耗等特性，在工业上被广泛应用。其湿度量程为20～90%RH，精度为±5%RH，温度量程为0～50℃，精度为±2℃。精度虽不算特别高，但是已经能够满足本设计的实际需求。将此传感器放置到植物体生长的位置的正上方，连接几个控制节点辅助传输信号。

3．2 本文设计使用的光照传感器型号为BH1750FV型。传统的光照传感器一般采用基于光电特性的光敏电阻实现，先采集到模拟信号，然后经过A/D转换得到数字信号，这种电路设计复杂、费用高且有一定的误差。本设计使用的BH1750FVI是一种用于两线式串行总线接口的数字型光强度传感器集成电路，由日本株式会社RHOM近年推出它，采用I2C通信，避免了A/D转换带来的误差，分辨率高，可以探测较大范围的光强度变化，量程范围为1～65535Lx，最小误差变动在±20%。

3．3 使用的二氧化碳传感器为二氧化碳浓度传感器Telaire6703方法非色散红外(NDIR)，理论测量范围0到5000ppm、它的尺寸为1．18in×0．61in ×0．34in、(30mm ×15．6m)

温度依赖性0．5%的读数寿命期为大约15年左右。所以这款二氧化碳检测器具有灵敏度高，寿命气长等优良特点，可以将其放置在植物生长环境中进行长时间数据监控。

3．4 监控终端通过串口与网络基站相连，二者建立起数据传输通道，监控终端，接收基站全球数据，并以文字或曲线的方式直观的呈现给用户。