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智慧农业MEMS技术是农场主的“神算子”吗?2021-12-20 00:55

本文摘要:据Mems Consulting称,在过去的几十年里,电子测量和分析越来越多地被用于提高农业生产率。精准农业确保农民能够精确控制每片农田所需的水、肥料、农药和除草剂的数量,这有助于提高产量,增加对环境的影响。动态数据收集和分析也可用于动态监测土壤、作物和牲畜的状况,并接收预警。根据MarketsandMarkets的市场调研报告,2016年智能农业市场规模将达到50亿美元,2022年将快速增长到110亿美元,年增长率为13%。

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据Mems Consulting称,在过去的几十年里,电子测量和分析越来越多地被用于提高农业生产率。精准农业确保农民能够精确控制每片农田所需的水、肥料、农药和除草剂的数量,这有助于提高产量,增加对环境的影响。动态数据收集和分析也可用于动态监测土壤、作物和牲畜的状况,并接收预警。根据MarketsandMarkets的市场调研报告,2016年智能农业市场规模将达到50亿美元,2022年将快速增长到110亿美元,年增长率为13%。

近年来,移动设备和物联网在农业中的应用并没有带动一些技术变革,这意味着由传感器、处理器和通信组成的系统成本更低,更贴近人民。农业应用中所需的大多数测量和传感都依赖于微机电系统。微机电系统将机械结构与电子技术相结合,生产智能农业传感器、控制器和能量收集器。

这些智能传感系统具有体积小、成本低、功耗低的优点。构建的电子设备可以获得控制、数据采集、自校准和通信功能。

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板载处理允许本地计算,获得对系统的即时响应,并增加必须通过网络传输的数据量。出于实际原因,这些系统必须成本低、易于安装、使用方便且使用寿命长。系统必须在低功耗的情况下保持“强体”;依靠电池、太阳能或能量收集技术来维持几年的寿命。微机电系统传感器还包括陀螺仪、加速度计、磁力计和测量压力、声音和湿度的设备,也可用于构建片上实验室(LoC)系统。

村田SCC2000等加速度计和陀螺仪组可以提高GPS等现有技术的精度,并通过获得关于地形的详细信息,为耕作和收获提供更精确的定位。加速度计也用于监测牲畜的活动水平,例如,牛花多少时间开车、睡觉或躺下睡觉。通过监测牲畜的进食和消化时间,我们可以确保它们获得足够的营养。

另外,奶牛受精后,活动水平急剧下降。这种情况经常在晚上再次发生,这意味着农民可能无法及时找到公牛。动态监测可以检测施肥何时再次发生,并给农民一个预警。九个月或十个月后,农民可以使用“牛叫”,这是用于加速度计监测子宫扩张引起的尾巴运动的独特模式。

该系统可以在奶牛产犊前一小时左右给农民发送短信。微机电系统还可以用来监测动物的环境条件,如记录温度、湿度和噪声等环境参数。在农场,这些将保持在合理的范围内,但极端情况可能经常发生在运输过程中。记录数据和GPS位置信息的融合不足以确保环境参数在指定范围内变化。

芯片实验室是一个相对较新的事物。LoC在几毫米或几厘米大小的集成电路上建立一个或多个实验室功能。

例如,一根悬臂梁(一端相同的悬臂梁,在显微镜下仔细观察时,它看起来像一块体操板)涂有一种与特定毒素分子或病毒融合的受体。目标分子的缺失会改变悬臂梁的共振频率,从而可以检测到病原体的缺失甚至浓度。可以构建多个悬臂,每个悬臂对不同的病原体具有不同的敏感性。

其他生化传感器通过电容变化观察分子诱导的结构变化。这些装置只需要少量的待测材料,就可以实现理想的动态自动化和高通量的处置和检测。这样就可以在现场进行慢速分析,而不是把样本送到病理实验室,等上几天或者几周才能得到结果。该技术在食品安全(检测食品中的病原体或污染物)、动物疾病预防(检测奶牛乳腺炎)和土壤营养水平分析方面具有潜在的应用。

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虽然不同的市场研究机构对微机电系统市场有不同的预测,但他们对快速的 比如ReportsnReports预测2022年MEMS市场将以9.8%的年增长率增长,超过190亿美元左右;AlliedMarketResearch预计2022年将超过268亿美元,增长率为11.1%。其他机构的预测显示,有类似的快速增长水平,但平均售价适当上升。微机电系统和物联网在农业中有许多可能的应用。

这些技术将发挥作用,使农民能够通过提高生产率和增加环境影响来满足市场对作物的需求。随着成本的上升,更好的农民将受益于智能农业中的微机电系统技术。


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