Wearable Sensors for Smart Agriculture: From Sensing Mechanisms to Crop Phenotyping and Harvesting Applications
Liuyang Qiu · Xindong Wang · Xinxin Wu 等 6 人
综述柔性可穿戴传感器在智慧农业中的传感机制、作物表型监测与采收应用。
综述光学与电学两类柔性可穿戴传感器原理、应用及信号智能分析技术。
可穿戴传感器可实现作物生理、环境与品质的连续原位监测,但田间规模化部署仍受限。
多模态集成、仿生纳米传感与AI辅助平台是突破田间规模化监测瓶颈的关键方向。
系统综述柔性可穿戴传感在智慧农业中的机理与应用,方法梳理扎实,对农业信息化领域有参考价值。
全球粮食安全面临人口增长、气候变化和资源短缺的严峻压力。传统农业监测依赖人工采样和离线实验室检测,存在较大的时间延迟,无法实现对作物生理状态、田间环境和农产品品质的连续、原位动态追踪。在各类农业传感平台中,柔性可穿戴传感器是一个重要分支,具有轻量、共形、低功耗和实时响应等特点。需要指出的是,刚性基底和硅基传感器在许多农业应用中仍不可或缺,本综述聚焦于柔性可穿戴传感器,同时承认农业传感技术的更广泛格局。通过与植物表面的共形接触或可穿戴集成,柔性可穿戴传感器能够借助特定的传感转导机制,将农业生态系统的物理、化学和生物信号转化为可读的电信号/光信号。本综述将面向智慧农业的可穿戴传感器系统性地分为光学和电学两大类,阐述其内在传感原理,总结涵盖作物生长监测、采后收获和农产品安全检测的典型应用场景,并介绍与可穿戴传感数据匹配的全流程信号预处理、特征提取和智能分析技术。最后,总结了制约当前可穿戴传感器大规模田间部署的瓶颈,并展望了多模态集成可穿戴传感、受自然植物传感系统启发的仿生纳米传感器以及人工智能(AI)辅助农业监测平台的发展方向,旨在为农业可穿戴传感设备的设计优化与推广应用提供理论参考。