KC04060201-m03-智能农业中土壤湿度检测课程教案

　教

　案

　任务二

　土壤湿度的检测 教师姓名

　授课形式

　授课时数

　授课日期 授课班级 班

　 月

　 日 第

　周（周

　 ）第

　 节 知识点

　教学目标 知识点：智能农业中的土壤湿度检测

　【知识目标】

　1.了解什么是土壤湿度； 2.了解智能农业中检测土壤湿度的几种仪器 3.掌握智能农业中如何进行土壤湿度检测的；

　【能力目标】

　1.能够说出什么是智能农业； 2.具备问题分析与数据处理的能力； 【素质目标】

　1.具备与工作伙伴的沟通交流能力，具备团队工作、协调能力； 2.具备善于观察、学习和思考，系统分析解决问题的能力。成员间的沟通、协调能力； 教学重点 教学难点 【教学重点】

　1.掌握智能农业对土壤湿度如何检测的； 【教学难点】

　掌握智能农业中土壤湿度的检测 ；

　使用教具 传感器检测实训室、电脑，投影仪等。

　课外作业

　备

　注

　授课主要内容或板书设计

　一、什么是智能农业

　 智能农业（或称工厂化农业），是指在相对可控的环境条件下，采用工业化生产，实现集约高效可持续发展的现代超前农业生产方式，就是农业先进设施与陆地相配套、具有高度的技术规范和高效益的集约化规模经营的生产方式。

　 它集科研、生产、加工、销售于一体，实现周年性、全天候、反季节的企业化规模生产；它集成现代生物技术、农业工程、农用新材料等学科，以现代化农业设施为依托，科技含量高，产品附加值高，土地产出率高和劳动生产率高，是我国农业新技术革命的跨世纪工程。

　智能农业产品通过实时采集温室内温度、土壤温度、CO2 浓度、湿度信号以及光照、叶面湿度、露点温度等环境参数，自动开启或者关闭指定设备。可以根据用户需求，随时进行处理，为设施农业综合生态信息自动监测、对环境进行自动控制和智能化管理提供科学依据。通过模块采集温度传感器等信号，经由无线信号收发模块传输数据，实现对大棚温湿度的远程控制。智能农业还包括智能粮库系统，该系统通过将粮库内温湿度变化的感知与计算机或手机的连接进行实时观察，记录现场情况以保证量粮库的温湿度平衡。

　 二、什么是土壤湿度

　 土壤湿度是土壤的干湿程度，即土壤的实际含水量，可用土壤含水量占烘干土重的百分数表示：土壤含水量=水分重/烘干土重×100％。也可以相当于土壤含水量与田间持水量的百分比，或相对于饱和水量的百分比等相对含水量表示。

　 根据土壤的相对湿度可以知道，土壤含水的程度，还能保持多少水量，在灌溉上有参考价值。土壤湿度大小影响田间气候，土壤通气性和养分分解，是土壤微生物活动和农作物生长发育的重要条件之一。

　 土壤湿度受大气、土质、植被等条件的影响。在野外判断土壤湿度通常用手来鉴别，一般分为四级：（1）湿，用手挤压时水能从土壤中流出；（2）潮，放在手上留下湿的痕迹可搓成土球或条，但无水流出；（3）润，放在手上有凉润感觉，用手压稍留下印痕；（4）干，放在手上无凉快感觉，粘土成为硬块。

　测量方法 ①重量法。取土样烘干，称量其干土重和含水重加以计算。

　②电阻法。使用电阻式土壤湿度测定仪测定。根据土壤溶液的电导性与土壤水分含量的关系测定土壤湿度。

　 ③负压计法。使用负压计测定。当未饱和土壤吸水力与器内的负压力平衡时，压力表所示的负压力即为土壤吸水力，再据以求算土壤含水量。

　 ④中子法。使用中子探测器加以测定。中子源放出的快中子在土壤中的慢化能力与土壤含水量有关，借助事先标定，便可求出土壤含水量。

　 ⑤遥感法。通过对低空或卫星红外遥感图象的判读，确定较大范围内地表的土壤湿度。

　三、智能农业土壤湿度的检测 经过半个多世纪的发展，土壤湿度传感器已经种类繁多、形式多样。湿度的测量具有一定的复杂性，人们熟知的毛发湿度计、干湿球湿度计等已不能满足现代要求的实际需要。因此，人们研制了各种土壤湿度传感器。湿度传感器按照其测量的原理，一般可分为电容型、电阻型、离子敏型、光强型、声表面波型等。

　智能农业通过实时采集温室内温度、土壤温度、CO2 浓度、湿度信号以及光照、叶面湿度、露点温度等环境参数，自动开启或者关闭指定设备。可以根据用户需求，随时进行处理，为设施农业综合生态信息自动监测、对环境进行自动控制和智能化管理提供科学依据。通过模块采集温度传感器等信号，经由无线信号收发模块传输数据，实现对大棚温湿度的远程控制。

　土壤水分、环境温湿度、光照、风速、风向及雨量这些因素是让果实能够成长的主要因素，哪一个因素出现问题都会对果实的发育造成很大影响。特别是温湿度对果实的调节占有关键性作用，一旦温湿度没有调节好出现偏差，就会使果实出现病虫害，成熟以后口感欠佳，甚至果实停止生长，为果农们造成无可估量的损失。

　土壤湿度传感器由不锈钢探针和防水探头构成，可长期埋设于土壤和堤坝内使用，对表层和深层土壤进行墒情的定点监测和在线测量。与数据采集器配合使用，可作为水分定点监测或移动测量的工具测量土壤容积含水量，主要用于土壤墒情检测以及农业灌溉和林业防护。

　电容型土壤湿度传感器的敏感元件为湿敏电容，主要材料一般为金属氧化物、高分子聚合物。这些材料对水分子有较强的吸附能力，吸附水分的多少随环境湿度的变化而变化。由于水分子有较大的电偶极距，吸水后材料的电容率发生变化，电容器的电容值也就发生变化。把电容值的变化转变为电信号，就可以对湿度进行监测。

　湿敏电容一般是用高分子薄膜电容制成的，当环境湿度发生改变时，湿敏电容的介电常数发生变化，使其电容量也发生变化，其电容变化量与相对湿度成正比，利用这一特性即可测量适度 教学方法设计和注意事项 教学方法综合使用任务驱动法、小组讨论法、演示法、启发引导法、讲授法等方法。