摘要：WANG Rujing. Agricultural Sensor: Research Progress, Challenges and Perspectives[J]. Smart Agriculture, 2024, 6(1): 1-17.

本文节选自：

王儒敬. 农业传感器：研究进展、挑战与展望[J]. 智慧农业(中英文), 2024, 6(1): 1-17.

WANG Rujing. Agricultural Sensor: Research Progress, Challenges and Perspectives[J]. Smart Agriculture, 2024, 6(1): 1-17.

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农业传感器分类与前沿趋势分析

1 农业传感器分类

农业传感器是传感器领域的一个重要分支，依据检测范畴可分为物理量农业传感器、化学量农业传感器、生物量农业传感器，又可进一步划分为力学量、热学量、光学量、声学量、气体、离子、温度、生化量、生理量等传感器。依据农业传感器的能源供给方式可分为有源农业传感器与无源农业传感器；依据农业传感监测指标数量的多寡可分为单功能农业传感器与多功能集成农业传感器；依据农业传感器是否引入智能化功能可分为非智能农业传感器与智能农业传感器；依据农业传感器监测感知原理可分为农业机电传感器、农业电化学传感器、农业荧光传感器、农业X射线传感器、农业图像传感器、农业拉曼传感器、农业红外传感器等；依据农业传感器核心元器件所使用的载体基质，也可将农业传感器划分为纸基传感器、硅基传感器、玻璃基传感器、聚酰亚胺基传感器等。上述分类方法与其他领域传感器分类方式一致。

为体现农业传感器与工业、军事等传感器的差异性，同时以需求为导向，农业传感器也可依据农业特色进行分类。依据使用场景，可将农业传感器分为大田传感器、植物工厂传感器、畜禽养殖传感器、水产养殖传感器、丘陵果园传感器、育种传感器等。依据农业传感监测应用领域及对象的不同，农业传感器可分为农业环境传感器、动植物生命信息传感器、农产品质量安全传感器与农机传感器四类，如图1所示。农业传感器分类方式多样，表明农业传感器是一个庞大的多学科多领域综合交叉的学科领域，这对农业传感器的研发具有巨大挑战。

图1 农业传感器依据监测领域及对象分类方法

Fig. 1 A classification method of agricultural sensors based on monitoring areas and objects

2 农业传感器研究前沿趋势分析

为分析农业传感器研究前沿趋势，以Web of Science为数据源，检索关键词“Agriculture sensor”。统计结果表明，截至2023年底，共检索到22 513篇论文与专著。近20年逐年论文出版数量如图2所示，2010年后相关论文数量急剧增加，2016年超过1 000篇，之后几年相关论文均超千篇，其中2020年突破2 000篇，并在2022年呈现井喷之势。由此可见，各国研究人员逐渐关注农业传感器领域，研究热度居高不下，是近年来的热点方向。

图2 2003—2023间农业传感器为主题的论文发表数量

Fig. 2 The number of papers published of agricultural sensors as the subject in 2003‒2023

对检索论文的被引频次为Top 1%的225篇论文进行高被引论文分析。发现这些论文来自美国和中国等42个国家，其中高被引论文数量最多的为美国，遥遥领先于其他国家，达到79篇，占比超35%；其次是中国和西班牙，高被引论文数量分别为17篇和15篇；再次是德国、加拿大、意大利和印度。这是因为美国比其他国家更早认定传感器技术将成为农业领域进步的底层驱动技术，从而支持研发，同时美国有适宜农业传感器大面积应用的场景。对225篇高被引论文的全部关键词进行出现次数分析和研究指标划分，发现“土壤氮素”出现次数最高，为8次；其次是“土壤湿度”，为5次；食品、水果、植物疾病、干旱、葡萄分别出现4次。表明土壤感知领域传感器研发所受关注度最高，这与土壤是农业最重要的生产资料相符。

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来源：智慧农业资讯