說到監測農作物的健康狀況，飛機在高空拍攝的空中影像只能告訴你這麼多。 這正是一種新型光譜感測器的用武之地，因為它直接安裝在單株植物的葉片背面。

該裝置由日本東北大學的Ko-ichiro Miyamoto、Kaori Kohzuma 及其同事開發，旨在用於每塊田地不同區域的一些”哨兵植物”。 它由兩個部分組成。感應器頭本身貼在葉子的背面，不會遮擋植物的陽光照射。 這個頭用電纜連接到旁邊的控制裝置上，控制裝置包括一個鋰電池、Arduino 微處理器、天線和其他電子設備。

感應器頭上的兩個LED 燈每隔一段時間就會短暫照亮葉子的底部。 位於這兩個LED 之間的光電二極體會分析反射回來的光的光譜。 二極體還能在LED 關閉的情況下讀取數據，以測量從上方穿過葉片的陽光。

將第二個測量值減去第一個測量值，就能確定葉片吸收的LED 光的光譜。 這個讀數反過來又用來確定葉子目前的顏色，這是植物健康（和季節）的指標。

感測器透過蜂窩網路存取雲端伺服器，對感測器資料進行處理並提供給使用者。

該系統的演算法是在從30 種植物中收集的約90 片不同顏色的葉子上訓練出來的

在這項技術的測試中，一些感測器單元被安裝在生長在東京大學實驗花園的金樺樹的葉子上。 在兩週的時間裡，當樹葉的顏色從綠色自然變為黃色或棕色時，感測器每兩小時自動讀取一次資料。

隨後對感測器讀數進行分析，發現它們與人們使用手持光譜儀在同一時期獲得的讀數非常接近。 然而，在大規模的農業環境中，以後一種方式手動取得讀數要比使用感測器耗費更多的時間和人力。

每個原型裝置的製造成本為”幾十美元”，但如果在工廠進行商業化生產，這一數字可能會大幅下降。

Kohzuma 說：”這種價格低廉的感測器是透過葉片顏色和光反射數據準確監測植物健康和壓力的理想工具。它的低成本使得在不同地點放置多個感測器成為可能，從而創建一個網絡，在許多地點同時進行監測。

這項研究的論文最近發表在Sensing and Bio-Sensing Research雜誌上。 來自麻省理工學院、北卡羅來納州立大學和愛荷華州立大學的科學家也正在研究自己的植物佩戴壓力檢測感測器。