電子技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用

1、電子技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用電子技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用電子技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用V:1.0精細整理，僅供參考 電子技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用日期：20 xx年X月電子技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用 電子技術(shù)自上世紀中葉發(fā)明半導(dǎo)體以來得到了飛速的發(fā)展。電子技術(shù)滲透到所有的技術(shù)領(lǐng)域，給整個社會經(jīng)濟生活帶來了翻天覆地的變化，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)正是現(xiàn)代前沿科學技術(shù)的結(jié)合點，具有極為巨人的發(fā)展?jié)摿Γ茖W技術(shù)的發(fā)展也為全國各地推進現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)帶來了重要的機遇和挑戰(zhàn)。一、電子技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的地位和作用 上世紀90年代以來，我國的農(nóng)業(yè)機械與裝備，在微電子技術(shù)、儀器與控制技術(shù)和信息技術(shù)的研究和應(yīng)用方面，著力于向智能化、機電一體化方向邁進；隨著電子

2、技術(shù)的飛速發(fā)展，農(nóng)業(yè)電子技術(shù)的廣泛研究應(yīng)用、全球定位系統(tǒng)GPS、地理信息系統(tǒng)GIS 和作物栽培有關(guān)模擬模型以及生產(chǎn)管理決策支持系統(tǒng)DDS技術(shù)研究的發(fā)展，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)模式已成為合理利用農(nóng)業(yè)資源、提高農(nóng)業(yè)作物產(chǎn)量、降低生產(chǎn)成本、改善生態(tài)環(huán)境的一種重要的生產(chǎn)形式。目前設(shè)施農(nóng)業(yè)已由簡易塑料大棚、溫室發(fā)展到具有人工環(huán)境控制設(shè)施的自動化、機械化程度極高的現(xiàn)代化大型溫室和植物工廠。設(shè)施農(nóng)業(yè)在具有高附加值、高效益、高科技含量的設(shè)施園藝領(lǐng)域發(fā)展迅速，其栽培對象主要為蔬菜、花卉和果樹。近年來，設(shè)施畜牧業(yè)養(yǎng)殖也在逐漸興起。隨著電子技術(shù)和其它科學的發(fā)展，我國設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展將向著地域化、節(jié)能化、專業(yè)化發(fā)展，向著高科技、自動

3、化、機械化、規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化的工廠型農(nóng)業(yè)發(fā)展，為社會提供更加豐富的無污染、安全、優(yōu)質(zhì)的綠色健康食品。二、我國農(nóng)業(yè)電子技術(shù)發(fā)展應(yīng)用的方向 自動化是提高效率、實現(xiàn)標準化、規(guī)?；谋厝贿x擇，它能實現(xiàn)對營養(yǎng)液系統(tǒng)、溫度、光照、二氧化碳濃度、施肥等進行綜合控制。這些控制的實現(xiàn)首先依賴相應(yīng)的電子傳感器，而這些傳感器應(yīng)具有：（1）長期穩(wěn)定性：農(nóng)業(yè)設(shè)施用傳感器的使用環(huán)境比工業(yè)更惡劣，如高溫、高濕。因此傳感器長期穩(wěn)定性要更高，需要解決涉及傳感器穩(wěn)定性的關(guān)鍵技術(shù)包括材料、工藝等；（2）能適應(yīng)系統(tǒng)要求：設(shè)施農(nóng)業(yè)的實質(zhì)是實現(xiàn)人為調(diào)節(jié)和控制作物生長環(huán)境條件，是通過一個閉環(huán)系統(tǒng)來實現(xiàn)的。因此傳感器的性能都應(yīng)該與控制系統(tǒng)相適

4、應(yīng)。尤其是傳感器的長距離布點、傳感器靈敏度的一致性、傳感器的響應(yīng)時間等，這樣才能使系統(tǒng)真正做到快速反應(yīng)和調(diào)控環(huán)境的高效工作；（3）優(yōu)良的性能價格比：由于用量較大，因此必須要求其價格較低廉，否則難于推廣。 農(nóng)業(yè)電子技術(shù)應(yīng)用的重點應(yīng)在：（1）溫度控制機電一體化：變溫控制是較理想的措施。通過溫度傳感芯片驅(qū)動、繼電器、電機控制側(cè)面的卷簾，熱屏遮蔭系統(tǒng) 熱屏展開寬度超過4m，收攏時其寬度只有10m，加熱系統(tǒng)及熱水泵，同時應(yīng)能監(jiān)視溫度，具有報警功能、系統(tǒng)故障指示等。這樣，一方面能充分利用西北充足的太陽光熱資源、白天使作物進行旺盛的光合作用，日落后又促使光合產(chǎn)物的轉(zhuǎn)移，并盡量減少呼吸消耗，這樣可大大提高果蔬

5、的產(chǎn)量。（2）微噴自動化工程：采用微處理芯片、繼電器、可控硅、電磁閥等電子元件控制。根據(jù)土壤吸水能力、生產(chǎn)階段和氣候條件等因素，定時、定量、定位給果蔬供水，這樣不僅能人幅度提高產(chǎn)量、質(zhì)量，而且適應(yīng)了西北缺水的現(xiàn)狀。三、電子自動控制技術(shù)在設(shè)施農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用 由于人口增長、資源短缺和環(huán)境變化, 經(jīng)濟發(fā)達國家和一些發(fā)展中國家, 都在研究21世紀農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的問題。將各種現(xiàn)代化高新技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn), 在有限的自然條件下, 通過人工建造的設(shè)施控制環(huán)境, 提高農(nóng)業(yè)自動化水平, 于是產(chǎn)生了設(shè)施農(nóng)業(yè)。設(shè)施農(nóng)業(yè)就是通過采用現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù), 改變自然環(huán)境,為種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)以及產(chǎn)品的儲藏保鮮等提供適當?shù)沫h(huán)境條件,

6、而在一定程度上擺脫對自然環(huán)境的依賴進行有效生產(chǎn)的農(nóng)業(yè)。設(shè)施農(nóng)業(yè)以其技術(shù)含量高、品質(zhì)高、產(chǎn)量高、效益高和集約化等優(yōu)點, 在國外發(fā)達國家得到了快速發(fā)展。國外發(fā)達國家一直致力于把自動控制技術(shù)應(yīng)用于設(shè)施農(nóng)業(yè)中, 即將自動化技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)作物耕種、施肥、灌溉、防治病蟲害、收獲的全過程,畜禽水產(chǎn)品等飼養(yǎng)全過程, 以及農(nóng)產(chǎn)品加工、儲藏、保鮮的全過程。隨著農(nóng)業(yè)自動化的發(fā)展, 發(fā)達國家的設(shè)施農(nóng)業(yè),已形成設(shè)施設(shè)備技術(shù)完備、生產(chǎn)規(guī)范、質(zhì)量保證性強的特點, 并向高度自動化、智能化方向發(fā)展, 成為推動現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要方面。目前, 設(shè)施農(nóng)業(yè)比較發(fā)達的國家主要有荷蘭、以色列、美國和日本。另外, 法國、西班牙、澳大利亞、英國

7、和韓國等國家的設(shè)施農(nóng)業(yè)也都達到了比較高的水平。農(nóng)業(yè)設(shè)施自動化的基本特征就是以農(nóng)業(yè)自動化設(shè)施代替人的勞作, 完成農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的部分或全部作業(yè)。建立在以計算機技術(shù)、自動傳感和控制技術(shù)基礎(chǔ)上的農(nóng)業(yè)自動化技術(shù)在設(shè)施農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在: 節(jié)水灌溉作業(yè)的自動控制、農(nóng)業(yè)溫室的自動控制、果實收獲作業(yè)的自動控制、農(nóng)產(chǎn)品加工的自動控制和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工廠化等方面。設(shè)施農(nóng)業(yè)按主體不同, 可分為設(shè)施栽培( 主要設(shè)施有各類溫室、塑料棚和人工氣候室及其配套設(shè)備等) 和設(shè)施養(yǎng)殖( 主要設(shè)施有各類保溫、遮陰棚舍與現(xiàn)代集約化飼養(yǎng)畜舍及配套設(shè)備等) 。按設(shè)施和設(shè)備的復(fù)雜程度又可分為簡易覆蓋型、簡易設(shè)施型、一般設(shè)施型和復(fù)雜設(shè)施型( 主要

8、指借助于大型現(xiàn)代化溫室的工廠化農(nóng)業(yè))。 1.自動控制技術(shù)在設(shè)施栽培中的應(yīng)用設(shè)施栽培的發(fā)展在歐洲已經(jīng)有100 多年的歷史了, 荷蘭農(nóng)民從19 世紀末就開始把玻璃盆覆蓋在植物上用于透光和保溫。但大規(guī)模的現(xiàn)代化設(shè)施農(nóng)業(yè)是近年來隨著農(nóng)業(yè)環(huán)境工程技術(shù)的突破而迅速發(fā)展起來的一種集約化程度很高的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)。隨著現(xiàn)代自動控制技術(shù)向農(nóng)業(yè)的滲透和應(yīng)用, 設(shè)施栽培的設(shè)施設(shè)備、栽培和管理技術(shù)形成完整的技術(shù)體系, 克服了環(huán)境的不利影響, 使產(chǎn)量成倍增長、品質(zhì)大幅度提高。 (1) 膜覆蓋栽培屬于簡易覆蓋型設(shè)施農(nóng)業(yè), 它是用塑料薄膜覆蓋地面的一項保護地栽培技術(shù), 用地膜覆蓋農(nóng)田, 可以提高地溫, 防旱抗旱, 為作物苗期或

9、生育前期創(chuàng)造一個較早而適宜的生長環(huán)境, 爭得有效生長時期, 提高作物產(chǎn)量, 對提高產(chǎn)品品質(zhì)也有一定作用。 (2) 簡易設(shè)施型主要包括中、小拱棚, 以塑料薄膜低空( 一般低于2 m) 覆蓋為主, 其主要作用是在蔬菜生長不適季節(jié)為其提供一個優(yōu)越的溫度條件, 使其生育期提前, 及早進入市場, 獲得較高效益。 (3) 一般設(shè)施型主要指溫室控制系統(tǒng)以及節(jié)水灌溉系統(tǒng)等。近代作物溫室栽培主要包括塑料大棚溫室栽培和現(xiàn)代化玻璃溫室栽培2 類。目前世界上塑料大棚最多的國家是中國、意大利、西班牙、法國、日本等國。荷蘭、日本、英國、法國、德國等國家主要以現(xiàn)代化玻璃溫室為主。由于這種溫室可以自動控制室內(nèi)的溫度、濕度、灌

10、溉、通風、二氧化碳濃度和光照, 每平方米溫室年產(chǎn)量相當于露地栽培產(chǎn)量的10 倍以上。世界各國的溫室控制技術(shù)發(fā)展很快, 一些國家在實現(xiàn)自動化的基礎(chǔ)上正向著完全自動化、無人化的方向發(fā)展。溫室的計算機智能化調(diào)控裝置系統(tǒng)采用不同功能的傳感器探測頭, 準確采集設(shè)施內(nèi)環(huán)境參數(shù)和作物生育狀況等參數(shù), 通過數(shù)字電路轉(zhuǎn)換后傳回計算機, 并對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析和智能化處理。以色列的設(shè)施栽培發(fā)展很快, 最引人注目的是溫室大棚、滴灌系統(tǒng)和電腦控制的現(xiàn)代化栽培技術(shù)體系。由于干旱和沙漠氣候, 其水資源十分匱乏, 所以其節(jié)水灌溉技術(shù)先進, 這些節(jié)水灌溉方法都是由計算機控制的, 它能自動監(jiān)測, 精確可靠, 節(jié)省人力, 當系統(tǒng)顯

11、示水或肥料出現(xiàn)偏差時, 設(shè)備會自動關(guān)閉。因此, 以色列利用光熱資源的優(yōu)勢和節(jié)水灌溉技術(shù), 主要生產(chǎn)花卉和高檔蔬菜, 采用大型塑料溫室, 溫室自動控制采用計算機收集和儲存全天溫室內(nèi)部和外部的溫度和濕度數(shù)據(jù), 通過程序進行數(shù)據(jù)分析, 并可通過引入新數(shù)據(jù)來改變操作程序?？勺詣涌刂凭砗?、熱屏遮陰系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)以及灌溉區(qū)的流量控制系統(tǒng)。荷蘭的土地資源非常緊缺, 人均耕地較少。因此,荷蘭大力發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè), 建造了大面積的玻璃溫室,依靠設(shè)施園藝高新技術(shù)和畜產(chǎn)品, 使農(nóng)業(yè)迅猛發(fā)展,成為僅次于美、法的世界第三大農(nóng)產(chǎn)品出口國。荷蘭的花卉產(chǎn)業(yè)十分發(fā)達, 主要靠設(shè)施栽培, 是世界第一大花卉出口國。目前荷蘭花卉生產(chǎn)已普

12、遍實現(xiàn)了機械化和自動化設(shè)施栽培, 全國70%的花卉生產(chǎn)面積采用溫室栽培, 使花卉生產(chǎn)中的溫度、濕度、光照、施肥、噴藥等, 實現(xiàn)了電腦自動控制。美國的設(shè)施農(nóng)業(yè)也十分先進, 農(nóng)田灌溉調(diào)控自動化技術(shù)已相當成熟, 在亞利桑那州西南部大片沙漠地帶安裝了世界上最大的灌溉調(diào)控系統(tǒng), 這不但能節(jié)省50%以上的用水量和能量, 而且能減少鹽分的集結(jié)，最終使產(chǎn)量增加一倍?，F(xiàn)在溫室控制正在向大型化溫室方向發(fā)展, 很多大型連棟玻璃溫室在對溫、光、水、氣及營養(yǎng)供給實現(xiàn)全面自動調(diào)控的基礎(chǔ)上, 又進一步改進設(shè)備與操作供應(yīng)流程, 工人不需進入種植區(qū)就可完成全部作業(yè), 不僅使溫室的空間利用達到了最大化, 而且節(jié)省了勞力, 大幅度

13、地提高了勞動生產(chǎn)率和單位面積產(chǎn)出率。 (4) 復(fù)雜設(shè)施型主要指借助于大型現(xiàn)代化溫室的工廠化農(nóng)業(yè)。一般包括加熱系統(tǒng)、降溫系統(tǒng)、通風系統(tǒng)、遮陽系統(tǒng)、滴灌系統(tǒng)和中心控制系統(tǒng)。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工廠化的關(guān)鍵技術(shù)是無土栽培和環(huán)境的自動控制。當代發(fā)達的設(shè)施農(nóng)業(yè)以及植物工廠,就是用人為的方式創(chuàng)造一個人工氣候, 消除一些對植物不利的環(huán)境因素。植物工廠是繼溫室栽培之后發(fā)展的一種高度自動化、現(xiàn)代化的設(shè)施農(nóng)業(yè)。植物工廠是在全封閉的設(shè)施內(nèi)周年生產(chǎn)作物的高度自動化控制生產(chǎn)體系, 植物工廠內(nèi)以采用營養(yǎng)液栽培和自動化綜合環(huán)境調(diào)控為重要標志, 為使植物工廠內(nèi)栽培環(huán)境達到高度自動化調(diào)控,設(shè)備建造及運轉(zhuǎn)費用很高。植物工廠能免受外界不良環(huán)境

14、影響, 實現(xiàn)高技術(shù)密集型省力化作業(yè), 它與溫室生產(chǎn)不同點在于, 完全擺脫大田生產(chǎn)條件下自然條件和氣候的制約, 應(yīng)用現(xiàn)代先進設(shè)備, 完全由人工控制環(huán)境條件, 全年均衡供應(yīng)農(nóng)產(chǎn)品。目前, 高效益的植物工廠在一些發(fā)達國家發(fā)展迅速, 初步實現(xiàn)了工廠化生產(chǎn)蔬菜、食用菌和名貴花木等。奧地利、丹麥、美國、英國、日本等國都先后建立了一批植物工廠, 用于試驗研究和示范。美國現(xiàn)在正在研究利用“植物工廠”種植小麥、水稻, 以及進行植物組織培養(yǎng)和脫毒、快繁。以色列溫室設(shè)施已更新3 代, 面積大大增加, 促進了工廠化農(nóng)業(yè)大發(fā)展。日本已建立了一些農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動化管理系統(tǒng), 如植物工廠的蔬菜生產(chǎn)管理系統(tǒng)、陸田水田耕作、畜牧生

15、產(chǎn)、家畜衛(wèi)生系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)工程和機械管理系統(tǒng)等。 2.自動控制技術(shù)在設(shè)施養(yǎng)殖中的應(yīng)用將自動控制技術(shù)應(yīng)用于設(shè)施栽培使農(nóng)作物生產(chǎn)脫離了自然條件的束縛, 實現(xiàn)了溫室環(huán)境自動控制,有效利用了資源, 大大提高了生產(chǎn)效率。將自動控制技術(shù)應(yīng)用于設(shè)施養(yǎng)殖中, 同樣可以擺脫傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件下的自然氣候、季節(jié)的制約, 提高農(nóng)牧產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量, 使設(shè)施養(yǎng)殖實現(xiàn)大規(guī)模、集約化、工廠化生產(chǎn)。工廠化養(yǎng)畜禽就是創(chuàng)造畜禽舍最適宜的衛(wèi)生環(huán)境和氣候環(huán)境, 以自動化裝置和設(shè)備代替手工勞動,以先進的畜牧業(yè)技術(shù)改善生產(chǎn)流程, 提高勞動生產(chǎn)率, 節(jié)約資源, 取得最大的經(jīng)濟效益?，F(xiàn)在已發(fā)展到工廠化養(yǎng)雞、養(yǎng)豬、養(yǎng)肉羊和養(yǎng)奶牛等生產(chǎn)領(lǐng)域。其中以

16、工廠化養(yǎng)雞規(guī)模最大、效益最高。國外農(nóng)業(yè)發(fā)達國家廣泛利用設(shè)施農(nóng)業(yè), 建設(shè)規(guī)模巨大的現(xiàn)代化畜禽養(yǎng)殖場, 以色列在惡劣的自然條件下, 通過滴灌和工廠化栽培為中心的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn), 成為世界農(nóng)業(yè)發(fā)達國家。其利用電腦自動調(diào)溫、調(diào)濕、調(diào)氣、調(diào)光的溫室大棚也可用于雞、魚等家禽和水產(chǎn)的飼養(yǎng)。荷蘭也在大力發(fā)展設(shè)施養(yǎng)殖和畜產(chǎn)品深加工, 荷蘭畜牧業(yè)生產(chǎn)的自動化程度和標準化水平處于世界領(lǐng)先地位。如奶牛的飼養(yǎng)方式一般是半年放牧、半年圈養(yǎng), 而擠奶、牛奶的罐裝、冷藏及圈養(yǎng)時的喂料、喂水、清圈等過程則全部是自動控制的, 牧場的管理、牧草收割打捆以及玉米的種植、收割、粉碎、青貯等也完全是機械操作。由于配備了先進的機械及自控設(shè)

17、備, 荷蘭牧場的實際用工非常節(jié)省。美國的畜禽飼養(yǎng)計算機化也已經(jīng)相當普遍, 實現(xiàn)了畜禽生產(chǎn)管理自動化, 例如管理豬生產(chǎn)的計算機系統(tǒng)中存儲著分娩、死亡、生長、出售、食物比例和管理過程中所需的各種數(shù)據(jù)和信息, 它可以分析、預(yù)測豬的銷售、交配、產(chǎn)仔母豬所需飼料、豬種退化以及最佳良種替代等。四、電子技術(shù)發(fā)展下的我國農(nóng)業(yè)未來我國各個農(nóng)業(yè)大省如能充分利用電子技術(shù)發(fā)展帶來的歷史機遇，逐步建立大面積電子機動控制的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)設(shè)施（如溫室），形成工廠化農(nóng)業(yè)，廣泛采用以電子技術(shù)為核心的機械技術(shù)（傳感機械、耕作機械、包裝機械、預(yù)冷機械、運輸機械）、工程技術(shù)工程構(gòu)架材料、工程塑料、覆蓋材料、節(jié)水工程、計算機技術(shù)（光、溫、水、氣自動監(jiān)控，機械自動化控制）、現(xiàn)代信息技術(shù)（技術(shù)信息、產(chǎn)品信息、市場信息、生產(chǎn)信息），運用現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)成果和方法、用工程建設(shè)的手段為農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)提供可以人為進行控制和調(diào)節(jié)的環(huán)境和條件，使植物和動物