從農(nóng)業(yè)機(jī)械化到農(nóng)業(yè)信息化、自動化與智能化

從農(nóng)業(yè)機(jī)械化到農(nóng)業(yè)信息化、自動化與智能化南京農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院姬長英農(nóng)業(yè)機(jī)械化的成就農(nóng)業(yè)機(jī)械化是人類20世紀(jì)取得的最重要的工程技術(shù)成就之一農(nóng)業(yè)機(jī)械化使農(nóng)業(yè)用工減少、成本下降、效率提高、抗災(zāi)能力增強(qiáng)，極大提高了農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)能力農(nóng)業(yè)機(jī)械化的局限性能源消耗增加、物質(zhì)（機(jī)器、化學(xué)品等）投入的邊際效益下降、環(huán)境受到影響由于機(jī)械固有的局限性，作業(yè)的質(zhì)量和范圍受到限制農(nóng)業(yè)機(jī)械化并未改變以經(jīng)驗為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)管理方式

精確農(nóng)業(yè)的發(fā)展使農(nóng)業(yè)從以建立在經(jīng)驗基礎(chǔ)上的粗放管理走向以現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)為基礎(chǔ)的精確定量管理1精確農(nóng)業(yè)的基本思想與技術(shù)體系

基于信息和知識管理好復(fù)雜的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)；

由經(jīng)驗型、定性化為主的粗放型農(nóng)業(yè)向知識型、精細(xì)化管理的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變；

基于差異性信息實施精細(xì)農(nóng)作管理。什么是精確定農(nóng)業(yè)？精確農(nóng)業(yè)不僅是一種技術(shù)體系，更重要的是，它本身是一種農(nóng)業(yè)的哲學(xué)理念和戰(zhàn)略思想精確農(nóng)業(yè)的目標(biāo)：最合理地利用農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資源和保護(hù)生態(tài)環(huán)境精確農(nóng)業(yè)的思想依據(jù)：農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件的空間差異性精確農(nóng)業(yè)的作業(yè)方式:據(jù)作物個體或小群體的需要進(jìn)行作業(yè)精確農(nóng)業(yè)的技術(shù)支撐：現(xiàn)代電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)等高新技術(shù),是信息技術(shù)和人工智能技術(shù)在大農(nóng)業(yè)中的宏觀和微觀應(yīng)用精細(xì)農(nóng)業(yè)實踐的5條規(guī)則

:

按正確的時間 以正確的數(shù)量 在正確的地點 用正確的方式正確利用投入（營養(yǎng)、水、勞動、機(jī)器、技術(shù)、成本等）實施基于空間與時間差異性的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)科學(xué)管理！精確農(nóng)業(yè)的基本思想經(jīng)濟(jì)要求法律要求環(huán)境要求減少投入車輛定位系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)農(nóng)機(jī)控制與監(jiān)視優(yōu)化控制系統(tǒng)精確農(nóng)業(yè)系統(tǒng)管理信息系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)決策支持系統(tǒng)作物栽培模型田間歷史數(shù)據(jù)經(jīng)營效率改善較少環(huán)境投入較少廢棄物較高利潤精確農(nóng)業(yè)的核心技術(shù)一個完整的精確農(nóng)業(yè)體系應(yīng)包括信息的采集、信息的處理、決策的生成及決策的執(zhí)行等系統(tǒng)。其核心技術(shù)可概括為“7S”。

精確農(nóng)業(yè)的核心技術(shù)一個完整的精確農(nóng)業(yè)體系應(yīng)包括信息的采集、信息的處理、決策的生成及決策的執(zhí)行等系統(tǒng)。其核心技術(shù)可概括為“7S”。

“7S”-精確農(nóng)業(yè)的核心技術(shù)GIS—GeographicalInformationSystem(地理信息系統(tǒng))GPS—GlobalPositioningSystem（全球定位系統(tǒng)）或GNSS—GlobalNavigationSatelliteSystem（全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)）

RS（或RSS）—RemoteSensingSystem（遙感系統(tǒng)）SS—SimulationSystem（模擬系統(tǒng)）ES—ExpertSystem（專家系統(tǒng)）DSS—DecisionSupportSystem（決策支持系統(tǒng)）ICS—IntelligenceControlSystem（智能控制系統(tǒng)）大田精確種植技術(shù)體系GIS:GeographicalInformationSystem,地理信息系統(tǒng);GPS:GlodalPositioningSystem,全球定位系統(tǒng);RSS:RemoteSensingSystem,遙感系統(tǒng);SS:SimulationSystem,模擬系統(tǒng);ES:ExpertSystem,專家系統(tǒng);DSS:DecisionSupportSystem,決策支持系統(tǒng);ICS:IntelligenceControlSystem,智能控制系統(tǒng);自動信息采集GPSGISRS傳感技術(shù)前3S集成田間狀態(tài)圖人工采集ESSSDSS后

3S集成決策生成指令生成決策實施農(nóng)田對策圖作業(yè)指令集

ICS

農(nóng)機(jī)明白紙常規(guī)農(nóng)機(jī)GNSS—定位與導(dǎo)航GIS—分析處理田間數(shù)據(jù)RS—獲取農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息ES—解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)問題SS—分析作物需求儲存物質(zhì)結(jié)構(gòu)物質(zhì)莖根葉面積轉(zhuǎn)化比例光合作用維持生長光照生理輻射土壤水分蒸騰水分存在水分脅迫作物模型排水蒸發(fā)降水DSS—幫助人們進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)決策用戶人機(jī)接口問題處理系統(tǒng)(PPS)模型庫管理系統(tǒng)方法庫管理系統(tǒng)方法庫數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)知識庫管理系統(tǒng)模型庫數(shù)據(jù)庫知識庫ICS—決策實施ICS和前3S及后3S的關(guān)系前3S（信息3S）集成的作用是及時采集田間信息，經(jīng)過信息處理形成小區(qū)情況分布圖，該圖應(yīng)能反映田間狀態(tài)（肥、水、病蟲、產(chǎn)量）的斑塊不均勻分布情況。后3S（智能3S）集成的作用是及時生成優(yōu)化了的決策，它的支撐技術(shù)包括專家系統(tǒng)（知識模型）、模擬系統(tǒng)（數(shù)學(xué)模型）和決策支持系統(tǒng)（從多方案中優(yōu)選或綜合，得出決策）。決策的表達(dá)形式可以是農(nóng)田實時處理圖或指令I(lǐng)C卡。ICS是具體的實施者。農(nóng)田精確種植體系中ICS種類具有測產(chǎn)功能的谷物聯(lián)合收獲機(jī)精密變量播種機(jī)精確變量施肥機(jī)精確變量噴藥機(jī)精確變量灌溉機(jī)具有測產(chǎn)功能的谷物聯(lián)合收獲機(jī)具有測產(chǎn)功能的谷物聯(lián)合收獲機(jī)具有測產(chǎn)功能的谷物聯(lián)合收獲機(jī)測產(chǎn)原理傳統(tǒng)測產(chǎn)單產(chǎn)=總產(chǎn)重量/地塊畝數(shù)PA測產(chǎn) 單產(chǎn)=谷物流量-水分含量+損失量行駛速度*實際割幅ICS和前3S及后3S的關(guān)系前3S（信息3S）集成的作用是及時采集田間信息，經(jīng)過信息處理形成小區(qū)情況分布圖，該圖應(yīng)能反映田間狀態(tài)（肥、水、病蟲、產(chǎn)量）的斑塊不均勻分布情況。后3S（智能3S）集成的作用是及時生成優(yōu)化了的決策，它的支撐技術(shù)包括專家系統(tǒng)（知識模型）、模擬系統(tǒng)（數(shù)學(xué)模型）和決策支持系統(tǒng)（從多方案中優(yōu)選或綜合，得出決策）。決策的表達(dá)形式可以是農(nóng)田實時處理圖或指令I(lǐng)C卡。ICS是具體的實施者。農(nóng)田精確種植體系中ICS種類具有測產(chǎn)功能的谷物聯(lián)合收獲機(jī)精密變量播種機(jī)精確變量施肥機(jī)精確變量噴藥機(jī)精確變量灌溉機(jī)具有測產(chǎn)功能的谷物聯(lián)合收獲機(jī)具有測產(chǎn)功能的谷物聯(lián)合收獲機(jī)測產(chǎn)原理傳統(tǒng)測產(chǎn)單產(chǎn)=總產(chǎn)重量/地塊畝數(shù)PA測產(chǎn) 單產(chǎn)=谷物流量-水分含量+損失量行駛速度*實際割幅ICS和前3S及后3S的關(guān)系前3S（信息3S）集成的作用是及時采集田間信息，經(jīng)過信息處理形成小區(qū)情況分布圖，該圖應(yīng)能反映田間狀態(tài)（肥、水、病蟲、產(chǎn)量）的斑塊不均勻分布情況。后3S（智能3S）集成的作用是及時生成優(yōu)化了的決策，它的支撐技術(shù)包括專家系統(tǒng)（知識模型）、模擬系統(tǒng)（數(shù)學(xué)模型）和決策支持系統(tǒng)（從多方案中優(yōu)選或綜合，得出決策）。決策的表達(dá)形式可以是農(nóng)田實時處理圖或指令I(lǐng)C卡。ICS是具體的實施者。農(nóng)田精確種植體系中ICS種類具有測產(chǎn)功能的谷物聯(lián)合收獲機(jī)精密變量播種機(jī)精確變量施肥機(jī)精確變量噴藥機(jī)精確變量灌溉機(jī)具有測產(chǎn)功能的谷物聯(lián)合收獲機(jī)具有測產(chǎn)功能的谷物聯(lián)合收獲機(jī)測產(chǎn)原理傳統(tǒng)測產(chǎn)單產(chǎn)=總產(chǎn)重量/地塊畝數(shù)PA測產(chǎn) 單產(chǎn)=谷物流量-水分含量+損失量行駛速度*實際割幅測產(chǎn)收獲機(jī)系統(tǒng)組成行駛監(jiān)測系統(tǒng)產(chǎn)量實時監(jiān)測系統(tǒng)機(jī)載計算機(jī)系統(tǒng)實際位置和行駛軌跡監(jiān)測行駛速度監(jiān)測谷物流量監(jiān)測

谷物濕度監(jiān)測

谷物損失監(jiān)測割幅監(jiān)測田野之星其它專用軟件ICS和前3S及后3S的關(guān)系前3S（信息3S）集成的作用是及時采集田間信息，經(jīng)過信息處理形成小區(qū)情況分布圖，該圖應(yīng)能反映田間狀態(tài)（肥、水、病蟲、產(chǎn)量）的斑塊不均勻分布情況。后3S（智能3S）集成的作用是及時生成優(yōu)化了的決策，它的支撐技術(shù)包括專家系統(tǒng)（知識模型）、模擬系統(tǒng)（數(shù)學(xué)模型）和決策支持系統(tǒng)（從多方案中優(yōu)選或綜合，得出決策）。決策的表達(dá)形式可以是農(nóng)田實時處理圖或指令I(lǐng)C卡。ICS是具體的實施者。農(nóng)田精確種植體系中ICS種類具有測產(chǎn)功能的谷物聯(lián)合收獲機(jī)精密變量播種機(jī)精確變量施肥機(jī)精確變量噴藥機(jī)精確變量灌溉機(jī)具有測產(chǎn)功能的谷物聯(lián)合收獲機(jī)具有測產(chǎn)功能的谷物聯(lián)合收獲機(jī)測產(chǎn)原理傳統(tǒng)測產(chǎn)單產(chǎn)=總產(chǎn)重量/地塊畝數(shù)PA測產(chǎn) 單產(chǎn)=谷物流量-水分含量+損失量行駛速度*實際割幅測產(chǎn)收獲機(jī)系統(tǒng)組成行駛監(jiān)測系統(tǒng)產(chǎn)量實時監(jiān)測系統(tǒng)機(jī)載計算機(jī)系統(tǒng)實際位置和行駛軌跡監(jiān)測行駛速度監(jiān)測谷物流量監(jiān)測

谷物濕度監(jiān)測

谷物損失監(jiān)測割幅監(jiān)測田野之星其它專用軟件ICS和前3S及后3S的關(guān)系前3S（信息3S）集成的作用是及時采集田間信息，經(jīng)過信息處理形成小區(qū)情況分布圖，該圖應(yīng)能反映田間狀態(tài)（肥、水、病蟲、產(chǎn)量）的斑塊不均勻分布情況。后3S（智能3S）集成的作用是及時生成優(yōu)化了的決策，它的支撐技術(shù)包括專家系統(tǒng)（知識模型）、模擬系統(tǒng)（數(shù)學(xué)模型）和決策支持系統(tǒng)（從多方案中優(yōu)選或綜合，得出決策）。決策的表達(dá)形式可以是農(nóng)田實時處理圖或指令I(lǐng)C卡。ICS是具體的實施者。農(nóng)田精確種植體系中ICS種類具有測產(chǎn)功能的谷物聯(lián)合收獲機(jī)精密變量播種機(jī)精確變量施肥機(jī)精確變量噴藥機(jī)精確變量灌溉機(jī)具有測產(chǎn)功能的谷物聯(lián)合收獲機(jī)具有測產(chǎn)功能的谷物聯(lián)合收獲機(jī)測產(chǎn)原理傳統(tǒng)測產(chǎn)單產(chǎn)=總產(chǎn)重量/地塊畝數(shù)PA測產(chǎn) 單產(chǎn)=谷物流量-水分含量+損失量行駛速度*實際割幅測產(chǎn)收獲機(jī)系統(tǒng)組成行駛監(jiān)測系統(tǒng)產(chǎn)量實時監(jiān)測系統(tǒng)機(jī)載計算機(jī)系統(tǒng)實際位置和行駛軌跡監(jiān)測行駛速度監(jiān)測谷物流量監(jiān)測

谷物濕度監(jiān)測

谷物損失監(jiān)測割幅監(jiān)測田野之星其它專用軟件谷物聯(lián)合收獲機(jī)實時測量傳感系統(tǒng)GPS接收裝置DGPS接收裝置谷物濕度測量谷物密度測量體積流量測量損失測量轉(zhuǎn)向角度測量距離速度測量割幅測量ICS和前3S及后3S的關(guān)系前3S（信息3S）集成的作用是及時采集田間信息，經(jīng)過信息處理形成小區(qū)情況分布圖，該圖應(yīng)能反映田間狀態(tài)（肥、水、病蟲、產(chǎn)量）的斑塊不均勻分布情況。后3S（智能3S）集成的作用是及時生成優(yōu)化了的決策，它的支撐技術(shù)包括專家系統(tǒng)（知識模型）、模擬系統(tǒng)（數(shù)學(xué)模型）和決策支持系統(tǒng)（從多方案中優(yōu)選或綜合，得出決策）。決策的表達(dá)形式可以是農(nóng)田實時處理圖或指令I(lǐng)C卡。ICS是具體的實施者。農(nóng)田精確種植體系中ICS種類具有測產(chǎn)功能的谷物聯(lián)合收獲機(jī)精密變量播種機(jī)精確變量施肥機(jī)精確變量噴藥機(jī)精確變量灌溉機(jī)具有測產(chǎn)功能的谷物聯(lián)合收獲機(jī)具有測產(chǎn)功能的谷物聯(lián)合收獲機(jī)測產(chǎn)原理傳統(tǒng)測產(chǎn)單產(chǎn)=總產(chǎn)重量/地塊畝數(shù)PA測產(chǎn) 單產(chǎn)=谷物流量-水分含量+損失量行駛速度*實際割幅測產(chǎn)收獲機(jī)系統(tǒng)組成行駛監(jiān)測系統(tǒng)產(chǎn)量實時監(jiān)測系統(tǒng)機(jī)載計算機(jī)系統(tǒng)實際位置和行駛軌跡監(jiān)測行駛速度監(jiān)測谷物流量監(jiān)測

谷物濕度監(jiān)測

谷物損失監(jiān)測割幅監(jiān)測田野之星其它專用軟件谷物聯(lián)合收獲機(jī)實時測量傳感系統(tǒng)GPS接收裝置DGPS接收裝置谷物濕度測量谷物密度測量體積流量測量損失測量轉(zhuǎn)向角度測量距離速度測量割幅測量谷物聯(lián)合收獲機(jī)傳感系統(tǒng)谷物流量監(jiān)測谷物濕度監(jiān)測谷物損失監(jiān)測割幅監(jiān)測光電式—英國RDS機(jī)械沖擊式—紐荷蘭TX—64γ射線式—麥賽福格森公司電容式電感式超聲波式?jīng)_擊式ICS和前3S及后3S的關(guān)系前3S（信息3S）集成的作用是及時采集田間信息，經(jīng)過信息處理形成小區(qū)情況分布圖，該圖應(yīng)能反映田間狀態(tài)（肥、水、病蟲、產(chǎn)量）的斑塊不均勻分布情況。后3S（智能3S）集成的作用是及時生成優(yōu)化了的決策，它的支撐技術(shù)包括專家系統(tǒng)（知識模型）、模擬系統(tǒng)（數(shù)學(xué)模型）和決策支持系統(tǒng)（從多方案中優(yōu)選或綜合，得出決策）。決策的表達(dá)形式可以是農(nóng)田實時處理圖或指令I(lǐng)C卡。ICS是具體的實施者。農(nóng)田精確種植體系中ICS種類具有測產(chǎn)功能的谷物聯(lián)合收獲機(jī)精密變量播種機(jī)精確變量施肥機(jī)精確變量噴藥機(jī)精確變量灌溉機(jī)具有測產(chǎn)功能的谷物聯(lián)合收獲機(jī)具有測產(chǎn)功能的谷物聯(lián)合收獲機(jī)測產(chǎn)原理傳統(tǒng)測產(chǎn)單產(chǎn)=總產(chǎn)重量/地塊畝數(shù)PA測產(chǎn) 單產(chǎn)=谷物流量-水分含量+損失量行駛速度*實際割幅測產(chǎn)收獲機(jī)系統(tǒng)組成行駛監(jiān)測系統(tǒng)產(chǎn)量實時監(jiān)測系統(tǒng)機(jī)載計算機(jī)系統(tǒng)實際位置和行駛軌跡監(jiān)測行駛速度監(jiān)測谷物流量監(jiān)測

谷物濕度監(jiān)測

谷物損失監(jiān)測割幅監(jiān)測田野之星其它專用軟件谷物聯(lián)合收獲機(jī)實時測量傳感系統(tǒng)GPS接收裝置DGPS接收裝置谷物濕度測量谷物密度測量體積流量測量損失測量轉(zhuǎn)向角度測量距離速度測量割幅測量谷物聯(lián)合收獲機(jī)傳感系統(tǒng)谷物流量監(jiān)測谷物濕度監(jiān)測谷物損失監(jiān)測割幅監(jiān)測光電式—英國RDS機(jī)械沖擊式—紐荷蘭TX—64γ射線式—麥賽福格森公司電容式電感式超聲波式?jīng)_擊式精確變量施肥機(jī)ICS和前3S及后3S的關(guān)系前3S（信息3S）集成的作用是及時采集田間信息，經(jīng)過信息處理形成小區(qū)情況分布圖，該圖應(yīng)能反映田間狀態(tài)（肥、水、病蟲、產(chǎn)量）的斑塊不均勻分布情況。后3S（智能3S）集成的作用是及時生成優(yōu)化了的決策，它的支撐技術(shù)包括專家系統(tǒng)（知識模型）、模擬系統(tǒng)（數(shù)學(xué)模型）和決策支持系統(tǒng)（從多方案中優(yōu)選或綜合，得出決策）。決策的表達(dá)形式可以是農(nóng)田實時處理圖或指令I(lǐng)C卡。ICS是具體的實施者。農(nóng)田精確種植體系中ICS種類具有測產(chǎn)功能的谷物聯(lián)合收獲機(jī)精密變量播種機(jī)精確變量施肥機(jī)精確變量噴藥機(jī)精確變量灌溉機(jī)具有測產(chǎn)功能的谷物聯(lián)合收獲機(jī)具有測產(chǎn)功能的谷物聯(lián)合收獲機(jī)測產(chǎn)原理傳統(tǒng)測產(chǎn)單產(chǎn)=總產(chǎn)重量/地塊畝數(shù)PA測產(chǎn) 單產(chǎn)=谷物流量-水分含量+損失量行駛速度*實際割幅測產(chǎn)收獲機(jī)系統(tǒng)組成行駛監(jiān)測系統(tǒng)產(chǎn)量實時監(jiān)測系統(tǒng)機(jī)載計算機(jī)系統(tǒng)實際位置和行駛軌跡監(jiān)測行駛速度監(jiān)測谷物流量監(jiān)測

谷物濕度監(jiān)測

谷物損失監(jiān)測割幅監(jiān)測田野之星其它專用軟件谷物聯(lián)合收獲機(jī)實時測量傳感系統(tǒng)GPS接收裝置DGPS接收裝置谷物濕度測量谷物密度測量體積流量測量損失測量轉(zhuǎn)向角度測量距離速度測量割幅測量谷物聯(lián)合收獲機(jī)傳感系統(tǒng)谷物流量監(jiān)測谷物濕度監(jiān)測谷物損失監(jiān)測割幅監(jiān)測光電式—英國RDS機(jī)械沖擊式—紐荷蘭TX—64γ射線式—麥賽福格森公司電容式電感式超聲波式?jīng)_擊式精確變量施肥機(jī)ICS和前3S及后3S的關(guān)系前3S（信息3S）集成的作用是及時采集田間信息，經(jīng)過信息處理形成小區(qū)情況分布圖，該圖應(yīng)能反映田間狀態(tài)（肥、水、病蟲、產(chǎn)量）的斑塊不均勻分布情況。后3S（智能3S）集成的作用是及時生成優(yōu)化了的決策，它的支撐技術(shù)包括專家系統(tǒng)（知識模型）、模擬系統(tǒng)（數(shù)學(xué)模型）和決策支持系統(tǒng)（從多方案中優(yōu)選或綜合，得出決策）。決策的表達(dá)形式可以是農(nóng)田實時處理圖或指令I(lǐng)C卡。ICS是具體的實施者。農(nóng)田精確種植體系中ICS種類具有測產(chǎn)功能的谷物聯(lián)合收獲機(jī)精密變量播種機(jī)精確變量施肥機(jī)精確變量噴藥機(jī)精確變量灌溉機(jī)具有測產(chǎn)功能的谷物聯(lián)合收獲機(jī)具有測產(chǎn)功能的谷物聯(lián)合收獲機(jī)測產(chǎn)原理傳統(tǒng)測產(chǎn)單產(chǎn)=總產(chǎn)重量/地塊畝數(shù)PA測產(chǎn) 單產(chǎn)=谷物流量-水分含量+損失量行駛速度*實際割幅測產(chǎn)收獲機(jī)系統(tǒng)組成行駛監(jiān)測系統(tǒng)產(chǎn)量實時監(jiān)測系統(tǒng)機(jī)載計算機(jī)系統(tǒng)實際位置和行駛軌跡監(jiān)測行駛速度監(jiān)測谷物流量監(jiān)測

谷物濕度監(jiān)測

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