精準農(nóng)業(yè)修改版

農(nóng)業(yè)自動化與信息化技術(shù)

AutomationandInformationinAgriculture羅玉成中國農(nóng)業(yè)機械與信息交融技術(shù)2021年1月農(nóng)機系統(tǒng)控制復(fù)雜性、動態(tài)性、可靠性執(zhí)行機構(gòu)控制運動、方向、順序動力系統(tǒng)控制轉(zhuǎn)速、馬力、過載操作系統(tǒng)控制操向、調(diào)理、魯棒機器形狀監(jiān)測檢測、顯示、報警、自動處置全球定位系統(tǒng)(GPS)是20世紀70年代由美國陸?？杖娊Y(jié)合研制的新一代空間衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)。其主要目的是為陸、海、空三大領(lǐng)域提供實時、全天候和全球性的導航效力，并用于情報搜集、核爆監(jiān)測和應(yīng)急通訊等一些軍事目的，是美國獨霸全球戰(zhàn)略的重要組成。經(jīng)過20余年的研討實驗，耗資300億美圓，到1994年3月，全球覆蓋率高達98%的24顆GPS衛(wèi)星星座己布設(shè)完成；中國北斗導航系統(tǒng)曾經(jīng)到達國際程度，曾經(jīng)運用于軍事，工業(yè)，農(nóng)業(yè)等現(xiàn)代化設(shè)備上。這項技術(shù)可以用來引導飛機、船舶、車輛以及個人，平安、準確地沿著選定的道路，準時到達目的地。全球定位系統(tǒng)的主要特點：(1)全天候；(2)全球覆蓋；(3)三維定速定時高精度；(4)快速省時高效率：(5)運用廣泛多功能。精準農(nóng)業(yè)的技術(shù)體系精準農(nóng)業(yè)是現(xiàn)代信息技術(shù)、生物技術(shù)、工程技術(shù)等一系列高新技術(shù)最新成就的根底上開展起來的一種重要的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)消費方式，其中心技術(shù)是地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)、遙感技術(shù)和計算機自動控制技術(shù)。精準農(nóng)業(yè)系統(tǒng)是一個綜合性很強的復(fù)雜系統(tǒng)，是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)低耗、高效、優(yōu)質(zhì)、平安的重要途徑。三、GPS在精準農(nóng)業(yè)中的運用利用GPS技術(shù)，配合遙感技術(shù)〔RS〕和地理信息系統(tǒng)〔GIS〕，可以做到監(jiān)測農(nóng)作物產(chǎn)量分布、土壤成分和性質(zhì)分布、做到合理施肥、播種和噴灑農(nóng)藥，節(jié)約費用、降低本錢、到達添加產(chǎn)量提高效益的目的。GPS與精準施肥

GPS為控制施肥提供空間定位和導航支持，基于GPS的變量施肥技術(shù)能根據(jù)不同地域、不同土壤類型、土壤中各種營養(yǎng)的盈虧情況、作物類別和產(chǎn)量程度，將微量元素與有機肥加以科學配方，做到有目的地科學施肥。GPS與精準灌溉準確灌溉既能滿足作物生長過程中對灌水時間、灌水量、灌水位置、灌水成分的準確要求，又能按照田間的每個操作單元的詳細條件，精細準確地調(diào)整農(nóng)業(yè)用水管理措施，最大限制地提高水的利用效率和利用率。在田間運用GPS土地參數(shù)采樣器采集植物生長的環(huán)境參數(shù)，如土壤濕度、地溫等，經(jīng)過GPS中心控制基站利用專家系統(tǒng)進展植物分析，可以調(diào)控植物生長環(huán)境，準確凋控節(jié)水灌溉系統(tǒng)。GPS與精準噴藥運用GPS監(jiān)測病蟲草害是預(yù)測預(yù)告的新手段，經(jīng)過GPS系統(tǒng)銜接高質(zhì)量視頻攝像系統(tǒng)拍攝分析圖像，可以搜集原始數(shù)據(jù)，監(jiān)測大田作物，得出田間病蟲草害分布大小位置，并可以經(jīng)過逐次拍攝確認害蟲的遷飛道路、種群數(shù)量和為害程度，以及病蟲草害開展方向及流行趨勢。如要對大面積農(nóng)田集中進展噴藥，那么可選擇裝有差分GPS(DGPS)的飛機。DGPS航空導航系統(tǒng)可以引導飛機從機場直接前往作業(yè)區(qū)，在已設(shè)計的航線和高度飛行噴灑藥物，假設(shè)飛機加滿藥物再次前往作業(yè)區(qū)時，系統(tǒng)還能讓飛機到達上次藥物噴灑停頓時的準確地點，以便確保既無反復(fù)噴灑又無脫漏區(qū)域。GPS與精準耕作將GPS,GIS和精細農(nóng)業(yè)、旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)相結(jié)合，開發(fā)精細農(nóng)業(yè)和田間實時導航監(jiān)控相結(jié)合的地理信息管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了田間車輛多目的監(jiān)控;建立農(nóng)業(yè)機械配備數(shù)據(jù)庫和查詢系統(tǒng)，可方便地進展100多種農(nóng)業(yè)機械配備數(shù)據(jù)的查詢、添加、刪除、保管等操作;經(jīng)過獲取車輛的實時信息，調(diào)取地圖中的信息，將田間動態(tài)的車輛信息與農(nóng)業(yè)機械配備相結(jié)合實現(xiàn)了信息的可交互性、可擴展性和通用性。準確種子工程和準確播種工程的有機結(jié)合，要求準確播種機具有播種均勻、精良播種、深淺一致，這樣準確播種技術(shù)既可節(jié)約大量種子，又能使作物在田間獲得最正確分布，從而提高作物對營養(yǎng)和太陽能的利用率。而利用準確收獲機械不但可以做到顆粒歸倉，同時也能根據(jù)一定規(guī)范，準確分級。插秧機市場2021年：水稻種植機械化程度要到達45％。全國插秧機的保有量需到達100萬臺以上，近期每年平均新增6-8萬臺，產(chǎn)品及配件總銷售額估計到達150億元。假設(shè)種植機械化程度到達70％，插秧機市場產(chǎn)品及配件總銷售額估計到達300億元。農(nóng)業(yè)機械導航及自動作業(yè)系統(tǒng)〞是由中國工程院羅錫文院士與福田雷沃重工共同研發(fā)的。該系統(tǒng)基于在歐美自動導航技術(shù)的根底上，結(jié)合國內(nèi)農(nóng)業(yè)消費的詳細情況，采用三維技術(shù)優(yōu)化設(shè)計，集全球衛(wèi)星定位、GPS自動導航、電控液壓自動轉(zhuǎn)向、作業(yè)機具自動升降、油門開度自動調(diào)理和緊急遙控熄火等多項自動化功能為一體，直線導航跟蹤精度小于5厘米，自動對行精度小于10厘米，轉(zhuǎn)向輪偏角控制精度小于1度，實現(xiàn)了遷延機自動控制精細播種、施肥、起壟、施藥等作業(yè)，大大提高了遷延機作業(yè)的規(guī)范化，從而實現(xiàn)了精準作業(yè)。羅錫文表示，這是我國初次真正在大田測試運用農(nóng)機導航及作業(yè)自動系統(tǒng)，表達了中國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械信息化、智能化、自動化程度。在今后的實踐消費運用中，還將繼續(xù)提高智能化程度，真正可以實現(xiàn)無人駕駛。批量消費后，在保證質(zhì)量和性能的前提下，價錢至少比美國的廉價1/3。目前，這套農(nóng)機導航及自動作業(yè)系統(tǒng)經(jīng)過多次的測試顯示，自動導航精度為5厘米，接近國際先進程度中國工程院院長周濟院士高度贊揚“農(nóng)業(yè)機械導航及自動作業(yè)〞從實際到實際的勝利轉(zhuǎn)化，并隨著中國“北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)〞網(wǎng)絡(luò)不斷開展完善，可以大幅降低本錢，有助于農(nóng)業(yè)機械導航及自動作業(yè)的推行及運用。周濟院士還充分一定了福田雷沃重工對中國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化做出的努力，并希望今后有更多的產(chǎn)學研結(jié)合的成果，促進國家農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的開展。據(jù)福田雷沃重工副總經(jīng)理王玉榮引見，農(nóng)機導航及作業(yè)自動系統(tǒng)是自主研發(fā)的成果，系統(tǒng)的運用真正表達了智能化和自動化程度，利于精準作業(yè)，減輕了勞動強度，并且可以實現(xiàn)夜間延續(xù)作業(yè)，特別是大地塊，作用明顯。經(jīng)過Zigbee的方式組建部分私域網(wǎng)，銜接本地的采集節(jié)點和控制節(jié)點；然后經(jīng)過智能網(wǎng)橋的GPRS銜接功能，實現(xiàn)和廣域網(wǎng)的互聯(lián)互通。第23頁種植型客戶處理方案農(nóng)業(yè)自動化設(shè)備到了改革階段美國，日本，荷蘭，德國，英國，農(nóng)業(yè)曾經(jīng)開展到2-3個農(nóng)民種500-3000畝地的地步，農(nóng)業(yè)機械曾經(jīng)開展到無人駕駛的地步；中國的農(nóng)業(yè)機械自動化開展必需有躍的開展才干趕得上那些興隆的國家。我們的這幾年的工業(yè)，電子業(yè)的追逐給無人駕駛農(nóng)業(yè)機械自動化打下了良好的根底，置信我們用5-10年的時間就可以追上及超越他們。農(nóng)業(yè)自動化建立的范圍無人駕駛遷延機，犁地，播種，插秧，施肥，除蟲，收割，烘干，裝袋，入庫。無人自動灌溉系統(tǒng)，無人自動溫濕度控制系統(tǒng)無人自動土壤分析系統(tǒng)建立農(nóng)業(yè)智能數(shù)據(jù)庫在強大的國家機器的支持下，建立科研機構(gòu)，由其承當農(nóng)機技術(shù)的研發(fā)、鑒定及其運用。任何時候都要深深的記住一點，科學技術(shù)永遠是第一消費力。農(nóng)業(yè)機械化要想不斷的開展、不斷的提高，不斷地向機械化、自動化、智能化，一步步的邁進，就必需在先進的科學技術(shù)推波助瀾下，一步步的向前開展，譬如：美國、日本等興隆國家，哪一個不是在政府的支持下建立科研機構(gòu)、研發(fā)中心，投入大量的人力、物力，用于科學技術(shù)的研討，實驗、鑒定，從而把研討成果一步步的轉(zhuǎn)化到消費實際中去，從而到達促進農(nóng)業(yè)機械化開展的目的溫室噴灌、苗床設(shè)備現(xiàn)代溫室控制系統(tǒng)8月7日，溫家寶總理在無錫就“感知中國〞的說話，掀起了傳感網(wǎng)的宏大浪潮。10月27日，工信部部長李毅中在<科技日報>撰文提出，啟動〞傳感網(wǎng)絡(luò)“的研發(fā)運用，并將其上升到〞戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)“的高度。11月3日，溫家寶總理在人民大會堂向首都科技界發(fā)表“讓科技引領(lǐng)中國可繼續(xù)開展〞的文章，指出：要著力突破傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)。12月27日，溫家寶總理在接受記者采訪時，再次把物聯(lián)網(wǎng)提到〞占領(lǐng)新型產(chǎn)業(yè)的制高點，決議國家未來“的高度。3月5日，溫家寶任務(wù)報告初次提及物聯(lián)網(wǎng)：特別指出要大力培育戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。要加快物聯(lián)網(wǎng)的研發(fā)運用。4月9日，工業(yè)和信息化部部長李毅中出席2021年經(jīng)貿(mào)情勢報告會時表示，要大力開展3G、物聯(lián)網(wǎng)等新興產(chǎn)業(yè)，同時，也要提高警惕，不能受制于人。政策大事記第32頁主要技術(shù)內(nèi)容關(guān)鍵環(huán)節(jié)機械化技術(shù)需求進一步擴展主要是糧食作物全程機械化技術(shù)和經(jīng)濟作物關(guān)鍵環(huán)節(jié)機械化技術(shù)。在小麥根本實現(xiàn)全程機械化的根底上,糧食機械化技術(shù)需求將主要表如今:水稻消費工廠化育秧技術(shù)、高速插秧技術(shù)、半喂入水稻結(jié)合收割技術(shù),順應(yīng)多個地域、不同行距的玉米結(jié)合收割技術(shù)。經(jīng)濟作物機械化技術(shù)需求主要集中在種植、管理和收獲等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。如:棉花機械化播種或移栽、采摘,薯類、鱗莖類作物的種植和收獲機械,油料作物和糖類作物播種、收獲機械化技術(shù)。黑龍江“北大倉〞糧田萬頃，噴灑農(nóng)藥的飛機從低空擦過；江蘇太湖之濱，現(xiàn)代化養(yǎng)殖基地，監(jiān)控屏幕上，8個區(qū)域的水質(zhì)情況同時呈現(xiàn)，水產(chǎn)醫(yī)院及時診治蝦蟹病情；四川涼山，壩子里老水牛躑躅前行，趕牛的小伙兩腿淤泥……這是我國農(nóng)業(yè)開展現(xiàn)狀的真實寫照。先進與落后，集約與粗放，開放與閉塞，甚至幸福與煎熬，同時呈如今鄉(xiāng)村大地。他熟習這樣的畫面嗎？農(nóng)機作業(yè)自動監(jiān)控復(fù)雜性、動態(tài)性、可靠性作業(yè)工況監(jiān)控速度、溫度、負荷、作業(yè)量作業(yè)質(zhì)量監(jiān)測精度、損失、重漏動力能耗監(jiān)測輸出、燃油、電耗作業(yè)效率監(jiān)測幅寬、處置量平安失效監(jiān)控發(fā)動機、任務(wù)部件、易損、光滑、防護部位農(nóng)機系統(tǒng)控制復(fù)雜性、動態(tài)性、可靠性執(zhí)行機構(gòu)控制運動、方向、順序動力系統(tǒng)控制轉(zhuǎn)速、馬力、過載操作系統(tǒng)控制操向、調(diào)理、魯棒機器形狀監(jiān)測檢測、顯示、報警、自動處置設(shè)備環(huán)境系統(tǒng)監(jiān)控集約化、高度依賴人工氣候、敏感環(huán)境參數(shù)監(jiān)測溫濕度、氣體濃度、營養(yǎng)環(huán)境調(diào)控光、溫、水、氣、肥消費系統(tǒng)控制栽植、管理、摘收、飼喂、廢棄物處置二、農(nóng)業(yè)消費過程自動化

自動化機器或安裝在無人干涉的情況下按規(guī)定的程序或指令自動進展操作或控制的過程，其目的是“穩(wěn)，準，快〞。消費過程自動化消費系統(tǒng)自動化智能化---農(nóng)業(yè)機器人技術(shù)三、農(nóng)業(yè)信息技術(shù)信息技術(shù)有關(guān)數(shù)據(jù)與信息的運用技術(shù)。其內(nèi)容包括：數(shù)據(jù)與信息的采集、表示、處置、平安、傳輸、交換、顯現(xiàn)、管理、組織、存儲、檢索等。農(nóng)業(yè)信息技術(shù)鄉(xiāng)村信息化四、精細農(nóng)業(yè)系統(tǒng)集成

機械化、自動化、智能化、信息化空間信息空間定位與自動行駛實時變量作業(yè)無人系統(tǒng)AutonomousSystems智能系統(tǒng)IntelligentSystems輔助駕駛Operator-Assist20002000+x2000+2x農(nóng)機駕駛系統(tǒng)開展輔助轉(zhuǎn)向TurningAssistance多機組協(xié)同Multi-vehiclecooperation記錄-重放Record-Playback遠程支配系統(tǒng)Tele-operatedSystems功能擴展HumanFunctionAugmentation全自動導航FullyAutonomous準確導向PrecisionGuidance非接觸式作物探測Non-ContactCropDetection對行系統(tǒng)SwathTrackingSystemsPurposeProvidetheoperatorwithguidancecuesformanualsteeringofthevehicleComponentsLocalizationsensorGPSVehicleControllerPrecisionfarmingsystemforcropyieldmappingwithintegrateduser-interfaceStand-alonesystemforguidancefunctionUser-InterfaceforPositionControlGraphicalDisplayAudibleTonesLightBars平行跟蹤ParallelTrackingSystems動態(tài)精度DynamicAccuracy農(nóng)機導航行走速度犁地：旋耕:2-7km/hr鑿式犁:5-10km/hr割草:5-10km/hr噴霧:3-7km/hr施肥施藥:5-11km/hr操向精度普通精度:12-40cm

(適宜耕地)較好精度:4-12cm

(適宜施肥施藥)高精度:2-4cm

(適宜播種、中耕、收獲)自動駕駛定位系統(tǒng)平行跟蹤輔助支配基于GPS基于傳感自動導航準確農(nóng)業(yè)的技術(shù)系統(tǒng)關(guān)系圖計算機控制器GPSGISRSS實時傳感器變量執(zhí)行設(shè)備面向地方鄉(xiāng)村經(jīng)濟開展，多學科團隊協(xié)力推進

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)運用廣域、自組織、高可靠性、節(jié)能短程通訊與遠程通訊相結(jié)合：Zigbee,Bluetooth,WirelessLAN,GSM->GPRS->3G固定終端與挪動終端相結(jié)合：點與面基于GPRS的大田監(jiān)測系統(tǒng)、基于TD-SCDMA的農(nóng)情監(jiān)測及災(zāi)禍預(yù)警系統(tǒng)、基于GPRS的設(shè)備農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)運用電化學離子敏傳感器：土壤N、P、K,重金屬含量快速檢測...生物傳感器：禽流感快速檢測、高致性細菌…氣敏傳感器：食品質(zhì)量、氣體污染、排放監(jiān)測…生物傳感器

各種先進農(nóng)用傳感器作物苗情傳感器研討開發(fā)作物長勢診斷儀作物冠層信息獲取安裝重點實驗室研討進展：

各種先進農(nóng)用傳感器

各種先進農(nóng)用傳感器土壤傳感器研討開發(fā)機載式農(nóng)田土壤水分/壓實/電導率丈量安裝便攜式電導