从农业机械化到农业信息化自动化与智能化

从农业机械化到农业信息化自动化与智能化第1页/共198页第2页/共198页农业机械化的成就农业机械化是人类20世纪取得的最重要的工程技术成就之一农业机械化使农业用工减少、成本下降、效率提高、抗灾能力增强，极大提高了农产品的生产能力第3页/共198页农业机械化的局限性能源消耗增加、物质（机器、化学品等）投入的边际效益下降、环境受到影响由于机械固有的局限性，作业的质量和范围受到限制农业机械化并未改变以经验为基础的传统农业管理方式第4页/共198页

精确农业的发展使农业从以建立在经验基础上的粗放管理走向以现代科学技术为基础的精确定量管理第5页/共198页1精确农业的基本思想与技术体系

基于信息和知识管理好复杂的农业系统；

由经验型、定性化为主的粗放型农业向知识型、精细化管理的现代农业发展方式转变；

基于差异性信息实施精细农作管理。第6页/共198页什么是精确定农业？精确农业不仅是一种技术体系，更重要的是，它本身是一种农业的哲学理念和战略思想精确农业的目标：最合理地利用农业生产资源和保护生态环境精确农业的思想依据：农业生产条件的空间差异性精确农业的作业方式:据作物个体或小群体的需要进行作业精确农业的技术支撑：现代电子技术、计算机技术等高新技术,是信息技术和人工智能技术在大农业中的宏观和微观应用第7页/共198页精细农业实践的5条规则

:

按正确的时间 以正确的数量 在正确的地点 用正确的方式正确利用投入（营养、水、劳动、机器、技术、成本等）实施基于空间与时间差异性的农业生产系统科学管理！第8页/共198页精确农业的基本思想经济要求法律要求环境要求减少投入车辆定位系统地理信息系统农机控制与监视优化控制系统精确农业系统管理信息系统地理信息系统决策支持系统作物栽培模型田间历史数据经营效率改善较少环境投入较少废弃物较高利润第9页/共198页精确农业的核心技术

一个完整的精确农业体系应包括信息的采集、信息的处理、决策的生成及决策的执行等系统。其核心技术可概括为“7S”。

第10页/共198页精确农业的核心技术

一个完整的精确农业体系应包括信息的采集、信息的处理、决策的生成及决策的执行等系统。其核心技术可概括为“7S”。

第11页/共198页“7S”-精确农业的核心技术GIS—GeographicalInformationSystem(地理信息系统)GPS—GlobalPositioningSystem（全球定位系统）或GNSS—GlobalNavigationSatelliteSystem（全球导航卫星系统）

RS（或RSS）—RemoteSensingSystem（遥感系统）SS—SimulationSystem（模拟系统）ES—ExpertSystem（专家系统）DSS—DecisionSupportSystem（决策支持系统）ICS—IntelligenceControlSystem（智能控制系统）第12页/共198页大田精确种植技术体系GIS:GeographicalInformationSystem,地理信息系统;GPS:GlodalPositioningSystem,全球定位系统;RSS:RemoteSensingSystem,遥感系统;SS:SimulationSystem,模拟系统;ES:ExpertSystem,专家系统;DSS:DecisionSupportSystem,决策支持系统;ICS:IntelligenceControlSystem,智能控制系统;自动信息采集GPSGISRS传感技术前3S集成田间状态图人工采集ESSSDSS后

3S集成决策生成指令生成决策实施农田对策图作业指令集

ICS

农机明白纸常规农机第13页/共198页GNSS—定位与导航第14页/共198页GIS—分析处理田间数据第15页/共198页RS—获取农业生产信息第16页/共198页ES—解决农业生产问题第17页/共198页SS—分析作物需求第18页/共198页储存物质结构物质茎根叶面积转化比例光合作用维持生长光照生理辐射土壤水分蒸腾水分存在水分胁迫作物模型排水蒸发降水第19页/共198页DSS—帮助人们进行农业生产决策用户

人机接口

问题处理系统(PPS)模型库管理系统方法库管理系统方法库数据库管理系统知识库管理系统模型库数据库知识库第20页/共198页ICS—决策实施第21页/共198页ICS和前3S及后3S的关系前3S（信息3S）集成的作用是及时采集田间信息，经过信息处理形成小区情况分布图，该图应能反映田间状态（肥、水、病虫、产量）的斑块不均匀分布情况。后3S（智能3S）集成的作用是及时生成优化了的决策，它的支撑技术包括专家系统（知识模型）、模拟系统（数学模型）和决策支持系统（从多方案中优选或综合，得出决策）。决策的表达形式可以是农田实时处理图或指令IC卡。ICS是具体的实施者。第22页/共198页第23页/共198页第24页/共198页农田精确种植体系中ICS种类具有测产功能的谷物联合收获机精密变量播种机精确变量施肥机精确变量喷药机精确变量灌溉机第25页/共198页第26页/共198页第27页/共198页具有测产功能的谷物联合收获机第28页/共198页第29页/共198页具有测产功能的谷物联合收获机第30页/共198页第31页/共198页具有测产功能的谷物联合收获机测产原理传统测产单产=总产重量/地块亩数PA测产 单产=谷物流量-水分含量+损失量行驶速度*实际割幅第32页/共198页ICS和前3S及后3S的关系前3S（信息3S）集成的作用是及时采集田间信息，经过信息处理形成小区情况分布图，该图应能反映田间状态（肥、水、病虫、产量）的斑块不均匀分布情况。后3S（智能3S）集成的作用是及时生成优化了的决策，它的支撑技术包括专家系统（知识模型）、模拟系统（数学模型）和决策支持系统（从多方案中优选或综合，得出决策）。决策的表达形式可以是农田实时处理图或指令IC卡。ICS是具体的实施者。第33页/共198页第34页/共198页第35页/共198页农田精确种植体系中ICS种类具有测产功能的谷物联合收获机精密变量播种机精确变量施肥机精确变量喷药机精确变量灌溉机第36页/共198页第37页/共198页第38页/共198页具有测产功能的谷物联合收获机第39页/共198页第40页/共198页具有测产功能的谷物联合收获机测产原理传统测产单产=总产重量/地块亩数PA测产 单产=谷物流量-水分含量+损失量行驶速度*实际割幅第41页/共198页第42页/共198页ICS和前3S及后3S的关系前3S（信息3S）集成的作用是及时采集田间信息，经过信息处理形成小区情况分布图，该图应能反映田间状态（肥、水、病虫、产量）的斑块不均匀分布情况。后3S（智能3S）集成的作用是及时生成优化了的决策，它的支撑技术包括专家系统（知识模型）、模拟系统（数学模型）和决策支持系统（从多方案中优选或综合，得出决策）。决策的表达形式可以是农田实时处理图或指令IC卡。ICS是具体的实施者。第43页/共198页第44页/共198页第45页/共198页农田精确种植体系中ICS种类具有测产功能的谷物联合收获机精密变量播种机精确变量施肥机精确变量喷药机精确变量灌溉机第46页/共198页第47页/共198页第48页/共198页具有测产功能的谷物联合收获机第49页/共198页第50页/共198页具有测产功能的谷物联合收获机测产原理传统测产单产=总产重量/地块亩数PA测产 单产=谷物流量-水分含量+损失量行驶速度*实际割幅第51页/共198页第52页/共198页测产收获机系统组成行驶监测系统产量实时监测系统机载计算机系统实际位置和行驶轨迹监测行驶速度监测谷物流量监测

谷物湿度监测

谷物损失监测割幅监测田野之星其它专用软件第53页/共198页ICS和前3S及后3S的关系前3S（信息3S）集成的作用是及时采集田间信息，经过信息处理形成小区情况分布图，该图应能反映田间状态（肥、水、病虫、产量）的斑块不均匀分布情况。后3S（智能3S）集成的作用是及时生成优化了的决策，它的支撑技术包括专家系统（知识模型）、模拟系统（数学模型）和决策支持系统（从多方案中优选或综合，得出决策）。决策的表达形式可以是农田实时处理图或指令IC卡。ICS是具体的实施者。第54页/共198页第55页/共198页第56页/共198页农田精确种植体系中ICS种类具有测产功能的谷物联合收获机精密变量播种机精确变量施肥机精确变量喷药机精确变量灌溉机第57页/共198页第58页/共198页第59页/共198页具有测产功能的谷物联合收获机第60页/共198页第61页/共198页具有测产功能的谷物联合收获机测产原理传统测产单产=总产重量/地块亩数PA测产 单产=谷物流量-水分含量+损失量行驶速度*实际割幅第62页/共198页第63页/共198页测产收获机系统组成行驶监测系统产量实时监测系统机载计算机系统实际位置和行驶轨迹监测行驶速度监测谷物流量监测

谷物湿度监测

谷物损失监测割幅监测田野之星其它专用软件第64页/共198页第65页/共198页ICS和前3S及后3S的关系前3S（信息3S）集成的作用是及时采集田间信息，经过信息处理形成小区情况分布图，该图应能反映田间状态（肥、水、病虫、产量）的斑块不均匀分布情况。后3S（智能3S）集成的作用是及时生成优化了的决策，它的支撑技术包括专家系统（知识模型）、模拟系统（数学模型）和决策支持系统（从多方案中优选或综合，得出决策）。决策的表达形式可以是农田实时处理图或指令IC卡。ICS是具体的实施者。第66页/共198页第67页/共198页第68页/共198页农田精确种植体系中ICS种类具有测产功能的谷物联合收获机精密变量播种机精确变量施肥机精确变量喷药机精确变量灌溉机第69页/共198页第70页/共198页第71页/共198页具有测产功能的谷物联合收获机第72页/共198页第73页/共198页具有测产功能的谷物联合收获机测产原理传统测产单产=总产重量/地块亩数PA测产 单产=谷物流量-水分含量+损失量行驶速度*实际割幅第74页/共198页第75页/共198页测产收获机系统组成行驶监测系统产量实时监测系统机载计算机系统实际位置和行驶轨迹监测行驶速度监测谷物流量监测

谷物湿度监测

谷物损失监测割幅监测田野之星其它专用软件第76页/共198页第77页/共198页谷物联合收获机实时测量传感系统GPS接收装置DGPS接收装置谷物湿度测量谷物密度测量体积流量测量损失测量转向角度测量距离速度测量割幅测量第78页/共198页ICS和前3S及后3S的关系前3S（信息3S）集成的作用是及时采集田间信息，经过信息处理形成小区情况分布图，该图应能反映田间状态（肥、水、病虫、产量）的斑块不均匀分布情况。后3S（智能3S）集成的作用是及时生成优化了的决策，它的支撑技术包括专家系统（知识模型）、模拟系统（数学模型）和决策支持系统（从多方案中优选或综合，得出决策）。决策的表达形式可以是农田实时处理图或指令IC卡。ICS是具体的实施者。第79页/共198页第80页/共198页第81页/共198页农田精确种植体系中ICS种类具有测产功能的谷物联合收获机精密变量播种机精确变量施肥机精确变量喷药机精确变量灌溉机第82页/共198页第83页/共198页第84页/共198页具有测产功能的谷物联合收获机第85页/共198页第86页/共198页具有测产功能的谷物联合收获机测产原理传统测产单产=总产重量/地块亩数PA测产 单产=谷物流量-水分含量+损失量行驶速度*实际割幅第87页/共198页第88页/共198页测产收获机系统组成行驶监测系统产量实时监测系统机载计算机系统实际位置和行驶轨迹监测行驶速度监测谷物流量监测

谷物湿度监测

谷物损失监测割幅监测田野之星其它专用软件第89页/共198页第90页/共198页谷物联合收获机实时测量传感系统GPS接收装置DGPS接收装置谷物湿度测量谷物密度测量体积流量测量损失测量转向角度测量距离速度测量割幅测量第91页/共198页谷物联合收获机传感系统谷物流量监测谷物湿度监测谷物损失监测割幅监测光电式—英国RDS机械冲击式—纽荷兰TX—64γ射线式—麦赛福格森公司电容式电感式超声波式冲击式第92页/共198页ICS和前3S及后3S的关系前3S（信息3S）集成的作用是及时采集田间信息，经过信息处理形成小区情况分布图，该图应能反映田间状态（肥、水、病虫、产量）的斑块不均匀分布情况。后3S（智能3S）集成的作用是及时生成优化了的决策，它的支撑技术包括专家系统（知识模型）、模拟系统（数学模型）和决策支持系统（从多方案中优选或综合，得出决策）。决策的表达形式可以是农田实时处理图或指令IC卡。ICS是具体的实施者。第93页/共198页第94页/共198页第95页/共198页农田精确种植体系中ICS种类具有测产功能的谷物联合收获机精密变量播种机精确变量施肥机精确变量喷药机精确变量灌溉机第96页/共198页第97页/共198页第98页/共198页具有测产功能的谷物联合收获机第99页/共198页第100页/共198页具有测产功能的谷物联合收获机测产原理传统测产单产=总产重量/地块亩数PA测产 单产=谷物流量-水分含量+损失量行驶速度*实际割幅第101页/共198页第102页/共198页测产收获机系统组成行驶监测系统产量实时监测系统机载计算机系统实际位置和行驶轨迹监测行驶速度监测谷物流量监测

谷物湿度监测

谷物损失监测割幅监测田野之星其它专用软件第103页/共198页第104页/共198页谷物联合收获机实时测量传感系统GPS接收装置DGPS接收装置谷物湿度测量谷物密度测量体积流量测量损失测量转向角度测量距离速度测量割幅测量第105页/共198页谷物联合收获机传感系统谷物流量监测谷物湿度监测谷物损失监测割幅监测光电式—英国RDS机械冲击式—纽荷兰TX—64γ射线式—麦赛福格森公司电容式电感式超声波式冲击式第106页/共198页精确变量施肥机第107页/共198页ICS和前3S及后3S的关系前3S（信息3S）集成的作用是及时采集田间信息，经过信息处理形成小区情况分布图，该图应能反映田间状态（肥、水、病虫、产量）的斑块不均匀分布情况。后3S（智能3S）集成的作用是及时生成优化了的决策，它的支撑技术包括专家系统（知识模型）、模拟系统（数学模型）和决策支持系统（从多方案中优选或综合，得出决策）。决策的表达形式可以是农田实时处理图或指令IC卡。ICS是具体的实施者。第108页/共198页第109页/共198页第110页/共198页农田精确种植体系中ICS种类具有测产功能的谷物联合收获机精密变量播种机精确变量施肥机精确变量喷药机精确变量灌溉机第111页/共198页第112页/共198页第113页/共198页具有测产功能的谷物联合收获机第114页/共198页第115页/共198页具有测产功能的谷物联合收获机测产原理传统测产单产=总产重量/地块亩数PA测产 单产=谷物流量-水分含量+损失量行驶速度*实际割幅第116页/共198页第117页/共198页测产收获机系统组成行驶监测系统产量实时监测系统机载计算机系统实际位置和行驶轨迹监测行驶速度监测谷物流量监测

谷物湿度监测

谷物损失监测割幅监测田野之星其它专用软件第118页/共198页第119页/共198页谷物联合收获机实时测量传感系统GPS接收装置DGPS接收装置谷物湿度测量谷物密度测量体积流量测量损失测量转向角度测量距离速度测量割幅测量第120页/共198页谷物联合收获机传感系统谷物流量监测谷物湿度监测谷物损失监测割幅监测光电式—英国RDS机械冲击式—纽荷兰TX—64γ射线式—麦赛福格森公司电容式电感式超声波式冲击式第121页/共198页精确变量施肥机第122页/共198页第123页/共198页ICS和前3S及后3S的关系前3S（信息3S）集成的作用是及时采集田间信息，经过信息处理形成小区情况分布图，该图应能反映田间状态（肥、水、病虫、产量）的斑块不均匀分布情况。后3S（智能3S）集成的作用是及时生成优化了的决策，它的支撑技术包括专家系统（知识模型）、模拟系统（数学模型）和决策支持系统（从多方案中优选或综合，得出决策）。决策的表达形式可以是农田实时处理图或指令IC卡。ICS是具体的实施者。第124页/共198页第125页/共198页第126页/共198页农田精确种植体系中ICS种类具有测产功能的谷物联合收获机精密变量播种机精确变量施肥机精确变量喷药机精确变量灌溉机第127页/共198页第128页/共198页第129页/共198页具有测产功能的谷物联合收获机第130页/共198页第131页/共198页具有测产功能的谷物联合收获机测产原理传统测产单产=总产重量/地块亩数PA测产 单产=谷物流量-水分含量+损失量行驶速度*实际割幅第132页/共198页第133页/共198页测产收获机系统组成行驶监测系统产量实时监测系统机载计算机系统实际位置和行驶轨迹监测行驶速度监测谷物流量监测

谷物湿度监测

谷物损失监测割幅监测田野之星其它专用软件第134页/共198页第135页/共198页谷物联合收获机实时测量传感系统GPS接收装置DGPS接收装置谷物湿度测量谷物密度测量体积流量测量损失测量转向角度测量距离速度测量割幅测量第136页/共198页谷物联合收获机传感系统谷物流量监测谷物湿度监测谷物损失监测割幅监测光电式—英国RDS机械冲击式—纽荷兰TX—64γ射线式—麦赛福格森公司电容式电感式超声波式冲击式第137页/共198页精确变量施肥机第138页/共198页第139页/共198页精确变量施肥机第140页/共198页ICS和前3S及后3S的关系前3S（信息3S）集成的作用是及时采集田间信息，经过信息处理形成小区情况分布图，该图应能反映田间状态（肥、水、病虫、产量）的斑块不均匀分布情况。后3S（智能3S）集成的作用是及时生成优化了的决策，它的支撑技术包括专家系统（知识模型）、模拟系统（数学模型）和决策支持系统（从多方案中优选或综合，得出决策）。决策的表达形式可以是农田实时处理图或指令IC卡。ICS是具体的实施者。第141页/共198页第142页/共198页第143页/共198页农田精确种植体系中ICS种类具有测产功能的谷物联合收获机精密变量播种机精确变量施肥机精确变量喷药机精确变量灌溉机第144页/共198页第145页/共198页第146页/共198页具有测产功能的谷物联合收获机第147页/共198页第148页/共198页具有测产功能的谷物联合收获机测产原理传统测产单产=总产重量/地块亩数PA测产 单产=谷物流量-水分含量+损失量行驶速度*实际割幅第149页/共198页第150页/共198页测产收获机系统组成行驶监测系统产量实时监测系统机载计算机系统实际位置和行驶轨迹监测行驶速度监测谷物流量监测

谷物湿度监测

谷物损失监测割幅监测田野之星其它专用软件第151页/共198页第152页/共198页谷物联合收获机实时测量传感系统GPS接收装置DGPS接收装置谷物湿度测量谷物密度测量体积流量测量损失测量转向角度测量距离速度测量割幅测量第153页/共198页谷物联合收获机传感系统谷物流量监测谷物湿度监测谷物损失监测割幅监测光电式—英国RDS机械冲击式—纽荷兰TX—64γ射线式—麦赛福格森公司电容式电感式超声波式冲击式第154页/共198页精确变量施肥机第155页/共198页第156页/共198页精确变量施肥机第157页/共198页精确变量喷药机第158页/共198页ICS和前3S及后3S的关系前3S（信息3S）集成的作用是及时采集田间信息，经过信息处理形成小区情况分布图，该图应能反映田间状态（肥、水、病虫、产量）的斑块不均匀分布情况。后3S（智能3S）集成的作用是及时生成优化了的决策，它的支撑技术包括专家系统（知识模型）、模拟系统（数学模型）和决策支持系统（从多方案中优选或综合，得出决策）。决策的表达形式可以是农田实时处理图或指令IC卡。ICS是具体的实施者。第159页/共198页第160页/共198页第161页/共198页农田精确种植体系中ICS种类具有测产功能的谷物联合收获机精密变量播种机精确变量施肥机精确变量喷药机精确变量灌溉机第162页/共198页第163页/共198页第164页/共198页具有测产功能的谷物联合收获机第165页/共198页第166页/共198页具有测产功能的谷物联合收获机测产原理传统测产单产=总产重量/地块亩数PA测产 单产=谷物流量-水分含量+损失量行驶速度*实际割幅第167页/共198页第168页/共198页测产收获机系统组成行驶监测系统产量实时监测系统机载计算机系统实际位置和行驶轨迹监测行驶速度监测谷物流量监测

谷物湿度监测

谷物损失监测割幅监测田野之星其它专用软件第169页/共198页第170页/共198页谷物联合收获机实时测量传感系统GPS接收装置DGPS接收装置谷物湿度测量谷物密度测量体积流量测量损失测量转向角度测量距离速度测量割幅测量第171页/共198页谷物联合收获机传感系统谷物流量监测谷物湿度监测谷物损失监测割幅监测光电式—英国RDS机械冲击式—纽荷兰TX—64γ射线式—麦赛福格森公司电容式电感式超声波式冲击式第172页/共19