精准农业修改版

农业自动化与信息化技术

AutomationandInformationinAgriculture罗玉成中国农业机械与信息交融技术2021年1月农机系统控制复杂性、动态性、可靠性执行机构控制运动、方向、顺序动力系统控制转速、马力、过载操作系统控制操向、调理、鲁棒机器形状监测检测、显示、报警、自动处置全球定位系统(GPS)是20世纪70年代由美国陆海空三军结合研制的新一代空间卫星导航定位系统。其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航效力，并用于情报搜集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，是美国独霸全球战略的重要组成。经过20余年的研讨实验，耗资300亿美圆，到1994年3月，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成；中国北斗导航系统曾经到达国际程度，曾经运用于军事，工业，农业等现代化设备上。这项技术可以用来引导飞机、船舶、车辆以及个人，平安、准确地沿着选定的道路，准时到达目的地。全球定位系统的主要特点：(1)全天候；(2)全球覆盖；(3)三维定速定时高精度；(4)快速省时高效率：(5)运用广泛多功能。精准农业的技术体系精准农业是现代信息技术、生物技术、工程技术等一系列高新技术最新成就的根底上开展起来的一种重要的现代农业消费方式，其中心技术是地理信息系统、全球定位系统、遥感技术和计算机自动控制技术。精准农业系统是一个综合性很强的复杂系统，是实现农业低耗、高效、优质、平安的重要途径。三、GPS在精准农业中的运用利用GPS技术，配合遥感技术〔RS〕和地理信息系统〔GIS〕，可以做到监测农作物产量分布、土壤成分和性质分布、做到合理施肥、播种和喷洒农药，节约费用、降低本钱、到达添加产量提高效益的目的。GPS与精准施肥

GPS为控制施肥提供空间定位和导航支持，基于GPS的变量施肥技术能根据不同地域、不同土壤类型、土壤中各种营养的盈亏情况、作物类别和产量程度，将微量元素与有机肥加以科学配方，做到有目的地科学施肥。GPS与精准灌溉准确灌溉既能满足作物生长过程中对灌水时间、灌水量、灌水位置、灌水成分的准确要求，又能按照田间的每个操作单元的详细条件，精细准确地调整农业用水管理措施，最大限制地提高水的利用效率和利用率。在田间运用GPS土地参数采样器采集植物生长的环境参数，如土壤湿度、地温等，经过GPS中心控制基站利用专家系统进展植物分析，可以调控植物生长环境，准确凋控节水灌溉系统。GPS与精准喷药运用GPS监测病虫草害是预测预告的新手段，经过GPS系统衔接高质量视频摄像系统拍摄分析图像，可以搜集原始数据，监测大田作物，得出田间病虫草害分布大小位置，并可以经过逐次拍摄确认害虫的迁飞道路、种群数量和为害程度，以及病虫草害开展方向及流行趋势。如要对大面积农田集中进展喷药，那么可选择装有差分GPS(DGPS)的飞机。DGPS航空导航系统可以引导飞机从机场直接前往作业区，在已设计的航线和高度飞行喷洒药物，假设飞机加满药物再次前往作业区时，系统还能让飞机到达上次药物喷洒停顿时的准确地点，以便确保既无反复喷洒又无脱漏区域。GPS与精准耕作将GPS,GIS和精细农业、旱作节水农业相结合，开发精细农业和田间实时导航监控相结合的地理信息管理系统，实现了田间车辆多目的监控;建立农业机械配备数据库和查询系统，可方便地进展100多种农业机械配备数据的查询、添加、删除、保管等操作;经过获取车辆的实时信息，调取地图中的信息，将田间动态的车辆信息与农业机械配备相结合实现了信息的可交互性、可扩展性和通用性。准确种子工程和准确播种工程的有机结合，要求准确播种机具有播种均匀、精良播种、深浅一致，这样准确播种技术既可节约大量种子，又能使作物在田间获得最正确分布，从而提高作物对营养和太阳能的利用率。而利用准确收获机械不但可以做到颗粒归仓，同时也能根据一定规范，准确分级。插秧机市场2021年：水稻种植机械化程度要到达45％。全国插秧机的保有量需到达100万台以上，近期每年平均新增6-8万台，产品及配件总销售额估计到达150亿元。假设种植机械化程度到达70％，插秧机市场产品及配件总销售额估计到达300亿元。农业机械导航及自动作业系统〞是由中国工程院罗锡文院士与福田雷沃重工共同研发的。该系统基于在欧美自动导航技术的根底上，结合国内农业消费的详细情况，采用三维技术优化设计，集全球卫星定位、GPS自动导航、电控液压自动转向、作业机具自动升降、油门开度自动调理和紧急遥控熄火等多项自动化功能为一体，直线导航跟踪精度小于5厘米，自动对行精度小于10厘米，转向轮偏角控制精度小于1度，实现了迁延机自动控制精细播种、施肥、起垄、施药等作业，大大提高了迁延机作业的规范化，从而实现了精准作业。罗锡文表示，这是我国初次真正在大田测试运用农机导航及作业自动系统，表达了中国现代农业机械信息化、智能化、自动化程度。在今后的实践消费运用中，还将继续提高智能化程度，真正可以实现无人驾驶。批量消费后，在保证质量和性能的前提下，价钱至少比美国的廉价1/3。目前，这套农机导航及自动作业系统经过多次的测试显示，自动导航精度为5厘米，接近国际先进程度中国工程院院长周济院士高度赞扬“农业机械导航及自动作业〞从实际到实际的胜利转化，并随着中国“北斗卫星导航系统〞网络不断开展完善，可以大幅降低本钱，有助于农业机械导航及自动作业的推行及运用。周济院士还充分一定了福田雷沃重工对中国农业现代化做出的努力，并希望今后有更多的产学研结合的成果，促进国家农业现代化的开展。据福田雷沃重工副总经理王玉荣引见，农机导航及作业自动系统是自主研发的成果，系统的运用真正表达了智能化和自动化程度，利于精准作业，减轻了劳动强度，并且可以实现夜间延续作业，特别是大地块，作用明显。经过Zigbee的方式组建部分私域网，衔接本地的采集节点和控制节点；然后经过智能网桥的GPRS衔接功能，实现和广域网的互联互通。第23页种植型客户处理方案农业自动化设备到了改革阶段美国，日本，荷兰，德国，英国，农业曾经开展到2-3个农民种500-3000亩地的地步，农业机械曾经开展到无人驾驶的地步；中国的农业机械自动化开展必需有跃的开展才干赶得上那些兴隆的国家。我们的这几年的工业，电子业的追逐给无人驾驶农业机械自动化打下了良好的根底，置信我们用5-10年的时间就可以追上及超越他们。农业自动化建立的范围无人驾驶迁延机，犁地，播种，插秧，施肥，除虫，收割，烘干，装袋，入库。无人自动灌溉系统，无人自动温湿度控制系统无人自动土壤分析系统建立农业智能数据库在强大的国家机器的支持下，建立科研机构，由其承当农机技术的研发、鉴定及其运用。任何时候都要深深的记住一点，科学技术永远是第一消费力。农业机械化要想不断的开展、不断的提高，不断地向机械化、自动化、智能化，一步步的迈进，就必需在先进的科学技术推波助澜下，一步步的向前开展，譬如：美国、日本等兴隆国家，哪一个不是在政府的支持下建立科研机构、研发中心，投入大量的人力、物力，用于科学技术的研讨，实验、鉴定，从而把研讨成果一步步的转化到消费实际中去，从而到达促进农业机械化开展的目的温室喷灌、苗床设备现代温室控制系统8月7日，温家宝总理在无锡就“感知中国〞的说话，掀起了传感网的宏大浪潮。10月27日，工信部部长李毅中在<科技日报>撰文提出，启动〞传感网络“的研发运用，并将其上升到〞战略性新兴产业“的高度。11月3日，温家宝总理在人民大会堂向首都科技界发表“让科技引领中国可继续开展〞的文章，指出：要着力突破传感网、物联网关键技术。12月27日，温家宝总理在接受记者采访时，再次把物联网提到〞占领新型产业的制高点，决议国家未来“的高度。3月5日，温家宝任务报告初次提及物联网：特别指出要大力培育战略性新兴产业。要加快物联网的研发运用。4月9日，工业和信息化部部长李毅中出席2021年经贸情势报告会时表示，要大力开展3G、物联网等新兴产业，同时，也要提高警惕，不能受制于人。政策大事记第32页主要技术内容关键环节机械化技术需求进一步扩展主要是粮食作物全程机械化技术和经济作物关键环节机械化技术。在小麦根本实现全程机械化的根底上,粮食机械化技术需求将主要表如今:水稻消费工厂化育秧技术、高速插秧技术、半喂入水稻结合收割技术,顺应多个地域、不同行距的玉米结合收割技术。经济作物机械化技术需求主要集中在种植、管理和收获等关键环节。如:棉花机械化播种或移栽、采摘,薯类、鳞茎类作物的种植和收获机械,油料作物和糖类作物播种、收获机械化技术。黑龙江“北大仓〞粮田万顷，喷洒农药的飞机从低空擦过；江苏太湖之滨，现代化养殖基地，监控屏幕上，8个区域的水质情况同时呈现，水产医院及时诊治虾蟹病情；四川凉山，坝子里老水牛踯躅前行，赶牛的小伙两腿淤泥……这是我国农业开展现状的真实写照。先进与落后，集约与粗放，开放与闭塞，甚至幸福与煎熬，同时呈如今乡村大地。他熟习这样的画面吗？农机作业自动监控复杂性、动态性、可靠性作业工况监控速度、温度、负荷、作业量作业质量监测精度、损失、重漏动力能耗监测输出、燃油、电耗作业效率监测幅宽、处置量平安失效监控发动机、任务部件、易损、光滑、防护部位农机系统控制复杂性、动态性、可靠性执行机构控制运动、方向、顺序动力系统控制转速、马力、过载操作系统控制操向、调理、鲁棒机器形状监测检测、显示、报警、自动处置设备环境系统监控集约化、高度依赖人工气候、敏感环境参数监测温湿度、气体浓度、营养环境调控光、温、水、气、肥消费系统控制栽植、管理、摘收、饲喂、废弃物处置二、农业消费过程自动化

自动化机器或安装在无人干涉的情况下按规定的程序或指令自动进展操作或控制的过程，其目的是“稳，准，快〞。消费过程自动化消费系统自动化智能化---农业机器人技术三、农业信息技术信息技术有关数据与信息的运用技术。其内容包括：数据与信息的采集、表示、处置、平安、传输、交换、显现、管理、组织、存储、检索等。农业信息技术乡村信息化四、精细农业系统集成

机械化、自动化、智能化、信息化空间信息空间定位与自动行驶实时变量作业无人系统AutonomousSystems智能系统IntelligentSystems辅助驾驶Operator-Assist20002000+x2000+2x农机驾驶系统开展辅助转向TurningAssistance多机组协同Multi-vehiclecooperation记录-重放Record-Playback远程支配系统Tele-operatedSystems功能扩展HumanFunctionAugmentation全自动导航FullyAutonomous准确导向PrecisionGuidance非接触式作物探测Non-ContactCropDetection对行系统SwathTrackingSystemsPurposeProvidetheoperatorwithguidancecuesformanualsteeringofthevehicleComponentsLocalizationsensorGPSVehicleControllerPrecisionfarmingsystemforcropyieldmappingwithintegrateduser-interfaceStand-alonesystemforguidancefunctionUser-InterfaceforPositionControlGraphicalDisplayAudibleTonesLightBars平行跟踪ParallelTrackingSystems动态精度DynamicAccuracy农机导航行走速度犁地：旋耕:2-7km/hr凿式犁:5-10km/hr割草:5-10km/hr喷雾:3-7km/hr施肥施药:5-11km/hr操向精度普通精度:12-40cm

(适宜耕地)较好精度:4-12cm

(适宜施肥施药)高精度:2-4cm

(适宜播种、中耕、收获)自动驾驶定位系统平行跟踪辅助支配基于GPS基于传感自动导航准确农业的技术系统关系图计算机控制器GPSGISRSS实时传感器变量执行设备面向地方乡村经济开展，多学科团队协力推进

无线传感器网络运用广域、自组织、高可靠性、节能短程通讯与远程通讯相结合：Zigbee,Bluetooth,WirelessLAN,GSM->GPRS->3G固定终端与挪动终端相结合：点与面基于GPRS的大田监测系统、基于TD-SCDMA的农情监测及灾祸预警系统、基于GPRS的设备农业管理系统

无线传感器网络运用电化学离子敏传感器：土壤N、P、K,重金属含量快速检测...生物传感器：禽流感快速检测、高致性细菌…气敏传感器：食品质量、气体污染、排放监测…生物传感器

各种先进农用传感器作物苗情传感器研讨开发作物长势诊断仪作物冠层信息获取安装重点实验室研讨进展：

各种先进农用传感器

各种先进农用传感器土壤传感器研讨开发机载式农田土壤水分/压实/电导率丈量安装便携式电导