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美國主導的GPS全球定位系統,早已應用于精準農業。在農業高度自動化的條件下,農業生產機械接收衛星定位信號,在大田里循著既定路線自助耕作,甚至發展為智能化農機。劉經南認為,精準農業或者精密農業,對衛星定位精度的要求達到厘米級或分米級的水平。
目前,我國已成功發射20多顆北斗導航衛星,組網形成一個巨大星座。天上北斗加之北斗地基增強系統,已可以滿足農莊厘米級、全國分米級、全球米級的高精度實時定位導航需求。借此引導,就可以實現大豆等作物“厘米精度”的播種、分米級精度的大田精細管理、米級精度的拖拉機數千公里跨區作業調度管理,達到精準農業、精密農業需求。
備受關注的無人駕駛車真正上路、形成無人車交通系統,可能還需假以時日;那么,大田里的無人農業機械車輛種地,則可能更早實現。劉經南認為,我國農業用車物聯網,也就是農機車聯網,正在走向人、車、路與環境的協同感知階段。
中圖分類號:TP391.44 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2013)36-0605-01
當今智能化物聯網技術正在蓬勃發展,我國農業也正處在傳統農業向精準化、智能化、數字化現代農業發展的關鍵時期。智能化物聯網技術在當今的現代農業生產中的運用,對于建立集約、高效的現代農業生產、經營方式,提高農業生產能力,保障食品安全等具有重要意義,也是我國新型現代農業發展的方向。
一、物聯網概念
1、定義
物聯網,是將所有物品通過各種信息傳感設備,如射頻識別(RFID)、紅外感應器、3S技術、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備,按約定的協議,把任何物體與互聯網相連接,進行信息交換和通信,以實現對物體的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。物聯網的核心和基礎是互聯網,不過用戶端不僅局限于個人電腦,而是延伸到任何需要實時管理的物品和物品之間。其最關鍵的技術就是“物”里內嵌微型感應芯片,把它變得智能化,讓它可以“開口說話”。再借助無線網絡技術,人就可以和物體“對話”了,物聯網就是傳達“聲音”的媒介。
2、 體系結構
物聯網具備3個基本特征:一是全面感知,即利用RFID、傳感器、二維碼等隨時隨地獲取物體的信息;二是可靠傳遞,通過各種電信網絡與互聯網的融合,將物體的信息實時準確地傳遞出去;三是智能處理,利用云計算、模糊識別等各種智能計算機技術,對海量數據和信息進行分析和處理,對物體實施智能化的控制。
物聯網有3個層次:(1)感知層,即以二維碼、RFID、傳感器為主,實現“物”的識別;(2)網絡層,即使通過現有的互聯網、廣電網絡、通信網絡等實現數據的傳輸與計算;(3)應用層,即輸入輸出控制終端,可基于現有的手機、個人電腦等終端進行。
二、智能化物聯網技術在現代農業發展中的用途
當前,隨著智能農業、精準農業的發展,智能感知芯片、移動嵌入式系統等智能化物聯網技術在現代農業中的應用逐步拓寬。智能化物聯網技術將大量的傳感器節點構成監控網絡,通過各種傳感器采集信息,以幫助農民及時發現問題,并且準確地確定發生問題的位置,這樣農業將逐漸地從以人力為中心、依賴于孤立機械的生產模式轉向以信息為中心的生產模式,從而大量使用各種自動化、智能化、遠程控制的生產設備。
1、智能化培育控制
現代化農業的一個突出表現是智能化培育控制。在農業生產區安裝生態信息無線傳感器和其他智能控制系統,可對整個生產地區的生態環境進行檢測,從而及時掌握影響生產地區環境的一些參數,并根據參數變化適時調控如灌溉系統、保溫系統等,確保農作物有最好的生長環境,以提高產量、保證質量。在保溫系統中,通過采集、分析和控制土壤濕度、土壤成分、pH值、降水量、溫度、空氣濕度和氣壓、光照強度、CO2濃度等來獲得作物生長的最佳條件,將生物信息獲取方法應用于無線傳感器節點,為溫室精準調控提供科學依據。在灌溉系統中,通過感應土壤的水分,并在設定條件下與接收器通信,控制灌溉系統的閥門打開、關閉,達到自動節水灌溉的目的。
2、農產品質量安全監管與追溯
我國食品安全方面事故頻發,一個重要的原因是從生產到銷售缺乏完善的監管。加大對農副產品從生產到流通整個流程的監管,可將食品安全隱患降至最低,以智能化物聯網技術為基礎,建立“食品安全追溯系統”。以豬肉安全為例:進入農貿市場的豬肉安裝上電子芯片,以跟蹤豬肉產品的生產、加工、批發,以及零售等各個環節。消費者在購買豬肉時可索取含有食品安全追溯碼的收銀條,憑借收銀條上的追溯碼查詢生豬來源、屠宰場、質量檢疫等多方面的信息。
3、農業信息監測、
農業信息除在精準農業中監測農作物的害蟲、土壤的酸堿度和施肥狀況等外,還包括從種子選擇到病蟲害防治,從幼苗培育到收割入庫等方面。信息監測范圍涵蓋各個方面,包括畜牧業、農副產品加工業及漁業等。在現代農業中,天氣預報是重要和首要的農業信息之一,但現代農業的發展需要更多支持因素。應為農民打造更寬廣的農業信息渠道,所包含的信息內容也應從天氣預報到施肥選擇,從種子遴選到病蟲害防治,從幼苗培育到收割入庫等方面。例如,我國部分地區已實現把測土配方施肥數據傳輸到農戶手機上的業務功能。這種農業信息的傳送大大提高了現代農業的生產效率。
三、現代農業智能化物聯網技術應用情況
進入新世紀以來,我國和歐美等一些國家相繼開展了農業領域的智能化物聯網技術應用示范研究,在農業資源利用、農業生態環境監測、農業生產、農產品安全監管等領域取得了一定的成果,同時推動了相關新興產業及其標準化的發展。
智能化物聯網技術在國、內外現代農業信息化領域已經有了初步應用,如:傳感技術在精準農業的應用、智能化專家管理系統、遠程監測和遙感系統、生物信息和診斷系統、食物安全追溯系統等。 目前,國內外關于農業智能化物聯網技術應用很多。比如:土壤養分、墑情監測,為作物選擇和耕種方式提供指導;糧情信息監測,為監管部門科學決策保護糧食安全提供有效數據;農業大棚溫室監控、田間自動化管理,通過連續監測土壤濕度數據,實現多點同時滴灌補水;二維碼動物溯源,通過食品追溯標簽使消費者全面了解產品信息,確保食品安全。
四、智能化物聯網技術條件下現代農業發展的重點
隨著科技的迅速發展,智能化物聯網技術在農業上的應用越來越廣泛,一批關鍵農業信息感知技術和新興產業培育問題也期待科技突破。智能化物聯網技術在農業上的應用正朝著微小型、可靠性、節能型、環境適應性、低成本、智能化方向發展。
1、應用物聯網技術,實現設施農業的自動化管理。
采用智能化物聯網技術,在溫室生產中大量采用溫室內布置光照、溫度、濕度等無線傳感器、攝像頭和控制器,無線傳感器管理、調控溫度、濕度、光照、通風、二氧化碳補給,營養液供給及PH值、EC值等,使栽培條件達到最適宜水平, 以合理利用資源,提高產品的產量和質量。管理者可以隨時通過3G手機或電腦,進行遠程監測、遠程控制澆灌和開關卷簾等設備,并可實時查看到農業大棚內的溫度、濕度等信息。實現對農業大棚的自動化管理,提高工作效率。
2、完善農產品物流、安全管理與溯源機制
在生鮮農產品流通方面,能很好地借助智能化物聯網技術的幫助。
智能化物聯網技術技術可以實現畜禽產品從養殖、屠宰刀運輸銷售的全過程質量控制,并實現質量溯源,可實現畜禽生產檔案管理(畜禽信息、飼料信息、疾病防疫等),實現FID標簽和條碼間信心的轉換,條碼標簽的打印,基于網站、電話和手機短信的畜禽產品質量安全細細的溯源查詢功能。
五、 結束語
智能化物聯網技術作為當代信息技術的新發展方向,很多國家都在投入巨資進行研究,我國也正高度關注對此的研究。在當今現代農業發展的利好形勢下,我國嘗試在各個行業進行應用智能化物聯網技術示范工作,在農業上的應用也取得一些成效。農業智能化物聯網技術把感應器嵌入農業機械、土地、灌溉系統等各種物體中,然后將“物”與互聯網整合起來,通過智能分析,實施實時的管理和控制。這樣人類可以以更加驚喜和動態的方式管理農業生產,提高資源利用率和生產力水平,促進可持續發展。智能化物聯網技術的發展必將深刻影響現代農業的未來。
參考文獻
二、開辦糧油產業化龍頭企業、加工企業和其他糧食企業的貸款業務。根據銀監會的批復,我行已獲準開辦糧油產業化龍頭企業短期流動資金貸款、糧食加工企業短期流動資金貸款、其他糧食企業短期流動資金貸款等業務。糧棉油產業化龍頭企業貸款對象是指經地、市(含地、市)級以上人民政府或政府有關部門認可的,以糧棉油生產、流通或加工轉化為主業的農業產業化龍頭企業;糧食加工企業收購資金貸款的對象包括,經省級及省級以上政府確認的以糧食為主要加工原料的農業產業化龍頭企業和地市政府級政府確認的地方糧食加工骨干企業;其他糧食企業是指中國農業發展銀行現行貸款對象以外的依法合規從事糧食流通、加工和轉化的企業。對一些暫不具備直接貸款條件的糧油產業化龍頭企業、加工企業,可以通過采取與購銷企業聯營方式,提供收購資金貸款支持。小陳老師工作室原創
1我國智能化農業機械的應用現狀
對于人口眾多、人均資源不足、地形復雜、氣候環境變化顯著的傳統農業大國來講,我國技術也相對欠發達,這些因素制約著農業的發展。因此農業機械的發展與發達國家之間還存在一定的差距,為了減少這些差距,我國著重研究精準農業機械,不斷提出實行智能化農業機械的發展。發展智能化農業機械,即促使農業朝著自動化與智能化方向發展。在當代社會,我國農業部門也總結出了一些智能化農業機械發展的經驗。例如,在農業上廣泛應用傳感與檢測技術、計算機技術、圖像處理技術,促使農業機械自動化,以此不斷推動現代農業化的發展;同時我國也開展了如山東壽光的智能蔬菜大棚,大棚采取自動采摘裝置,這是農業自動化與智能化的結合,而且我國也設計出了拖拉機的自動化。為了更好地實現農業機械智能化,我國也不斷向外國吸取先進經驗。例如,學習英國的精準控制肥料的動力測量和日本發明的四行半喂入聯合收割機。我國在不斷向西方學習的過程中,掌握智能農業的核心技術,以此促進我國智能化農業機械的發展。
2我國智能化農業機械的應用
2.1工業機械的智能化
工業機械智能化能有效降低成本、節約資源和保護環境。工業機械的智能化包括噴灌機械、智能紅外濕度計等。噴灌機械是工業機械智能化的代表之一,它在計算機上通過精準變量的灌溉設備,能合理控制噴水量和隨時進行噴水作業,能極大地減少水量流失,節約水資源。而對于智能紅外濕度計來說,它會根據時間隨時對植物、土壤的濕度進行讀取。通過對濕度的讀取和信息分析,能判斷何時進行灌溉,這樣能成為判斷灌溉的有效指標。這樣工業機械智能化也能有效減少土壤、水質的污染。
2.2動力機械的智能化
動力機械智能化能有效提高勞動效率、促進資源的高效利用。動力機械的智能化包括人機工程、拖拉機、自走式農機等。近年來,我國高度重視動力機械的智能化,在動力機械智能化方面取得了良好的成果。如東方紅LF954-C是中國首臺無人駕駛拖拉機,配備了頂尖技術,如雷達及視覺測量系統、遠程遙控系統、自動避讓系統、動力轉向變速箱、電控懸掛系統等一系列控制和信息系統。且我國也通過研究電控液壓轉向系統而設計出農業機械智能化導航,有效幫助在農業施工過程中實現地頭轉向控制和作業機據升降控制。這些智能化的動力機械適用范圍廣泛,有效提升了我國農業智能化水平。
2.3農機管理的智能化
農機管理的智能化能有效構建農業管理網絡,可以有效在區域或全國進行信息的采集和存儲工作,這樣能有效地發揮農機管理的價值,提高工作效率。農機智能化管理主要包括Web系統終端、APP和硬件設施。在西方國家已經開始應用農機管理的系統工程,他們通過計算機技術促使農場里的作業機械和無線通信來交換數據。這樣能有效地幫助存儲和整理信息,并將數據信息歸納到數據庫。同時在農場也通常將設備安裝在農業機具上,并通過地圖對農業機具進行定位。這樣能有效跟蹤農業工作進程,有效地了解農業施工的天氣狀況。在國內農機管理的智能化也有應用,例如高校與農機公司通過合作共同研發“互聯網+”技術,以此來對農機進行智能化管理;而且浙江大學也與北斗衛星應用研究院進行合作,共建“北斗農機作業精細化管理平臺”以此用來定位監控農業機械;而在我國寧波市,寧波移動也與農機站建設了“智慧農機”平臺……,這些都是我國農機管理智能化的代表。這些平臺或技術應用到實際生產,促進了精細化的管理服務。
3我國智能化農業機械存在的問題
近年來,我國在智能化農業機械的道路上取得了重要成就,無論是無人拖拉機的應用、智能大棚、電控液壓轉向系統、還是即自動化收割玉米和脫粒烘干于一體的自動化裝置都極大的促進了農業化道路的發展。但同時,由于我國歷史與技術水平問題,農業機械的發展與發達國家相比仍有較大差距,即也存在著挑戰。
3.1我國農機服務產品化程度較低、農機市場主體培育水平不夠
對我國來說農業智能化和自動化的推廣力度還不夠大,持有智能化與自動化的農機手持證人少之又少,因此尚未形成農機市場推廣與服務產業的一體化進程。而且對于后期智能化農業設備的維護不方便、服務體系不夠健全,這些都成為制約農業機械智能化發展的阻礙。
3.2國家對農業機械專項補貼的資金不足
在我國目前存在補貼資金缺口,雖然國家日益增加農業機械專項補貼基金,但對于農業智能設備和機械設備昂貴的裝備來說,資金還存在問題。因此為了更合理的走智能農業機械化道路,需要合理分配和安排各項資金。
3.3我國應不斷完善農業機械制造發展
雖然在農業機械制造發展上也有進步,但是我國由于歷史與技術水平問題,與西方發達國家相比農業機械智能化發展水平還不夠高,創新能力不足。導致我國缺乏自主品牌的研發精神,研發產品操作性不強,價格昂貴,研發生產的智能農業機械化程度水平較低,這樣會使我國農業機械智能化產品很難被應用和推廣起來。
4對于我國智能化農業機械發展的建議
4.1促使我國智能化農業機械發展更具中國特色
我國在發展智能化農業機械應用時,應該立足于本國實際。發揮科學發展觀的指導作用,注重產學相結合。并不斷提升農業機械的智能化和自動化,有效提升農業機械智能化水平。同時我國應不斷向西方汲取先進經驗、吸取他們的先進技術,并結合本國農業發展的特點,應用到本國實際當中,創造出具有農機本土化、國產化的智能農業化發展道路,以此來促進我國現代農業化的發展。
4.2國家加強政策引導與扶持
發展智能化農業機械應用離不開政府的支持。良好的政策能有效幫助我國農機的發展。我國可增加對農業機械專項補貼的資金,同時根據各地的實際情況制定可實行的政策,以此促進農機裝備的發展。而且政府也要進行有效的監管,這樣農業機械智能化才能朝著正確健康的方向發展。
4.3創建自主品牌研發,不斷升級農業機械裝置
1智能化農業機械概述
智能化農業機械是在傳統農業機械中融入一套智能化系統,負責農業機械的自動化操縱,可有效減輕農民勞動量,提高生產效率。農機智能化系統主要有3個組成部分,一是數據信息采集系統,負責信息數據的采集;二是決策系統,負責對采集的信息數據進行判斷分析;三是執行系統,負責農機操作執行。智能化農業機械還融入了GPS定位導航技術、智能傳感技術、網絡信息技術等,提升了農業生產信息化水平,有效節約了成本,降低了能源損耗,提高了農業生產效率。
2智能化農業機械的應用
2.1動力機械智能化應用
我國一直以來都非常重視智能化農業機械研究,并取得了良好成果。2009年我國在無人駕駛拖拉機的研制上取得了突破性進展,中國工程院院士羅錫文率領團隊,在東方紅X-804拖拉機的基礎上,研發設計出了一套電控液壓轉向系統,有效實現了農業機械智能化導航,并在實際農田作業過程中還能夠實現作業機具升降控制與地頭轉向控制等,自動導航精度控制在了3cm以內,接近了國際先進水平,有效提升了動力拖拉機智能化和自動化水平。近年來,我國的一些大型農機企業也加快了農業動力機械智能化研發步伐,2016年在國際農業機械展覽會上,中國一拖正式了我國首臺真正意義上的無人駕駛拖拉機—東方紅LF954-C,該拖拉機配備了多項智能化系統,如雷達及視覺測量系統、自動避讓系統、遠程遙控系統等,能夠對農田地形與農作物進行地毯式掃描,從而自動選擇最佳的工作路線與工作流程,且功能適用范圍較廣,可用于農田耕種、整地、植保等,達到了國際先進水平。
2.2農機智能化管理
智能化農業機械應用是一項系統化工程,需形成統一的管理網絡及系統,并實現管理功能區域性擴展,從最初的農場擴展到某個區域,再從某個區域擴展到全國。通過對農業機具信息進行采集、傳輸、分析及應用,從而使得農機智能化的功能價值得到更有效的發揮。農業智能化管理系統主要包含三個部分,分別是web系統終端、APP和硬件設施。農場主將相關定位設備安裝到所管理的車輛及拖拉機等農業機具上,可通過谷歌地圖對農業機具進行實時定位,還可通過web系統終端,對拖拉機耕作區域進行合理劃分,實時跟進拖拉機耕作進度,拖拉機司機能夠通過安裝在拖拉機上的APP查看農場地圖及耕作任務,還可通過一個小型的氣象站,將天氣狀況(如溫度、風向、風力、濕度等信息)傳輸到web終端系統中,供農場主及時了解天氣狀況。在農機智能化管理方面,國內也有應用實例。農機管理部門或高校與農機企業進行合作,通過利用“互聯網+”技術,共同開展農機智能化管理。如浙江大學與北斗衛星應用產業研究院進行合作,打造了“北斗農機作業精細化管理平臺”,通過應用該平臺能夠對工作中的農業機械進行定位監控,并對與該平臺相關的農業機械進行統一的指揮與調度,同時也可以進行農田面積統計及相關信息管理等操作,有效提升了農機管理部門的工作效率,使得農機管理變得更加智能化、精細化、高效化。
3智能化農業機械發展建議
3.1改善農村基礎條件
二、發展農業機械的自動化、信息化和智能化的重要影響
受近年來中國經濟的不斷發展,人們的經濟水平也在不斷提高,在此基礎上,生產者在提升農業生產勞動生產率以及舒適感方面的要求也在逐漸提高。與此同時,受經濟全球化的影響,市場中進口產品的競爭壓力愈發增大,現代化農業要想在市場中占據一席之地,務必要從提高產品的生產效率、減小生產成本著手,以此提高農產品在市場中的地位,獲取經濟效益。著眼于發展的新需求,農業生產也面向自動化、信息化、智能化的方向實現自身的發展。第一,發展農業機械的自動化與機械化,有利于減小農業生產工作強度,以此提升操作人員工作的便捷性與舒適感,有利于實現勞動力的解放。當前階段,中國在農業生產機械化生產水平方面已經獲得了提升。然而因為部分地區農民進行生產的環境、條件較為艱苦,農業生產的強度比較大,所以無法有效地體現農業生產水平的提升。為此,發展農業機械的自動化、信息化與機械化,重點體現農業生產過程中的以人為本理念,在農業機械設計中,首要考慮操作人員使用的便利與舒適,隨后考慮機械設備的性能。[1]第二,有利于保證操作人員的人身安全。因為部分地區中的農業機械設備缺乏更為先進的技術,在控制以及自動化程度等方面都存在較大的提升空間,以此也導致中國農業機械事故頻發,嚴重的話還會對人的身心健康造成影響。例如小麥脫粒機,在使用時喂入口缺乏有效的防護裝備與自動輸送裝備,操作人員在投入小麥的過程中,稍不注意手便會卷入傳動帶中。[2]
三、發展農業機械的自動化、信息化和智能化有效方法
第一,注重農業機械自動化、信息化、智能化改造,加強改造力度。現階段中國在農業機械化方面已經獲得了一定的效果,眾多農業機械設備已經完成了半自動化的升級轉型,與此同時也有其中一部分農業機械已經完全實現了自動化生產性能。進行農業機械自動化、信息化、智能化發展的同時,也要合理地利用現有的成果,推動農業機械的升級、轉型[3]。為此,可以在農業機械原有功能的基礎上,不斷優化與改良機械設備的控制管理模式,將機械與先進的智能系統進行結合,在原有的基礎上強化農業機械設備的信息化水平;要在提升農業機械生產效率的基礎上,加強農業機械設備原有操作及維護簡便性,提升設備的適應性,使其能夠在不同環境中有效地運行,并發揮自身的優勢。第二,增強新型農業機械設備研發力度。因為農業生產在區域分布以及生產條件方面存在一定的差異性,不同的農業生產也對農業機械設備存在不同的要求。針對一些較為特殊的環境與地勢,現有的農業機械不能完全發揮出自身的優勢,自動化、信息化生產更難實現。為此,增強新型農業機械設備研發力度,結合不同的地區與生產形式,通過對實際作業環境的了解,在傳統農業機械生產的基礎上進行改造,運用更加合理的設計方式,全面融合自動化、信息化與智能化技術,以此提升農業機械設備的自動化、信息化、智能化水平。利用相應的政策指導以及資金補貼,全面推廣新型農業機械設備,以此發展中國農業機械的自動化、信息化、智能化。第三,全面強化農產品質量檢驗水平,實現農產品加工的自動化、信息化、智能化。在對農產品進行質量檢驗時,要充分結合自動化、信息化與智能化相關技術,將實現農產品在線檢測、實時檢測以及無損檢測作為主要目標,運用計算機進行圖象處理、近紅外檢測、人工嗅覺與味覺等一系列的檢測。進行農產品加工時,要優化農產品加工的機械設備,在原來的基礎上實現加工設備及程序的信息化,與此同時不斷加強農產品加工設備在智能化、自動化控制與生產的水平,建立并優化管理系統,以此不斷提升農業機械設備與系統運用的安全性。第四,充分發揮政府部門職能,進行政策鼓勵與引導。發展農業機械的自動化、信息化以及智能化需要一定的政策作為支持。為此,所在地政府部門要與實際情況、農業發展進行結合,擬定相應的引導政策,全面推進農業機械的研發和生產,積極鼓勵發展農業機械的自動化、信息化、智能化發展。針對具有環保屬性的農業機械設備研發,政府部門要在政策、資金上給予足夠的支持,在此基礎上利用嚴格的監督及管理,保證研發項目質量以及實踐效果。針對農業機械的自動化、信息化、智能化發展,在發展創新中有杰出貢獻的個人與團隊要給予其相應的獎勵,以此激發參與農業機械自動化、信息化、智能化發展工作人員的設計積極性。
四、結束語
文章中針對發展農業機械自動化、信息化、智能化,對其有效方法進行了闡述,希望能夠通過文章中的分析,進一步實現中國農業機械生產的自動化與智能化。
作者:張英姿 魏旗旗 單位:山東省濟南市長清區農機局 山東省濟南市長清區文昌街道辦事處
參考文獻:
引言
現階段,我國科學技術發展飛速,帶動了各行各業的經濟增長,尤其是對于農業的發展,先進的科學技術起到較好的促進作用。這主要是因為我國在發展農業的過程中引用微電子技術和計算機技術,并不斷結合我國農業發展的情況,對儀表結構進行改造。在改造儀表的過程中,我國農業部門將儀器檢測技術和相關的科學技術融入到其中,制作出新的智能化儀表。智能化儀表的產生有效地彌補了傳統儀表的缺陷,并且智能化儀表的功能也隨之增加。先進的科學技術可以簡化儀表的電路,讓儀表更加穩定可靠,進而實現精度高、功能多的目標。新的智能化儀表具有自動檢測、處理數據的作用,而且也具有一定的控制功能。本文主要對智能控制儀表系統在農業電氣自動化中的應用進行分析。智能化控制儀表系統主要是由微型計算機和檢測技術組成,微型計算機為核心組成部分。如今,我國農業較為常用的是TFW-VIII型智能化農業環境監測儀表。該檢測儀器具有較強的安全性能,而且在測量數據的過程中可以保證數據的精準性,操作起來十分簡單便捷。該監測儀表可以自動監測農業生態環境的變化,提供土壤、氣候、水資源的實時信息。該監測儀表中安裝了GPS全球衛星定位裝置,在運行的過程中可以實現準確的定位,也能確定海拔的高度,為我國農業發展提供了較為可靠的保障。
1智能化控制儀表系統
1.1智能化控制儀表概述
智能化控制儀表系統主要是由傳感器和單片機組合而成。傳感器在智能化控制儀表系統中主要作用是采集測量的數據和信息,并運用分析軟件將這些數據信息轉換為電信號。單片機的作用是對電信號進行相關的處理,最終形成控制信號。實際上,分布式測控系統就是由智能化控制儀表組建而成的。分布式測控系統在運行的過程中通常是由PC機對其運行程序進行管理。在管理過程中,單片機會對收集的數據進行有效的測量,實現PC機和單片機的融合。如今,我國科學技術發展迅猛,智能化測量控制儀表逐漸被改造,性能越來越強。市場上也開始出現不同類型的智能化控制儀表。農業部門在選擇智能化控制儀表的過程中需結合實際情況,有針對性地選擇質量高、穩定性強的智能化控制儀表,從而推進我國農業的發展[1]。
1.2智能化控制儀表的特點
(1)具有較好的自測功能。智能化儀表系統運行時,會對其運行狀態和數據自動進行調整,并校準相關的數值,以保證儀表系統正常運行。而且,智能化控制儀表系統會自動地進行全面檢測,可以及時地發現故障的位置,從而形成信號快速通知工作人員對其進行維修。在運用智能化控制儀表系統過程中,相關的工作人員只需要對其進行監管即可,該系統降低了相關工作人員的工作壓力[2]。(2)具有自動操作的性能。如今,智能化控制儀表系統逐漸從現代化轉為自動化,其自動操作的性能進一步推進了我國農業領域的發展。研究發現,智能化控制儀表系統在操作測量環節時都會運用微控制器,有效增強了農業自動化的能力[3]。(3)具有數據處理性能。智能化控制儀表系統是由單片機和微控制器構成,當智能化控制儀表系統在運用時相關的構建出現了問題,系統中的軟件邏輯技術就會對問題進行處理。如,數字萬用表雖然具有測量電壓和電流的功能,但是不能處理數據,智能化控制儀表系統則會根據具體測量的數據,對平均值和統計分等相關數據進行計算,不僅為工作人員節省了時間,而且所測量的數據具有較強的精準性[4]。(4)具有可操控能力。智能化控制儀表系統在運行的過程中會對通信接口進行規范,對儀表系統進行控制。該系統的可操控能力十分有助于農業的發展.(5)人機對話功能。人機對話功能是智能化控制儀表系統中最為顯著的功能。農戶可以直接通過語音輸入搜索內容,也可以使用鍵盤輸入關鍵詞,與傳統的操作方式相比較更加簡單便利,而且信息查詢效果較為準確可靠。此外,該系統還具有較強的靈活性。
2關于智能化控制儀表系統在農業中的應用的研究
2.1智能化控制儀表系統在農業中的應用
在運用智能化控制儀表系統的過程中,我國農業部門需要明確主要發展的目標和運用智能化控制儀表系統的目的,從而設計智能化儀表控制系統應用的方案。我國農業部門需要不斷研究新的產品,并將其融入到儀表系統中,增強儀表系統的性能。如今,我國農業已經開始廣泛運用TFW—VIII型智能環境監測儀表。該儀表的特點和內部的GPS定位設備,可以為我國農業部門提供大量豐富的數據信息,十分有利于對土壤的分析,檢測土壤中的化學成分,測試土壤中的酸堿值。TFW—VIII型智能環境監測儀表還可以檢測出土壤中的鹽分、溫度等,對農作物種植具有較為良好的促進作用。TFW—VIII型智能環境監測儀表還具有儲存、打印、操作功能,與計算機網絡技術相互連接,即可記錄儲存相關的數據信息,以便于農業部門日后的測試[5]。
2.2應用對策
(1)優化智能化控制儀表系統。我國農業部門在運用智能化控制儀表系統的過程中,應采用合理的方法對儀表系統進行優化,有效提升智能化控制儀表系統的判斷性能。農業部門要慎重選擇儀表設備,確保儀表設備的微處理器具有良好的數據加工處理作用,降低測量誤差[6]。在優化智能化控制儀表系統的過程中,相關的工作人員要對其進行低功耗的設計,提升系統的效率。在設計低功耗的過程中,設計人員應遵循以下原則:深入分析智能化控制儀表系統同電壓之間的聯系,這樣即使電壓升高,工作人員也能有效地對其進行控制,從而延長系統的使用期限;設計人員應運用分區分時的方法對系統進行供電,可有效節省電力成本;設計人員應嚴格遵循相關的要求,選擇電路功耗低、抗干擾性能良好的CMOS集成電路,可有效保證儀表系統的穩定性,保證儀表系統在運行過程中處于安全狀態。(2)控制干擾智能化控制儀表系統的因素。對智能化控制儀表系統研究發現,該系統在運動的過程中會受到很多因素的干擾,這些因素不僅會阻礙智能化控制儀表系統的運行,還會導致儀表系統運動數據缺乏準確性。干擾智能化控制儀表系統運行的因素主要有外部共模干擾和差模干擾。工作人員要對智能儀表的設備進行合理的選擇,確保儀器設備的質量達標,保證系統在運行過程中受到外界干擾后,儀器設備能夠自動進行安全防護。而且在對儀表設備進行安裝和結構設計時,必須要保證其具有較強的可靠、穩定性。若系統受到外界干擾,數據的精準性會降低,須深入檢測儀表設備的故障位置,并對誤差進行計算。為了有效地控制這些干擾,工作人員可以采取抗干擾的方法,提升外部噪聲源、印制電路板的運行效率。
3結語
農業部門應根據智能化控制儀表系統的特點,有針對性地選擇、運用智能化控制儀表系統,推動我國農業的發展。
參考文獻
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智能農機顯身手
日前,有媒體報道稱,我國國產水稻直播機邁入智能化行列。據悉,水稻種植機械化是水稻生產全程機械化中最為薄弱的環節,其研究也是農業科技界重點關注的動態。而農業部南京農業機械化研究所種植機械化團隊充分利用已有的技術沉淀,成功研制出國內首臺33行大型智能化氣力集排式水稻直播機,并在江蘇省鹽城市臨海農場四機場進行試驗。據悉,該項目是在中國農科院創新工程專項經費資助下完成的,該裝備的成功研制填補國內大型氣力式智能化水稻直播技術空白。資料顯示,該裝備采用折疊式機架,作業幅寬8米,作業速度可達10千米/小時,作業效率75畝/小時~100畝/小時,播種作業僅由機手一人即可完成,可適應大型農場及其他規?;N植主體作業要求。
不單單是水稻種植機械化,今年,農業生產大量使用的拖拉機也成為智能化載體。據悉,在山東等地,拖拉機安裝上北斗導航系統,實現拖拉機的自動調整和自動駕駛,把北斗導航系統應用在農業機械上,它的直線度誤差在每百米±2.5厘米,比GPS更精準,北斗導航農機應用系統適用于整地、開溝、起壟、播種、插秧、施肥、收獲等多環節。此外,智能化觸角也已伸到農業生產中常見的植物嫁接上。據悉,我國是世界上最大的設施栽培國家,農業對機械化嫁接有迫切需求,特別是以日光溫室為代表的具有中國特色的保護地蔬菜栽培和塑料大棚的發展尤為迅速。現實需求刺激科學技術的快速發展。資料顯示,中國農業大學在我國開展自動化嫁接技術研究工作的時間較早,先后研制成功自動插接法、自動旋切貼合法,填補我國自動化嫁接技術的空白,形成具有我國自主知識產權的自動化嫁接技術。例如,利用傳感器和計算機圖像處理技術,實現嫁接苗子葉方向的自動識別、判斷。嫁接機器人能完成砧木和穗木的取苗、切苗、接合、固定、排苗等嫁接過程的自動化作業,操作者只需把砧木和穗木放到相應的供苗臺上,其余嫁接作業均可由機器自動完成,從而大大提高作業效率,減輕勞動強度。
智能化農業創新無窮
除單個農機產品的智能化外,“智能+農業”正在形成農業智能化系統和生態。例如,在寧夏靈武,為加快現代農業發展,適應新形勢下農機化發展的目標要求,2016年,該市農業機械化推廣服務中心在7個農機合作社裝配北斗農機作業精細化管理平臺。資料顯示,該系統主要功能有北斗定位、實時測畝、農機作業監控、面積統計分析、作業面積和質量核查、農機調度等。系統的應用能及時直觀掌握示范區農機分布、有效監控農機作業質量和狀態、農機手作業情況等信息,對突發事件采取及時有效的應對措施,在關鍵農時或自然災害天氣前后實施精準調度、集中搶收搶種,提高農機作業效率和土地利用率,有效解決農村勞動力緊缺問題。
其實,不論是智能農業還是農機智能化,背后都需要打造強大的支持系統。正是在系統和生態建設方面,已吸引越來越多企業和資本參與。今年3月10日,在全國農業機械及零部件展覽會上,“e田科技”首批200臺AGlink智能設備交付國內農機巨頭雷沃重工的收割機用戶。據了解,該智能設備是“e田科技”公司為收獲機械量身打造,通過在收割機上安裝該設備,農機手不僅能實現農機故障的自動診斷、預警,實時監控作業面積及收獲情況,還能通過智能手機APP應用程序,與農機廠家的服務指揮系統互聯,便于售后服務系統實時查看作業農機位置,實現對服務車輛的調度和管理,保障服務的高效、精準。
1.農產品價格下滑要求降低其生產成本
近年來,由于農業生產技術的不斷進步,我國的農產品產量得以很大的提高,從而使其價格出現了下滑的局勢;又由于受加入WTO的影響,我國大部分農產品價格受到來自國際農產品市場更加劇烈的沖擊,進一步加劇了我國農產品價格的下滑[1][2]局勢,嚴重制約了我國農民人均收入的提高,使得許多地方出現大面積的撂荒。如內蒙古的調查資料顯示,全蒙的撂荒土地面積已達57萬畝,約有10%的農民不愿從耕,開始離土離鄉自謀出路,還有15%的農民離土不離鄉搞季節性的勞務輸出[3]。在農民收入銳減甚至無利可圖的情況下,我們要降低農產品成本,則應該分析一下我國農產品成本的主要構成,我國農產品生產成本較國外高的主要原因是勞動力所占比例太高,機械成本占有比例較低的結果,而機械成本低的原因是我國缺少智能化、自動化程度較高的可供農民使用的機具。所以要降低我國農產品的生產成本,必須發展自動化和智能化比較高的農業機械,以提高農機化水平,減少勞動力在農產品生產成本中所占的份額。
2.農業生產人員呈現高齡化、女性化的特點
隨著改革開放的不斷深化,我國的許多行業得到高速度的發展,特別是第三產業的發展更是突飛猛進,從而使該行業客觀上為社會提供了較多的就業機會,大量從事農業生產的、特別是農村青壯年人員都轉而加入到該行業中去,這樣在一定程度上提高了農民的收入,減輕了農民的生活壓力。但另一方面也使我國農業生產的從業人員出現老齡化和女性化的特點。另據國外的發展經驗,隨著社會工業水平的高度發展,這一現象將日趨嚴重,如日本的農業生產從業人員平均年齡已達60歲以上。這樣,要保證農業生產的及時完成,有兩條途徑――其一,減少農業生產過程的勞動量和勞動強度;其二,提高農業生產的作業效率。
而對于這兩條措施的實施,必然要求從事農業生產的作業機械具有高度自動化和智能化的功能。也只有這樣,才能使這些老齡化、女性化的農業勞動者在農業時令允許的范圍內及時完成作業任務。
3.國外農機發展的經驗
國外多年的發展經驗告訴我們,采用智能化、自動化的作業方式是農業發展的必然趨勢,是發展高效節本農業的有效途徑。正如世界農業發達國家,在采用了高度自動化的作業機械后,不僅提高了工作效率,降低了作業成本,而且提高了其農產品在國際市場上數量和價格的相對優勢。如果我們現在還忽視高新技術在農業生產上的應用,那么我們與農業發達國家在農業機械裝備方面的差距會越來越大,國外自動化、智能化程度很高的農機裝備將占領我國市場,這樣不但會使我國農機行業陷入困境,而且會使我國農產品失去與國外農產品競爭的能力。
二、現有科技成果和發展局勢為我國農業生產的自動化、智能化奠定了基礎。
1.傳感器技術的發展
隨著技術的不斷進步,我國傳感器技術已經進入一個全新的時代,其應用領域已經十分廣泛。如在農業、水利上所用的水位測定傳感器,實現了在惡劣環境下對水位數據的直接讀取和數據的快速采集;在糧食烘干、儲存、生物肥加工、菌種發酵等上對溫度傳感器的使用,解決了溫度測量的精度問題和遠距離非接觸式的測量;在收獲機上,通過谷物流動傳感器的應用,可以快速測出收割機每秒收獲的谷物質量M(t);通過谷物濕度傳感器的使用,可以實現對收獲谷物和儲藏谷物濕度的在線測量和監控。其它諸如速度傳感器、位移傳感器,力傳感器等的應用技術更是廣泛,而所有這些成果的取得都為農業機械走自動化、智能化打好了基礎。
2.電子技術和計算機技術的發展
自從上個世紀90年代以來,世界電子技術的發展極為迅速,產品的更新周期不斷被縮短,都為其在農業機械自動化、智能化的應用提供了方便。另一方面,計算機的發展更是迅猛,經過短短十多年的發展,已經實現超大規模集成芯片的研制,從而使其處理數據的能力越來越強,速度越來越快,不僅加快了工業等領域自動化、智能化技術的發展,也為農業自動化、智能化的發展起到促進作用。
3.遙測遙感技術的發展
我的航天遙測在服務于航天測量的同時,近些年開始大范圍的輻射于其他領域。遙感技術雖然在我國起步較晚,實質性研究和應用始于70年代。但由于該技術在國民經濟中的重要作用,其發展速度特別迅速,已經取得顯著的成就,為我國其他行業的應用創造了條件。
4.機器人技術的日益成熟
民以食為先,足糧安天下,關建在人才。發展智能化現代農業,推進糧食生產,確保糧食安全底線,必須建立高端農業科技隊伍,才能扎實推進智能化、品牌化、信息化、潔凈化農業的建設,才能全面實現農村小康目標,有利于農業上質量、上效益、上檔次,才能提高市場競爭力。因此建立智能化現代農業科技隊伍十分必要。
1.2提高農民素質,促進成果轉化的需要
當前,糧食生產結構性矛盾和增產不增收的問題突出,實行技術創新、品牌創新、模式創新,進行集約化、規范化、綠色化、模式化、智慧化的產業發展,走農超對接、訂單農業之路,給農民吃上“放心丸”、種上放心糧,增加農民收入。各級政府要加大資金投入,扶持智能化現代農業的發展,實行“基地+龍頭+農民+科技”生產模式,抓精細加工、搞活流通,十分有利于農業產業化經營,有利于提高農業附加值,促進有機農業快速發展。
1.3現代農業產業化經營的需要
巴中品牌優勢極為突出,綠頌米業和龍頭面業為龍頭的糧食產業化鏈條基本形成,全面推行了農糧合作,走出了農業產業化經營的“一書三合同”新路子,農民按訂單生產,科技承包保產保效,龍頭企業支付技術服務費,“反哺”科技發展。巴中綠頌米業、龍頭面業各有年產10萬t的優質糧食生產和加工能力,生產的優質大米分別注冊為“綠頌”牌綠翠大米、翡翠大米、“龍頭”牌綠稷大米,龍頭牌系列面業,已獲國家A級綠色食品認證,是推進和提升農業生產質量,創新品牌的需要。
2當前農業科技隊伍中存在的主要問題
2.1決策領導認識有偏差
據30個鄉鎮調查顯示,有27個鄉鎮領導對農技推廣工作不夠重視,占調查總數的90%,表現為政治上過問少、生活上關心少、農業創新上探討少、工作上問得少、資金上支持少的“五少”現象極為普遍。個別鄉鎮甚至拍賣或占用了鄉鎮農技站資產,而今是無資金、無場地、無示范基地的“三無站”較多,約占84.6%。
2.2自身認識的偏差
在調查的鄉鎮中就有24個鄉鎮不能正確處理經營與技術推廣、創新與示范、培訓與技術服務的關系,而大部份鄉鎮農技站長下派到村任第一支部書記,忽視了“三農”服務和技術推廣,專業倒置。
2.3綜合技術能力弱化
自人、才、物下放鄉鎮,體制不順,人心散亂,改行跳槽有增不減,技術員凝聚力受到沖擊,而今的鄉鎮農技站是“上無片瓦、下無立針之地”,有名無實,對農民迫切需要的服務確朿手無策,遠遠達不到智能化、潔凈化、品牌化的現代農業發展要求。
2.4資金投入不足
而今農技站“財政養人,無錢打仗”,卷尺都無錢購買,“測產憑經驗、千粒重常數算”。試驗示范無場地、測產無手段,培訓無方法,始終停留在原始、粗放層面,不能有效發揮公益性職能,由“無場地、無資金、無辦公地點、無示范基地、養保醫保費工資扣交”的影響,導至人才大量流失,有的成了“空殼站”。如巴州區鄉鎮有23名高級農藝師因無崗位未得到聘任和利用,農業科技創新、先進技術推廣、成果轉化應用等受到嚴重影響。
2.5主體管理不統一
按照農技推廣法的要求,鄉鎮農技站的“人、財、物”歸縣(區)農業局統管,便于培訓、考核和下達技術創新任務。在具體實施中,鄉鎮人民政府片面認為鄉鎮農技站由縣統管后,會影響地方政府工作,對移交工作有很大的抵觸情緒,不支持,并設阻找茬。
2.6責任不明確
鄉鎮農技站雖然通過整改,但效果不夠理想,優化配置還不夠,構建智能化新型農技站朿手無策,履職不到位,農技推廣偏離本職。表現在崗不服務,在編不在崗,專職變兼職,亊業崗位行政化,突出問題表現為“三多三少”,即非專業性工作多、經營掙錢時間多、下派任第一村支部書記人員多,產前產中產后服務少、新成果推廣應用少,技術培訓和技術推廣少。
3主要思考
在智能化現代農業科技隊伍建設上,立足農技推廣現有矛盾和問題,以建設現代農業科技隊伍為導向,建立改革創新機制,改進推廣方式,切實把智能化現代農業科技隊伍建成面向集約化、智能化、品牌化、潔凈化的現代新體系,具有持續發展能力的現代農業科技的創新隊伍。
3.1強化信息服務建設
技術信息服務不僅是助推智能化現代農業的一種技術工具,也是一種新型生產力的核心要素,融入智慧農業產業化經營體系的價值鏈,可以提高決策農業和綜合生產能力,為未來農業帶來發展思路、經營管理、技術模式等方面變革,為打造自動化、標準化、智能化、潔凈化、集約化、模式化精準農業提供有利條件。把鄉鎮農技站建成物聯網、技聯網,集感知、傳輸、控制、生產和服務一體化的智能化現代信息技術服務體系。使農民輕點鼠標就詳知綠色防控病蟲、配方施肥、模式化種植等技術,手機一打開就得知生產、加工,產品銷往何處,讓生產供銷銜接,暢通無阻,信息技術將為智能化現代農業插上雄健有力的騰飛之翅。
3.2立足現有,創新示范
一是明確定位,在科技創新上,以產業鏈為軸,完善創新,努力提升農業發展整體能力;二是明確職責,首先要協調配合,明確崗位職責,拓展共性技術的創新,抓好集成與示范、全力開展創新高效田、創新戶、創新品牌的示范與“三農”服務。
3.3突岀主體,創新服務
一是強化銜接,鄉鎮農技站要主動與縣(區)技術推廣銜接,重點解決健全機構、改善條件、增強活力,提高服務能力等問題,依托高產創建項目,創新基地建設,把基地建成高效農業試驗田、農民培訓操作示范田、農民回鄉創業觀摩田、智能化現代農業樣板田和領導決策農業參考田。二是強化成果轉化,按照集約化、品牌化、潔凈化農業生產要素,進行建點、生產經營、土地流轉、專業技能,以及組織化、社會化技能服務。一要建立復合型農民培訓體系;二要制定優惠政策、項目傾斜,大力扶特、加大投入,為成果轉化創造條件;三要積極構建成果轉化專業鄉、村、社,使成果轉化規模更大、范圍更廣、層次更深、檔次更高、模式更新,使農業生產質量更高、效益更好。
4強化政策保障
4.1落實優惠政策
政府部門嚴格執行四川省人力資源和社會保障廳2006年工資改革文件規定“鄉鎮農技站繼續實行連續工作8年固定一級工資、上浮一級工資”的政策,以及農技推廣法實施“從亊農技推廣工作30年,其中鄉鎮20年(女15年)退休增加10%的標準工資”法規。
4.2強化培育主體
地方政府,要加大投入,培育服務主體,大力發展立體多元、形式多樣、競爭充分的社會服務體系,全力推行合作式、訂單式、承包式、托管式等多元合作服務模式,為農業生產提供“保姆式“的公仆服務。
1 系統分析
農業生產環境是一個復合式開放型的生態系統,包括土壤、肥料、水分、溫度等因素,對農田生產中的環境數據進行迅速、準確地收集、傳輸、控制,對相關因素進行系統性地分析,有利于對農作物生產進行科學化管理?;谵r業生產的智能測控系統,是信息的采集、近程通訊的使用、信息遠程傳輸、信息智能分析與測控技術,結合農業生產技術信息,研究完成了智能農業生產測控系統,開發了一系列農業生產環境監測、葉綠素分析、無線傳輸等低成本、實用型的產品。該系統的應用與推廣將有效提升農業生產的技術管理水平,促進農業產業化及現代化的發展。
2 系統設計
分析物聯網功能特點及現代農作物特征,設計基于測控網絡的農業生產作業流程。系統開發緊緊圍繞測控網絡“感知全面化、傳送可靠化、處理智能化”三項功能的實現,為智能澆灌、儀器導航、自動控制、及時溯源的實現打下研究基礎。
基于測控網絡的農業生產智能系統,智能監控系統的框架結構一般可分為數據采集、數據處理和智能信息處理這3個子系統。每個子系統的功能如下:(1)數據采集系統――可采用DCS與數據庫結合的方案,主要任務是數據采集和存儲;(2)數據處理系統――主要通過數據分析,從大量初始數據中提煉出有價值的狀態信息;(3)智能信息系統――利用智能特征提取、知識處理和決策支持。
3 農業生產信息采集終端
“智能測控”的核心是感知,感知包括傳感器信號的采集、集中智能化、組網智能化和服務信息化。生產信息采集終端主要完成農業信息采集與預處理,并通過網絡將信息傳輸給智能測控系統。采集終端還帶有精確計時的時鐘及GPS可準確標定采集信息的時間、地點等信息。
4 智能信息處理過程
4.1 知識發現
在智能信息處理系統中,典型的信息加工實質就是知識發現(KDD)的過程。其中,趨勢分析、特征提取和數據開采(DM)是關鍵技術。據此可以說智能信息處理的核心是KDD,而實現KDD的關鍵是DM。
4.2 動態數據的趨勢分析方法
4.2.1 方法選擇
在現代過程監控中,由于過程變量的動態趨勢能夠很好地反映出技術過程的歷史與現在的工作狀態,并且能對動態過程未來可能的變化進行有效地評估和預測,因此,以動態趨勢形式存儲的歷史數據要比實時數據更為重要和富有價值。這樣,動態數據的趨勢分析方法已成為現代信息處理的重要內容,也為智能信息處理提供了重要的數據基礎。
4.2.2 趨勢分析