智能化农业范文

智能化农业范文（精选12篇）

智能化农业 第1篇

农业机械化是人类在20世纪取得的主要的工程技术成就之一。农业机械化将农业的工作效率大大提高, 还使农业的生产作业成本大大下降, 用人量大大减少, 这些都促使了世界经济的大发展和社会的进步。但农业生产的问题也在发展过程中渐渐开始暴露出来, 并得到了人们的高度重视, 主要的问题有农药等化学药品的大量使用使生态环境逐渐恶化, 并在农作物上有大量的化学农药残留, 影响了食品安全。大量的农业设施建设投入但农业生产效率却在逐渐下降。农业机械本身所特有的局限性, 许多农作物的生产很难进行机械化生产, 精确农业技术和智能化装备技术的发展为解决这些问题提供了希望。

2智能化联合收获机系统

2.1 系统举例介绍

在精确农业体系中, 测量田间各点的作物产量及其分布, 不仅是对生产结果了解和掌握, 同时也是进行下季作业措施制定的重要依据。目前, 已有多种带有测产系统的谷物联合收割机问世。不仅谷物联合收割机, 而且其他作物收获机这方面功能的研究与进展亦很显著。例如, 棉花收获机采用光线遮断和测定盛棉容器重量变化等方法计算小区产量;马铃薯收获机采用容器称重法;甜菜及甘蔗收获机也用类似的称重法;花生收获机亦有此类样机。所有上述收获机的产量实时测量所面临的共同难题是在称重时要感知轻量的变化。

2.2 谷物联合收获机产量传感器和部件

谷物联合收获机的测产传感器的部件主要包括谷物流量传感器, 谷物湿度传感器, 行驶速度传感器, 割幅传感器, 割台提升位置传感器, 电子监控传感器。

2.3 美国CASE2366型谷物联合收割机AFS简介

2.3.1 工作原理

美国CASE公司于1996年提出先进的农作系统的技术思想, 其基本研发思路是在了解农田的作业环境, 作业条件和空间环境, 采用定点作业, 更大限度的挖掘土壤的耕作能力, 节约成本, 提高作业效率, 保护生态环境。

2.3.2 收获前及收获中的设定

对收割机的设定和AFS的设定, 主要包括:设定日期和时间;选择正确的收割机类型;设定地块, 即给每个地块一个特定的名称;选择要收获的谷物种类;设定割台类型和宽度, 设定数据单位, 英制或公制;设置GPS采样时间间隔;根据作物类型设定割台停止高度, 因为收货时, 因为收货时, 当割台高度超过停止高度时, 不计算产量和面积等。

2.3.3 收获中的标定

(1) 距离标定 (2) 面积标定 (3) 温度和含水量的标定 (4) 产量标定。

2.3.4 数据分析及处理

CASE IH公司的Instant Yield Map数据处理软件, 可根据原始数据得到Raw Data Point, Grid Map和Contour Piot四种产量分布图, 没种图还将产量分成不同的等级, 这样可以快速看出田间的情况并标注出低产区域。

3智能可变量技术与变量作业机械

3.1 可变量技术和变量作业机械的概念和工作原理

可变量技术和变量作业机械是随着精确农业的发展而发展起来的技术和机械。精确农业要根据田间小区不同的投入和作业, 这就要求进行这类作业的农业机械能够收获田间的相关信息并以此为基础进行作业。

3.1.1 基于地图的可变量技术

这种系统利用地图信息判定作物对农药, 化肥等的需要量, 利用的地图可能包括作物产量图, 土壤成分图, 病虫害发生情况图以及变量实施方案图等。因此, 该系统的变量实施方案形成的依据既可以是土壤的类型, 颜色, 文理特征, 地形高低, 作物产量及遥感图像中的某一种, 也可以是这些信息的组合。

3.1.2 基于实时传感器的可变量技术

基于传感器的可变量技术不是利用地图提供的信息, 而是通过实时的传感器实时地测量田间的相关信息, 通过对所测得的信息进行分析和处理获取作业需求量信息, 并据此控制作业量。

3.2 精确变量施肥机

至目前, 人们对基于地图的和基于实时传感器的变量施肥机械均有研究, 相比来说, 基于地图的变量施肥机械要成熟的多。

目前在国外的研究人员已经研制出了可以对土壤肥力进行测定的仪器, 这种土壤肥力测定仪器将犁刀和犁刀之间加上电位差, 让犁刀和犁刀之间在土壤中形成电磁场, 电磁场可以根据土壤的不同性质产生不同的反馈信号, 可以根据不同的反馈信号来调整土壤施肥的数量和施肥的种类。土壤的物理性质包括土壤养分的组成, 有机物含量, 土壤类型, 土壤离子的含量。土壤肥力的信号通过传感器传到中心控制系统, 更具作物的要求来进行施肥。美国AG-CHEMY仪器装配公司生产的soilection施肥系统就是一种精确变量施肥的系统, 这种系统可以对农作物进行精确施加干肥和湿肥。这种系统通过中心的自动控制系统来进行对施肥量和肥料的种类进行调节。这种系统用以气动的方式喷洒肥料, 装备有四个各自独立的储肥仓, 其中有两个储肥仓是微型营养物或除草剂料仓, 其他两个储肥仓是化学品料罐, 可将多种肥料进行混合。

3.3 精确喷药机

喷药作业是农业生产中防治病虫草害的主要措施。与施肥等作业相比, 实现理想的变量喷要作业要显得困难的多。主要原因在于喷药流量与雾滴大小分布相互影响, 而雾滴大小和分布又对施药效果和对环境的污染有直接的影响。另外, 由于机械的行驶速度和系统响应的影响所造成的滞后误差也是影响变量喷药作业系统性能的重要因素。

3.3.1 基于实时传感器的变量喷药系统

由于土壤和绿色作物的叶子能反射出不同波长的光波, 因此, 采用光反射传感器, 利用反射光波的差别, 可辨别土壤, 作物和杂草, 也可用于鉴别缺乏营养或感染病虫害的作物叶子。基于实时传感器的变量喷施除草剂系统的工作原理就是应用相应的传感器, 及时采集田间的信息, 通过控制中心来控制除草剂的喷洒量。

3.3.2 基于地图的精确变量喷药系统

基于地图的变量喷药系统的工作原理是事先用测出田间病虫草害分布图, 如用杂草传感器绘制出田间杂草斑块分布图, 并给出处理方案, 由电子地图输出处方, 通过变量喷药机械实施。

3.3.3 变量喷雾系统的流量控制方法

(1) 基于药液的流量式/压力式控制系统 (2) 药剂注入式控制系统 (3) 药剂和水并列式注入系统 (4) 通过改变常规喷头或喷头组合实现变量作业 (5) 脉宽调制变量喷雾技术 (6) 通过改变喷嘴流通截面积调整流量。

4 精确农业技术体系

精确农业是对传统大机器农业方式的一种否定。即对传统机器生产时代中被忽略的农业生产的空间差异或个性重新加以识别并根据此决定作业方式和作业量。与其说精确农业是一种生产体系, 不如说是一种农业生产理念或战略思想。

4.1 精确农业的基本概念

精确农业是对传统大机器农业方式的一种否定。即对传统机器生产时代中被忽略的农业生产的空间差异或个性重新加以识别并根据此决定作业方式和作业量。与其说精确农业是一种生产体系, 不如说是一种农业生产理念或战略思想。但是, 在大机器时代, 没有发达的信息采集和处理技术, 想要及时区分农业生产中的空间差异是不可能的。精确农业是现代高新技术发展的结果, 是信息和人工智能技术在大农业中的宏观及微观运用, 其基础是空间差异的数据采集和处理, 其核心是据作物个体或小群体的需要, 及时精确地进行有关作业, 其目的是最大限度地合理利用农业资源, 保护环境。

4.2 GPS工作原理

CPS是24颗卫星分布在6个轨道上, 每个轨道上都有四颗卫星。在地球的任何一个地方, 任何时间, 至少可以同时可观察到5颗卫星, 其中至少4颗在地平线7.5°以上, 但在地球的任何任一位置同时可供观察的卫星不会超过11颗。

4.3 GIS工作原理

GIS即地理信息系统是在计算机硬件软件技术支持下采集, 储存, 管理, 检索及综合分析各种地理空间信息, 以多种形式处理有关数据和图形的计算机系统。它的外表表现是计算机系统, 但是内涵却是有一些计算机程序和各种地学信息数据组织而成的现实空间信息模型。通过这些数据模型, 要从视觉, 计量和逻辑上对现实空间从功能上进行模拟;通过程序的运行和各种数据的变换还可对各类信息变化仿真。

4.4 RS简介

RS即遥感, 顾名思义, 就是从遥远的地方感觉一个物体的客观存在。人类通过大量的实践, 发现地球每一个物体都在不停地吸收, 发射信息和能量。遥感就是根据这个原理来完成远距离的识别物体。其实。遥感在人类的生活领域内是广泛存在的现象。如每个人, 通过自己的两只眼睛, 不与之接触而能观察到不同的距离的物体的存在, 这就是遥感。从现代的科学定义上来说, 遥感就是在一定距离之外, 不与目标物体直接接触, 通过传感器收集被测目标所发射出来的能量而加以记录, 以共有关专业信息的识别, 分类和分析的一种技术学科。

5 农业机器人研究与发展概况

5.1 农业机器人的研究特点

根据农业机器人的概念可以知道, 农业机器人应该有感觉功能, 判断功能。农业机器人的功能和结构决定了农业机器人的作用:通过改变农业机器人的计算机系统的程序就可以改变农业机器人的判断功和机器人的工作顺序, 可以使农业机器人更加适应周围的环境和作业环境, 可以根据作业条件随时调整作业的方式, 也可以通过调整软件或硬件实现作业方式的改变。可以在控制室内对农业机器人的作业进行控制。

5.2 农业机器人的发展趋势

从目前的国内外研究和发展现状来看, 农业机器人基本进入了具体的使用阶段。单片机, 电气系统和GPS等高尖端技术在农业机器人中的应用时农业机器人更加适应农田的作业环境。未来的农业机器人经过多次试验的摸索, 找到更好的试验方法, 提高农业机器人的作业质量和效率。农业机器人应该可以实现人类的一系列农业作业动作, 实现农业机器人在田间作业的自动化。

6 总结

总体上来说, 智能化农业装备和精确农业技术发展的还不够成熟, 由于这两项技术在技术和经济性方面的特殊性, 目前还没有推广普及。但随着农业生产向规模化, 多样化, 精确化发展, 以及逐步出现的农业劳动力不足的问题, 可以想到, 随着经济和科技的快速发展, 农业机器人将会成为智能化的农业机械和精确农业机械在农业生产中得到广泛应用。

智能化农业专家系统应用与推广 第2篇

项目执行情况汇报

海南省科技厅科技服务110指挥中心

2006年3月

一、项目的概况

智能化农业专家系统开发是经国家科技部批准立项的863计划项目，是计算机人工智能技术应用于农业领域的高新技术项目，由海南省科学技术厅组织实施(简称电脑农业)。是一项适合农业科技服务的科技成果。

农业科技服务“110”是我省在科技服务“三农”、创新农业科技推广服务机制的新内容、新形式，是我省农业科技服务的品牌。自2001年在我省部分市县试点实施以来，全省22个市县区设立农业科技服务“110”服务站（点）210个，覆盖全省22个市县区120个乡镇，辐射全省农村大部分地区，每年全省农业科技服务“110”服务服务站（点）接到求助、咨询电话近10万人次，提供现场服务3万多人次，受益农民达50多万人，取得了很好的社会效果和经济效益。但是，由于服务站技术人员的技术水平、服务设备、人员数量等限制，影响服务效果，因此实施《智能化农业专家系统应用与推广项目》，将这项科技成果示范推广，在服务站配备电脑，安装可视系统，安装智能化农业专家系统，对提高服务站服务水平和力量，为技术人及农民提供咨询服务，将进一步提升我省农业科技服务“110”的服务手段和提高技术服务水平具有重要的意义。

智能化农业专家系统应用与推广项目的主要技术指标包括：

（一）、项目立足于我省农业科技服务“110”系统工程建设；

（二）、在我省农业科技服务“110”服务站推广应用已开发的辣椒、龙眼、胡椒、香蕉、芒果、橡胶栽培技术和 1

对虾养殖专家系统；

（三）、为农民提供品种选择、栽培管理、节水灌溉、化控技术、病虫草害防治等方面的技术服务。

二、项目执行情况

2005年实施智能化农业专家系统应用与推广项目以来，全省共新增农业科技服务“110”服务站22个，服务站总数达到74个，服务点136个，并进行完善建设。在农业科技服务“110”服务站推广应用了已开发的辣椒、龙眼、胡椒、香蕉、芒果、橡胶栽培技术和对虾养殖专家系统，为农民提供品种选择、栽培管理、节水灌溉、化控技术、病虫草害防治等方面的技术服务。一年来全省农业科技服务“110”系统共建立五个示范基地，接到求助、咨询电话近50万人次，提供现场服务23万多人次，受益农民达100多万人次。农业科技服务“110”已经成为我省农村科技服务的有效形式，成为聚集市县与乡镇农技人才资源的重要平台。具体已经实现的目标：

（一）、进一步完善和更新农业专家系统的内容，丰富农业专家系统的品种，使其与我省市县农业需要相适应。

（二）、与农业科技服务“110”相结合，在全省农业科技服务“110”74个服务站配备的电脑，安装智能农业专家系统，使农业专家系统在全省推广应用。

（三）、通过智能农业专家系统的应用，为全省农民提供服务50万人次以上，与省农业科技服务“110”可视化系统结合开展远程技术培训4万多人次。

（四）、建立和完善推广应用示范点的建设，在原有工作的基础上，新建和完善文昌永青农资超市等10个示范点，示范推广13500万亩。

三、组织管理经验

（一）加强领导，建立健全农业科技服务“110”工作的指挥管理机制是项目实施的有力保障。依靠科技进步振兴农业,是实施“科教兴琼”战略，全面建设小康社会与构建和谐社会的重要途径。国家科技部、省委省政府都高度重视农业科技服务体系建设和农业科技服务“110”工作，省科

技厅把农业科技服务“110”工作作为推动市县科技进步的重点工程，加强指导与支持，配置电脑，安装了远程视频系统，实现了省、市（县）和服务站三者之间的可视联系，快捷交流。省农业科技服务“110”指挥中心加强对各市县指挥中心、服务站的联系、指导和协调，组织省级专家团开展农业科技服务，编写和印发农业科技服务“110”信息快报130多期、动态17期、各类材料100多份，及时地反映全省农业科技服务110工作的进展情况，有效地推动了项目和全省农业科技服务“110”工作的共同发展。

(二)规范建设，使项目实施与农业科技服务“110”工作向标准化建设和规范化管理的方向发展。我省将规范化建设作为2005年农业科技服务“110”的十大重点工作之一，不遗余力地进行推进。通过规范化建设，把项目列入标准化建设的范围，使智能化农业专家系统在我省农业科技服务“110”工作中取得了明显的实效。

(三)提升手段，智能化专家系统使农业科技服务“110”的服务质量与水平不断提高。加强信息网络建设是我省农业科技服务“110”工作的一条成功经验。一是完善农业专家系统。利用国家863智能化农业信息技术，把星火农村信息化建设和国家863计划智能化农业项目的实施与农业科技服务“110”工作紧密结合起来。组织专家开发了橡胶、胡椒、香蕉、芒果、辣椒、对虾等9个专家系统，建立实用农业知识库与数据库，农业专家系统覆盖了我省的主要农作物，从种植业扩大到种植、养殖、水产等领域。全省各服务站的电脑都安装了智能化农业专家系统，把电脑农业的咨询点建在服务站上，农民可以在服务站里通过电脑上网了解、咨询技术信息，既方便了农民，又普及农业技术和科学知识，提升了农村科技服务水平。二是强化信息网络功能。今年我省以星火信息网为骨干网，进一步整合农业信息网、渔业信息网等专业网，逐步将智能网络建设延伸到各市县政府网和服务站，利用网络通讯技术、信息资源和数据处理技术等，构建完善的农村科技信息服务平台，不断提升农业科技服务“110”的服务能力。三是充实科技专家服务团。省指挥中

心、各市县充分挖掘与组织社会各类农业科技人才参加农业科技服务“110”活动，壮大我省农业科技专家团的力量。目前我省农业科技专家服务团专家技术人员1463人，其中省级专家团专家53人，市县级专家团专家450人，服务站技术人员960人，另外还拥有一支包括各类专业技术人员、企业科技人员、科技志愿者和农村科技能人在内的近万人的农业科技服务队伍。四是建设远程视频系统。2005年，在省指挥中心安装了远程视频系统，实现省指挥中心与25个服务站终端远程可视，最近又开通了27个终端，便捷了省、市县指挥中心与服务站之间可视交流和沟通。省指挥中心运用远程视频系统，邀请省农业专家服务团专家，远程解答各市县指挥中心和服务站提出的技术难题和疑问。农民就近解决不了的问题，可以通过视频系统由专家团专家进行远程指导。

目前，我省农业科技服务“110”的技术服务手段，已由原来单一的电话求助，发展到现在拥有统一电话服务系统、智能化农业专家系统、星火信息网络系统、远程视频系统等多种手段支撑的立体技术服务体系。

四、存在问题和解决方案

存在问题：

智能化农业专家系统应用与推广项目的实施与农业科技服务“110”工作有着密切的联系。由于一些市县领导与科技管理部门对农业科技服务“110”工作重视不够，工作不到位，局面没有打开，发展不平衡，一些市县建设服务站10多个，一些市县只有1-2个，中西部市县服务站的建设，服务范围、服务质量与东部市县还有一定差距；三是资金投入比较少，政府搭台工作力度不够，也影响本项目的实施。

解决方案：

（一）加强领导，健全机制

把智能化农业专家系统应用与推广与农业科技服务“110”工作结合起来，促成农业科技服务的“大合唱”，(二)加大投入，加快建设

省政府已将农业科技服务“110”工作列入“十一五”规划重点项目，并将在资金上予以重点支持。省科技厅将继

续在省重点科技计划中设立专项，用于农业科技服务“110”的服务平台建设，智能化农业专家系统应用与推广将成为农业科技服“110”的技术引进、消化、吸收创新的重要渠道。

（三）完善平台，提升手段

建立智能农业专家系统、农业实用技术数据库与知识库、网上专家咨询与培训等在内的多手段、多功能的智能网络系统，开发推广面向农民和农业的信息网络系统和网络终端设备，搭建农业科技服务“110”的技术平台,不断提升农业科技服务“110”的服务能力，为农民提供快速有效的技术服务和技术培训，加强以指挥中心与服务站为重点的基础设施系统建设和可视系统网络建设,逐步完善各指挥中心和服务站的设备装置，实现省指挥中心与市县指挥中心和服务站之间的可视联系，快捷交流。

总之，2006年，要积极推进项目示范推广工作和农业科技服务“110”工作的有机结合，标准化建设和规范化管理，加快指挥管理、智能网络、技术服务、基础设施等四大系统建设，不断增强农业科技服务“110”的综合实力和发展后劲，创新农业科技服务体系，建立起农民依靠科技增收致富的长效机制，促进农民科技素质的提高，推进市县科技进步，推动农村和谐发展。

实现2006年的项目推广目标。

农业园艺温室的智能化控制系统分析 第3篇

关键词 农业；温室；智能化控制系统

中图分类号：S625 文献标志码：B 文章编号：1673-890X（2015）24--02

随着计算机技术和网络技术的进步，农业现代化的步伐也越来越快。采用智能化系统对农业园艺温室进行控制不仅是研究人员的研究对象，也是实践的重点。本文认为，不同温室内的农作物需要不同的温度、湿度和光照等环境因素，采用智能化控制，可以提高环境因素控制的精确度，提高产量。

1 温室智能化控制系统的发展历程

在20世纪80年代，我国开始了农业园艺温室智能化控制系统的研究。在研究初期，研究人员就已经掌握了温室内微机控制技术。直到20世纪90年代末，通过向西方国家进行学习和研究，我国的温室智能控制技术得到了突飞猛进的发展，可以自行生产先进的环境控制设备。在研究人员的努力下，我国温室智能化控制系统从无自主生产能力到具有自主创新能力，取得了长远的进步。2012年，我国已经开发出基于无线传感器网络和嵌入式技术的温室环境监控系统。这种智能系统可以对温室的里外环境进行检测，并显示温度和湿度情况。同时，可以根据不同农作物的要求对环境进行控制和调节，以满足农业现代化生产的需要。

2 采用智能化控制系统的意义

农作物生长需要合适的光照、二氧化碳、温度和湿度等，缺乏任何一项因素都难以健康成长。农业园艺温室的智能化控制系统可以搜集整体相关环境因素数据并分析数据，以达到对各个环境因素进行控制的目的。从农作物产量的角度来看，智能化控制系统可以增产增量，最大限度地提高农户经济效益。从农作物质量的角度来看，智能化控制可以保证农作物的质量，提高单株农作物的价值。从环境保护的角度来看，智能化控制系统可以精确化肥用量，确保不过量使用农药和化肥，避免温室内部对外部环境的污染。

3 农业园艺温室智能化控制硬件系统

在研究人员的努力下，我国的农业园艺温室智能化控制系统实现了质的飞跃。系统中最重要是便是智能控制硬件系统。目前，我国的温室智能控制系统有4种模式。

3.1 以单片机为基础的控制系统

以单片机为基础的控制系统的组成部分包括控制设备、智能传感器、底层基本结构和前台机组。前台机组的核心即是单片机，单片机可以自动控制和检测数据，其测量数据可以自动存储并输送至主计算机内，在主计算机内对数据进行处理。以单片机为基础的控制系统可以对温室里外的湿度、温度和光照等环境因素进行测量，并输出测量数据，控制相应设备。以单片机为基础的控制系统成本较低，且操作简单，但也有部分缺点，如故障率较高和布线复杂等。

3.2 以可编程逻辑控制器为基础的控制系统

以可编程逻辑控制器为基础的控制系统的功能齐全、可靠性较高且抗干扰能力较强，达到高效温室的控制要求。其主要原理在于监测温室里外的环境因素，并与上位机通信，为农作物生长调节参数。2011年，陶平[1]设计了以可编程逻辑控制器为基础的主控结构，将从主节点输出的数据传输至可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器根据系统设置的环境因素数据对设备进行控制，从而满足农作物生长要求。

3.3 以工业控制机为基础的控制系统

以工业控制机为基础的控制系统是由工控机、执行机构输出输入设备和多种传感器组成的。2008年，针对温室农作物的生长需要，石磊[2]等研制了基于ARM微控制器的温室智能控制系统。ARM温室智能控制系统用微处理器代替单片机，配合继电器和传感器对温室里外的环境进行监控，该设计方式提高了硬件的功能性，而且系统的整体性也有所提高。以工业控制机为基础的控制系统安装简单，成本较低且维修方便。

3.4 以现场总线为基础的控制系统

以现场总线为基础的控制系统意味着信息处理现场化，现场实现控制功能。这种方案增加了系统的信息量，减少了传输信息的光缆长度。该系统成本较低，布线简单，可以长距离传输信息且可靠性较高，非常适用于大面积温室控制，这些优势表明以现场总线为基础的控制系统具有广阔的应用前景。2008年，陈东阳[3]设计了以AT89C51WD单片机为基础的高性能网络节点，对温室采用参数控制。

4 现阶段农业园艺温室的智能化控制系统的问题

近几年，虽然农业园艺温室的智能化控制系统的功能取得了进步，但仍存在着一些不足，主要有：第一，温室自动控制主要以单环境因素为主，无法对氧气、二氧化碳、温度和湿度等方面因子进行综合研究；第二，我国大部分地区的温室控制智能化程度较低，依然在依靠个体经验进行环境管理，并未实现智能化；第三，多数地区的温室管理方法较为粗放，无法根据具体农作物的要求进行精细操作；第四，智能化技术使用率较低，主要局限于大型农业公司和企业。要克服这四点困难，未来还需对温室智能控制系统继续进行研究，以降低成本，提高应用率。

5 总结

在发达国家，农业园艺温室应用智能化控制系统的范围较为广泛。在我国，智能化控制系统的大范围应用还有很长的一段路要走。本文首先总结了温室智能化控制系统的发展历程，认为温室智能控制系统对农作物的数量、质量和生态环境都具有重要意义。然后以4种不同硬件控制系统的智能化控制系统为例子，说明我国智能化控制系统的进步性。最后，提出现阶段农业园艺温室的智能化控制系统的问题，期待研究人员可以解决相关问题。

参考文献

[1]陶平.PLC智能控制系统在棚栽温室上的应用[J].浙江农业科学，2011，4（15）：947-951.

[2]石磊，李天华.基于作物生长模型的温室智能控制系统[J].农机化研究，2008，2（9）：71-73.

[3]陈东阳.基于AT89C51单片机的蔬菜大棚控制系统[J].计算机与现代化，2008，1（28）：4-6.

精准农业农机装备智能化配置 第4篇

1 农机自动驾驶系统

农机自动驾驶系统是精准农业的重要部分, 是利用GPS导航系统的高精度差分技术, 结合相应传感器, 运用自动控制技术, 实现农机设计作业路线的自动驾驶作业。

1.1 系统组成

1.1.1 定位系统

定位系统是整个系统的关键, 这个部分负责给作业车辆定位, 兼容多星系定位系统, 实现厘米级定位精度。

1.1.2 显示系统

显示系统是驾驶员与系统的交互接口, 驾驶员通过显示界面对系统进行设置, 以达到想要求的工作模式。同时, 系统也通过显示界面把系统的相关状态、精度等参数实时显示给驾驶员。

1.1.3 控制单元

控制单元是系统的执行单元。根据农机定位信息和驾驶员设定的作业模式及路线, 判断拖拉机的偏移量, 并根据偏移量, 直接操纵拖拉机的液压转向系统, 实现自动驾驶的功能。

1.1.4 基站系统

基站系统是保证拖拉机定位精度的关键性设备, 基站分固定式和移动式。

1.2 系统用途与特点

该系统用于农机作业各个环节的自动驾驶, 如起垄、播种、插秧、中耕、喷药、收获等。特点:作业直线度高, 减少种子和肥料的浪费;易实现标准规范作业, 交接行均匀, 无堑沟, 无遗漏, 均水均肥, 提高产量;降低了对驾驶员的精准驾驶要求, 减少了人力投入;全天候作业, 提高了作业效率。

2 数据采集系统

2.1 农业地理信息采集器

农业地理信息采集器是精准农业采集处理信息的最好工具。LT30A移动GIS终端是智能手持式移动数据采集终端, 集定位、通讯、智能通话、无线对讲功能于一体, 能满足野外复杂环境下对于手持终端的需求。用于农业信息普查、智能巡检、河流湖泊普查、物流运输监控和林业清查等领域。

农业地理信息采集器的优势是, 可以实时通过无线或有线传输到农业GIS信息平台上, 生产管理者通过管理平台可以随时查看田地、车辆的关键信息。同时可以实时监控现场采集的工作信息。

3 作物监测系统 (CropSpec)

CropSpec系统是国际上最先进的作物氮含量实时检测系统。该技术基于拓普康的核心激光技术, 采用脉冲激光, 实时扫描农作物的叶子, 通过分析作物叶绿素的含量来计算作物的氮含量。传感器安装在拖拉机驾驶室上方, 就可以实时测量出拖拉机两旁农作物的氮含量, 并且实时成图并保存相关系统, 为作物长势分析提供依据。同时可以实时地对拖拉机所牵引 (背负) 的喷药、施肥机械进行变量控制, 以达到按需施肥施药的精准作业。

4 变量控制系统

变量控制系统是根据作物生长的土壤性状, 调整对作物的投入。一方面查清田块内部的土壤性状与生产力空间变异, 另一方面确定农作物的生产目标, 进行定位的“系统诊断、优化配方、技术组装、科学管理”。调动土壤生产力, 以少的投入达到高的效益。系统包括定位单元、处方单元、计算与显示单元、变量控制单元和变量机械等。

5 GNSS卫星平地系统

系统主要由高精度接收机、显示系统、控制系统和平地铲等部分组成, 系统的主要特点是: (1) 不需要架设激光发射器, 减少了架站麻烦; (2) 作业不受环境影响, 可全天作业; (3) 可以按三维设计平地; (4) 可以得到实时准确的地形图, 为水利灌溉规划提供依据。

智能化农业 第5篇

2.1智能化动力机械

农业动力机械的智能化包括农用拖拉机、大型自走式农机（联合收获机械、植保机械）在行走、操控、人机工程等方面的智能化。利用GPS自动导航、图像识别技术、计算机总线通信技术等汽车航天技术来提高机器的操控性、机动性和人员作业舒适性。在上述机械驾驶室中，都有一台或数台计算机，具有统一标准设计的接口，用于与不同类型的农机具配套使用。与传统农机驾驶室中采用仪表盘显示作业参数不同的是，智能化农业动力机械安装有信息显示终端的人机交互界面，通过屏幕菜单操作者可任意选择显示机组中不同部分的终端信息，调用数据库信息，显示数据、图形、语音等多媒体信息。如美国研制成功一种激光拖拉机，利用激光导航装置，不仅能够精确地测定拖拉机所在位置及行驶方向，而且误差不超过25cm；英国开发的带有电子监测系统（EMS）的拖拉机具有故障诊断和工作状态液晶显示功能，通过EMS可严密地控制作业机具的耕作及播种的宽度、深度等。是德国的一款智能化甜菜收获机及其驾驶室内景。近年来，国内的福田、一拖等一些农机企业已意识到了农机“智能化”研发的重要性，开始着手研发智能化动力机械，并取得一定成效。据《中国农业机械化发展报告》显示，在国产东方红X￣804拖拉机上已经设计开发出载波相位差分全球定位系统（DGPS）自动导航控制系统，该系统使得拖拉机的自动化和智能化水平大大提高，成功实现拖拉机的无人驾驶。

2.2智能化作业机械

智能化（有时亦称变量）作业机械主要包括播种机、施肥机、整地机械、田间管理机等作业机具，其智能化应用如激光平地、变量施肥与喷药，以及机具作业状态的监控、故障报警等。

（1）智能化收获机械。联合收割机装备有各种传感器和GPS定位系统，既可收获各种粮食作物，又可实时测出作物的含水量、小区产量等技术参数，形成作物产量图，为处方农作提供技术支撑。如美国卫西弗格森公司在联合收割机上安装了一种产量计量器，能在收割作物的同时，准确收集有关产量的信息，并绘成小区的产量分布图，农场主可利用产量分布图确定下一季的种植计划及种子、化肥和农药在不同小区的使用量；日本研制的自动控制半喂入联合收割机，其作业速度自动控制装置可利用发动机的转速检测行进速度、收割状态，通过变速机构，实现作业速度的自动控制，当喂入量过大时，作业速度会自动变慢。智能化粮食收获机械是当今国内智能化农机装备研究的重点和热点，目前已研制开发出实用化的大型智能化粮食收割机。如国机集团所属的中国农机院研制出智能型10kg/s通用性多功能谷物联合收割机，创造了中国收割机最大喂入量记录，并凭借自动化、智能化控制等先进技术，打破了国外技术垄断和市场垄断，可用于水稻、小麦、大豆等粮食作物收获；福田雷沃创新研发的基于GPS定位系统的精准农业远程信息化服务系统，能够对收割机故障进行远程实时诊断，并能指导维修作业。

（2）智能化喷药机械。智能化喷药机械能提高农药利用率，减少对土壤、水体、农作物的污染，保护生态环境。如作为智能农机领域中的引领者，美国约翰迪尔公司生产的自走式精确喷雾机具有灵活高效、作业精准等诸多优势；德国推出的一种莠草识别喷雾器，在田间作业时能借助专门的电子传感器来区分庄稼和杂草，只有当发现莠草时才喷出除莠剂，除莠剂使用量只有常规机械的10%甚至更低，减少了对环境的污染；俄罗斯研制的果园对靶喷雾机采用超声波测定树冠位置，实现对果树树冠的喷雾，大幅度减少或基本消除了农药喷到非靶标植物上的可能性，节省农药达50%，生产效率提高20%。国内对自动对靶喷雾等变量喷药技术进行了较深入的研究，结合生产实际开发了相应的机具。如将红外探测技术、自动控制技术应用于喷雾机上，研制出果园自动对靶喷雾机，较好地解决了现行果园病虫害防治存在的农药利用率低、污染环境等问题。作为智能农机领域中的领导者，约翰迪尔4630自走式喷雾机在中国实现本土化生产，目前已广泛地应用于国内玉米、棉花、高粱和甘蔗等高秆作物的大面积、高效率和精准植保作业。

（3）智能化施肥机械。施肥机可以在施肥过程中，根据作物种类、土壤肥力、墒情等参数控制施肥量，提高肥料利用率。如美国Ag￣Chem仪器装配公司生产的施肥系统可进行干式或液态肥料的撒施，该系统通过电子地图内叠存的数据库处方，可同时分别对磷肥、钾肥和石灰的施用量进行调整；日本久保田株式会社推出的农业服务支援系统“久保田智能农业系统（KSAS）”，该系统的正式套餐中，联合收割机搭载了与KSAS对应的传感器，插秧机附带电动调节施肥量的功能，对应农机连动制作产量分析及施肥计划。国内山东省农机科研院、福田雷沃国际重工股份有限公司等单位研制出“2BYFZ￣4型智能玉米精密播种施肥机”，该机采用自主研发的种、肥专用传感器分别设计了种子检测与自动补种系统、化肥检测与自动疏通系统，以及基于CAN总线的专用控制器与触控软件系统等三个主要系统，其中前者能完成已播数、重播数、漏播数的计量和缺种、堵塞故障报警及自动补种，而后者能实现株距与施肥量的电动无级调节。

（4）智能化灌溉机械。灌溉机械的智能化不仅可大量节约用水，而且还能省工、省时。如美国瓦尔蒙特工业股份有限公司和ARS公司开发的`智能红外湿度计，被安装在农田灌溉系统后，可每6s读取一次植物叶面湿度，当植物需水时，灌溉系统会及时通过计算机发出灌溉指令向农田中灌水；美国、以色列等国在大型平移式喷灌机械上加装GPS定位系统，结合存放在地理信息系统中的信息和数据，通过处方实现农作物的人工变量灌溉。此外，目前发达国家已实现喷水和施肥、喷药同步进行的一体化作业。国内将计算机与分布于农田内的各种传感器，如土壤水吸力、管道压力、流量、空气温度、空气湿度、雨量、太阳辐射、气压等传感器进行相连，实现数据采集自动化，同时对采集到的各种数据信息进行计算、分析，其结果不仅可作为确定精确的灌溉时间和最佳灌溉水量的依据，而且还可根据决策结果对灌溉设备进行自动控制与监测。

（5）智能化播种机械。智能化播种机械能根据播种期田块的土壤墒情、生产能力等条件的变化，精确调控播种机械的播种量、开沟深度、施肥量等作业参数。如美国依阿华州生产的“ACCU￣PLANT”的播种机控制系统可附加在各类播种机上，通过该系统调控播种机上的播种量计量装置，实现不同地块的播种量调整。另外，部分条播机还加装了同时撒施肥料、杀虫剂和除草剂的撒施装置，将这些装置的驱动机构与播种机计量装置连结在一起，能实现撒施量与播种量大小的同步调整与变化。国内研制了基于全球定位技术(GPS)的智能变量播种、施肥、旋耕复合机，并在一些农场投入使用。此类机械具有复式作业功能，可一次性完成耕整、播种、施肥等多种功能，适用于小麦、大豆、油菜等多种作物，并且操作简便，通过电脑触摸屏调控机具作业参数。

（6）智能化设施农业装备。目前欧美、日本等发达国家已形成温室成套装备，其温室结构、环境控制设施设备，以及室内作业机械装备的制造技术都非常成熟，并向高度自动化、智能化方向发展，并已建立不受或很少受自然影响的全新农业生产技术体系。如荷兰的温室能够常年稳定地生产蔬菜和花卉，黄瓜、番茄等作物的产量可以达到40～50kg/m2；设施农业中的植物工厂（plantfactory）则完全摆脱了自然环境对植物生长的影响，其产量可达到常规栽培的几十甚至上百倍，图3为植物工厂的内部情况。国内许多机构利用计算机技术、传感器技术、通讯技术研制出温室环境监测和自动控制系统，不仅可自动监测温室内的气候和土壤参数，而且还能自动控制温室内配置的所有设备的优化运行，如开窗、加温、降温、加湿、补光照、CO2补气、灌溉施肥、环流通气等；与此同时利用物联网、互联网、大数据和云计算等先进技术，研制远程监控系统，并能通过手机或计算机实现温室可视化远程监控。图4是基于物联网的控制大棚。

（7）农业机器人。在先进发达国家，农业机器人在农业生产的许多领域得到发展和应用。如美国明尼苏达州一家农业机械公司研究推出的施肥机器人（如图5所示），会从不同土壤的实际情况出发，适量施肥；法国发明了专门服务于葡萄园的机器人，它几乎能代替种植园工人的所有工作，包括修剪藤蔓、剪除嫩芽、监控土壤和藤蔓的健康状况等；美国波士顿研制出育苗机器人，工作人员只要在触摸屏上设定地点参数，机器人就能感应盆栽，并自动把它们移动到目的地；英国、日本研发了挤奶机器人，不仅能完成挤奶工作，还可在挤奶过程中检测奶质；澳大利亚发明了一种像牧羊犬的机器人（如图6所示），能在农场代替传统的放牧劳力。国内农业机器人起步晚、底子薄、投资规模小、发展速度缓慢，目前仍处于理论研究时期，距离实际应用还有许多难题需要解决，与发达国家相比，在可靠性、精度和效率等方面差距很大。尽管如此，国内农业机器人的研究目前也已取得了一定的成果，如中国农大研制出蔬菜嫁接机器人，南京农业大学、上海交通大学、西北农林科技大学、陕西科技大学等高校已成功研制出采摘草莓、黄瓜、茄子、番茄等水果蔬菜的农业机器人和用于除草的农业机器人；但总体上处于研究试验阶段，进入实用化的农业机器人则很少。

2.3智能化农机管理

农业机械性能发挥程度和使用率高低受许多条件限制，既受农机具的保有量、配置和状态的制约，又受作物生长情况、气候变化等因素影响。只有在一个农场或区域形成一个高效的农业生产管理网络，并实现农机具的智能化管理，才能充分发挥各种农业机械的效率与作用。农机具管理智能化包括机具配置、机具状态监控、实时调度和维修保养的智能化。如欧洲一些大农场已建立和使用农场办公室计算机与移动作业机械间通过无线通信进行数据交换的管理信息系统，通过该系统不仅能够制定详细的农事操作方案和机械作业计划，而且驾驶员还能根据作业机械显示的相关数据，调整机械作业的负荷与速度，确保机组能在较佳的工况下运行，与此同时利用作业过程采集的数据，通过系统运算和处理，能够实现如作业面积、耗油率、产量的计算、统计及友好的人机界面显示等智能化功能；日本洋马株式会社的农机“智能助手”，通过搭载在农业机械上的GPS天线和通信终端，农机能够自动发送位置、运转及保养方面的信息，并每天自动生成作业报告，还可实现监视防盗、运转状况管理、保养服务、突发问题自动通知与迅速应对等方面的功能，该“智能助手”不仅能自动支持农业机械作业，还可与第三方公司提供的农业云应用程序“facefarm生产履历”配合使用，进一步提高效率，目前“智能助手”已在日本全国推广应用。国内一些省份农机管理部门、高校与有关公司合作，利用“互联网+”实现了农机智能化管理。如宁波市农机总站与宁波移动合作建设“智慧农机”信息服务平台，该平台整合了无线通信、农机定位、地理信息、计算机控制等先进技术，能实现农机定位、农机调度、农机作业面积统计计算等功能，通过几年试点工作，现已取得较好成效；中国移动湖北公司为湖北省农机局研发了“农机宝”手机APP智能应用系统，为全省农机手免费提供农机作业电召信息、农机维修及加油站点位置服务等九大类手机智能应用服务；浙江大学正呈科技有限公司与江苏北斗卫星应用产业研究院联合开发的“北斗农机作业精细化管理平台”能为农机作业提供定位监控、指挥调度、面积统计、信息管理等智能化精细化管理服务，经浙江省一些县市农机管理部门使用，反映效果好，目前已进入加快示范推广阶段。

3我国智能化农机未来发展建议

加强以信息化技术为先导的智能化、自动化农机技术与装备的研发制造，既是转变农业生产方式的现实要求，也是农业现代化发展的客观需要；因而国家非常重视智能化农业机械装备技术发展，“十二五”期间，国家不仅在《高端装备制造业十二五发展规划》《农机工业十二五发展规划》要求重点发展农机自动化、信息化和智能化技术，以提高农机装备的控制水平和智能水平，而且启动了当今农业装备领域财政投入最大的国家863计划项目“智能化农机技术与装备”重大项目。另外，还将农业机械列为智能制造试点的十大领域之一。根据目前国内智能化农业机械的研发、制造和应用现状，应采取如下几方面措施加快智能化农业机械领域发展，以适应现代农业发展对先进适用农业机械的需要。

（1）积极营造发展智能化农业机械的良好氛围。目前国内对农机“智能化”理解偏差较大，尤其是许多农机企业过于关注眼前利益，因而对发展智能化农机并不完全认同。为此，需要强化宣传，营造良好氛围，提高对发展智能化农机重要性的认知，使社会各界尤其是农机企业认识到中国农机走“智能化”发展道路，既是我国从“农机大国”走向“农机强国”的必然选择，也是由我国未来现代农业生产和新时代人群的需求所决定的。

（2）加强现有智能化农业装备成果转化和示范推广。“十二五”实施的国家863计划项目“智能化农机技术与装备”重大项目，目前已在秧苗高速栽插与精密播种技术研究、瓜菜田间生产智能化关键技术与装备研究、茶园智能化关键技术与装备开发等方面取得了许多研究成果。为使上述智能化农机技术与装备对农业现代化的发展确实起到支撑作用，应加快建立若干以智能化技术为引领的智能农机装备产业化示范基地，推进成果的转化与应用。

（3）进一步加大对智能化农机装备领域的支持力度。我国地域辽阔，地理环境、农作物种类和种植制度的多样性决定了对农业机械装备需求的多样性。虽然“十二五”期间在智能化农机技术与装备领域已取得了许多成果，但与国内农业生产和农业现代化发展对农业机械装备的需求仍存在巨大差距；为此需要国家进一步加大扶持力度，按照《中国制造2025》重点领域技术路线图中有关农业装备的发展要求，加快农业生产中急需而短缺的智能化农机装备研发，同时加大智能化农机装备补贴与推广力度，促进智能化农机装备研发与应用。

基于无线传感网络技术的智能农业 第6篇

关键词：智能农业；监控系统；无线传感网络

中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 16-0000-01

一、背景分析

传统的农业需要花费大量的劳动力进入到田间地头劳作，浇水施肥，耕地等等。不能更合理化的利用有限的资源创造更大的财富，很多时候反而浪费了资源。智能农业产品通过实时采集温室内温度、土壤温度、CO2浓度、湿度信号以及光照、叶面湿度、露点温度等一系列环境参数，自动开启或者关闭指定设备。可以根据用户的需求，随时进行处理，为农业综合生态信息的自动监测、对环境进行自动控制和智能化的管理提供了科学依据。方便人们对农田里的作物进行科学化管理，在第一时间了解它们的需求，极大的提高了资源利用率。传感技术为传统农业带来了革新与飞跃发展，成为了未来新型农业发展的必然趋势。

二、智能农业监控平台功能需求

为了方便管理人员对传感器传输过来的数据进行实时的监控，分析。具体功能：

（1）实现对农田里温度、湿度、光照、主要生长营养素等的数据采集。

（2）实现对传感器传来的数据进行实时采集、监测、查看。

（3）对超过设定阀值的异常数据进行报警，并能将数据发送到手机，方便远程管理。

（4）对所有采集的数据进行存储，生成曲线图，方便管理和分析。

（5）可以随意调用查看历史数据，并进行分析，根据分析结果实现自动灌溉。

三、无线网络的组成及其实现的核心技术

传感器网络系统通常包括传感器节点、网关/汇聚节点Router和管理节点。

（一）网关节点。负责对各节点传感器数据的采集、处理以及和外网通信，作为数据采集的传感器节点响应相应的网关请求，搜集周围信息，如温度、湿度，光照等；同时还要兼具有路由功能，依据一定的路由协议直接或者通过作为多跳中转的节点中传输到sink节点，再借助临时建立的sink链路把整个区域内所监控的數据传输到远程中心。

（二）传感器节点。采集的监测数据沿着其他传感器节点逐跳地进行传输，在传输的过程中监测数据被多个节点处理，经过多跳后路由到汇聚节点，最后通过互联网到达管理节点。传感器节点之间通信采用的是基于Zigbee技术的CC2530芯片实现。ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的一种短距离的无线通信技术，具有低功耗、低速率、低成本、低复杂度等一系列特点。Zigbee遵循开放系统互连参考模型，协议栈包括物理层、媒质访问控制层、网络层和应用层，支持自组织网络技术。CC2530是TI公司生产的一款基于具有SOC，支持IEEE802.15.4、ZigBee、ZigBee PRO和ZigBeeRF4CE标准，具有较高的无线接收灵敏度以及抗干扰性能，其传输的距离大于75m，最高传输速率可达250Kbps。

（三）管理节点。用于动态的管理整个无线传感器网络。传感器网络的所有者通过管理节点访问无线传感器网络的资源。

（四）监控系统软件。采用模块化设计，VC++6.0软件编写，采用数据库方式实现数据存储以及读取，并相应的对参数进行控制。系统可分为登陆模块、通信模块、数据显示模块、数据库修改及管理及查询模块、专家决策系统和控制模块（主要用于控制自动灌溉等技术的实现）。

四、参数设置

农业中检测的参数主要有土壤温度、土壤湿度、光照度、CO2、土壤水分、土壤养分以及各种被控对象的开关量等。不同情况下不同，具体如下所示：

（一）温、湿度节点：用于温、湿度监测，温度传感器选用DS18B20，测温范围为-55℃～+125℃，分辨力最高达±0.0625℃，精度±0.5℃，响应时间<1s。湿度传感器的选择频率输出湿度模块HF3226（用湿敏电容HS1101制造），宽量程：10～95%RH，体积小，性能稳定，工作温度范围–40～80℃，精度±5%RH，比例线性的频率输出。

（二）光照度、CO2节点：传感器采用PD-LL，精度：±2%，测量范围0-20000lux。CO2传感器选择TGS4160（固态电化学型气体敏感元件），测量范围：0～5000ppm；加热器电流：250mA；加热器电压：5.0±0.2VDC；加热器功耗：1.25W；温度：-10～+50℃。

（三）土壤温度、养分、水分节点：土壤水分传感器选择AQUA-TEL，测量各种土壤的单位体积含水量，测量范围：0-100%，误差<3%，重复性误差<1%；土壤养分测定包括土壤有机质、pH值、氮、磷、钾pH值以及交换性钙、镁的检测，可采用离子、生物传感器。

五、结束语

无线传感器网络技术融合了传感器技术、计算机技术和网络通信技术。各传感器分工合作，自主组网，网络拓扑动态变化。具有随机部署、分布式结构、自组织、智能型、成本低、环境适应性强等等特点。将无线传感网络技术应用于农业经过近几年的研究已经接近成熟，并且将在以后的飞速发展下为世界带来更多好处。如果对传感器节点加以修改，按照自己的需求重新配置，可将其应用于更多方面，如环境监测、医疗事业、工业自动化等领域。

参考文献：

[1]李慧，刘毅.温室控制技术的发展方向[J].林业机械与木工设备，2004（05）：78-80.

[2]陆志平，秦会斌，王春芳.基于多传感器数据融合的智能火灾预警系统[J].杭州电子科技大学学报，2006（05）：123-125.

[3]于海斌，曾鹏.智能无线传感器网络系统[M].北京：科学出版社.2006.

智能化农业 第7篇

一是产量高且稳定。姬菇在环境可控的菇房生长, 可不受季节影响。在人工控制最适宜的生长条件下, 产品质量稳定可靠。实现姬菇连续种植, 解决传统种植因季节变化带来的不利因素。特别是夏季反季节栽培, 将具有广阔的前景。

二是智能化管理。智能化系统对环境温度、湿度、CO2浓度、光照环境等参数进行监测, 通过各种传感器实时采集每间菇房的环境因子参数, 并通过网络传输到监控中心机的电脑及用户手机上, 并根据栽培者设置的参数范围值进行自动控制通风系统、空气加压高端加湿系统、智能空调等环境调节设备, 即在设置的参数值最低值和最高值系统自动开启、暂停, 将数据控制在设置的范围值内。实现全天候智能自动控制、节能新型组合式的栽培菇房[2,3]。

三是可进行远程监控。通过无线网络或移动网络进行数据传揄, 使管理者可远程视频、手机监控及时了解、控制姬菇生长过程中的各个环节, 并在观察出现异常或参数出现偏差时予以排除和解决, 实现精准化管理, 充分发挥姬菇的产量潜能, 确保姬菇产品的安全性与品质[4]。

四是数据自动采集并保存, 查询方便。通过传感器, 对温度、湿度、光照、CO2浓度等参数进行实时采集, 详细记录, 方便查询各参数值。只需在查询对话界面上输入所要查询的日期与时间, 便可根据需要选择查询的菇房名称进行查询。每个关键点都需要周期性的记录, 可轻松下载文本资源, 方便管理者作研究分析与总结。另外, 姬菇生产管理过程需要建立产品溯源的数据档案管理, 为产品问题的追溯管理提供方便的渠道。

五是监控系统直接参与农产品质量检测环节。姬菇栽培过程始终处于透明和可控的状态, 保障了产品的质量。系统同时对姬菇鲜菇生产管理的各个流程进行全程记录, 从而能够及时准确地实现产品的生产追溯, 杜绝农药残留和重金属等污染, 让老百姓能够吃得放心。

六是原料本地化, 节约农业资源。一般使用农产品下脚料为原料袋栽, 破解农业资源短缺的制约, 提高农业生产综合经济效益, 能够达到循环、高效、生态之目的。

广西壮族自治区贵港市农业科学研究所自2013年下半年以来, 开展利用农业数控智能化系统栽培姬菇的研究。根据姬菇的适宜生长条件, 采用最优的环境控制模式, 进行数控智能工厂化栽培姬菇, 不受季节和环境的影响, 实现全年可控、稳定的高效生产目标。经过2年的试验探索, 已初步掌握该系统的调控技术, 对姬菇智能工厂化栽培的特点及实际运行模式实践摸索, 实现全天候远程监控和管理保温板房的姬菇鲜菇生产。笔者现将生产实践中的做法和体会总结如下, 以供参考。

1 场地选择

数控智能化菇房的建造选址都要求地面平坦开阔, 通风良好, 排灌方便, 周围环境卫生, 无废水、垃圾、污染源, 并远离禽厂、垃圾站等不洁场地, 生产水源符合饮用水生产标准。还应注意培养料预湿场地、发酵场地, 应与菇房至少间隔100 m以上, 中间有建筑物或绿化带作间隔, 以防止发酵场的病虫害污染菇房。

2 保温板房 (菇房) 的建造

科学的建筑方式是智能化环境监控系统的首要前提。从菇房的基建开始, 就要结合温度、湿度和二氧化碳浓度等三大要素。从保温方式与通风效果方面考虑, 做到冬季升温、夏季降温。保温板房材料应尽可能采用热导系数小的高效保温隔热材料, 以减少保温层的厚度, 提高菇房内使用面积。保温隔热材料的性能取决于材料的热导系数, 热导系数愈小, 其保温隔热的性能则愈好[5]。

3 菇房设备配置

菇房内配套安装智能化调控系统、制冷设备和空气加压高端雾化装置。购置移动式制冷设备, 各菇房门口安装环境因子实时数据显示屏, 并安装抽风机、送风机等基础设备。方便管理者准确掌握四大要素从而有机协调管理, 解决了传统生产中劳动强度大的问题。

4 姬菇菌袋的制作与菌丝培养

姬菇栽培主要采用袋料栽培方式, 使用配方为棉籽壳50%、玉米芯 (桑枝) 40.2%、玉米粉5%、石灰3%、石膏1%、磷肥0.5%、防腐剂0.3% (采用23 cm×36 cm×0.05 cm聚乙烯塑料袋, 每袋干料0.75~0.85 kg) 。常压灭菌6 h, 冷却后接种, 菇房要求提前做好清洁、消毒工作, 以防止杂菌感染。接种后, 将菌袋层叠摆放方式整齐叠放于菇房内的铁架上, 置25℃的培养室内培养。

5 利用农业数控智能化系统进行全天候监控和管理姬菇的鲜菇生产

当菌丝达到生理成熟时即可进行姬菇鲜菇生产管理。姬菇出菇环境采用数字化智能系统进行在线监测和人工调控, 以便于标准化生产和管理。

5.1 温度管理

由于数控智能化菇房不受季节限制, 栽培者可根据需要的出菇时间, 合理安排制作姬菇出菇菌袋 (菌丝长满袋一般在25 d左右) 。待菌丝长满后就可进入管理阶段。为探索到姬菇的最佳出菇温度范围值, 笔者进行了多次出菇温度范围的处理, 结果表明:设置温度范围太低, 菇体生长发育慢并且浪费能源;设置温度范围过高, 菌盖颜色会变浅, 形状扭曲成喇叭花状, 影响品质等级。结合高产、优质和节能等多方面考虑, 最终确定将温度范围在智能专家系统上设定值为18~22℃, 最能体现产品价值。

5.2 湿度管理

在专家系统上设置好相应的湿度参数范围值后, 该系统则根据这个范围值进行智能控制。低于范围值时自动开启雾化加湿系统, 达到范围值最高点时则雾化加湿系统自动停止。雾化加湿与传统的人工水管喷水相比较, 前者加湿为迷雾小颗粒状水, 自动补充湿度, 更满足姬菇生长需要。首先, 菇房的水分管理要根据菇房的保湿性能和外界气候变化的情况灵活掌握 (有空气交换设备, 有一定程度影响) 。如果菇房内空气湿度设置不合理, 太低或者太高会造成姬菇偏干或偏湿, 影响菇质及产量, 所以菇体水分把握是关键。经过多次试验, 将菇房内空气湿度值设置在86%~95%之间最为合适, 菇面湿润而保持合适水分。此外, 要根据姬菇子实体发育期设置不同湿度值管理, 催蕾期只要保持出菇口料面湿润为宜, 转潮期养菌湿度要控制在80%以下。

5.3 换气管理

姬菇子实体生长期间需要有足够的氧气, 即二氧化碳浓度不可过高。如果菇房内通气不良, 二氧化碳过高很容易导致菇柄过长甚至长畸形菇, 每潮菇的出菇旺季需要大量换气, 因此在出菇期间结合湿度管理, 将二氧化碳浓度设置在600~900 mg/kg之间为宜。

5.4 光线管理

菇房内的光线不能太明亮, 出菇期间需要有适当、适量的散射光即可, 以能看清报纸为度。

6 病虫害防治

姬菇菌丝培养阶段, 常见的杂菌有绿色木霉、青霉、毛霉和红色链孢霉等, 发现后应及时处理。子实体生长阶段, 主要杂菌是粘菌, 发现后应及时将染有粘菌的菌袋及时进行处理, 同时加强菇房内的通风换气量。虫害主要有菇蝇和蚤蝇, 可使用振频式诱虫灯, 利用物理诱杀的方法扑杀害虫。

7 采收与产量

姬菇子实体成熟的标志为菌盖长至2~3 cm、菌盖边缘内卷、孢子尚未弹射。采收要及时, 要保证菇体完整。整个栽培周期需要3~4个月, 产量主要集中在第1、2、3潮, 每采完1潮菇后应停水进入菌丝恢复期2~3 d, 再进入加湿管理, 每潮菇转潮需要5~12 d。从2013年下半年投入使用至今, 利用数控智能系统共进行了6批姬菇生产管理试验, 每批试验制作菌袋6 000袋, 平均单产可在0.60~0.85 kg之间, 取得了较好的效益。

8 结语

姬菇数控智能工厂化栽培是现代我国食用菌产业发展的必然趋势, 它不仅打破了传统农业季节性生产的被动局面, 促进了我国传统农业产业结构的升级换代, 随着科技的进步及科研手段的不断完善, 下一步将继续开展更多食用菌品种的开发与研究, 加快农业食用菌数控智能工厂化的发展进程。

摘要：经过2年利用农业数控智能化系统进行栽培姬菇试验研究, 该系统配套安装智能化调控系统、加湿系统、通风系统和温控系统等基础设备, 使管理者实现轻松化、精准化、科学化管理。本文通过智能化调控系统可以对菇房内姬菇鲜菇生产的四大环境要素温度、湿度、二氧化碳与光照数据的实时采集, 并可以进行精密控制与调节。通过该系统能够轻松控制姬菇生长过程中的各个环节, 实现精准化管理, 充分实现姬菇的产量潜能和品质特性, 从而能够正确评价姬菇的品种价值, 从实践中初步探索并总结出最佳的有机协调栽培管理技术。

关键词：姬菇,农业数控智能化系统,管理技术

参考文献

[1]梁晋谊, 成传荣, 许克勇, 等.灵芝的工厂化栽培技术[J].食用菌, 2015 (3) :30-31.

[2]高学敏, 胡永光, 堀部和雄.金针菇工厂化生产环境控制模拟模型[J].中国食用菌, 2004 (2) :22-24.

[3]周欢, 黄立平, 詹锦川, 等.基于供应链管理的农产品安全监控信息平台[J].安徽农业科学, 2005 (6) :1067-1068.

[4]杜茂华.计算机辅助SPC在企业中的应用[J].机床与液压, 2002 (5) :169-170.

智能化农业机械中嵌入式系统的优化 第8篇

现阶段, 我国正在大力推进农业的结构化调整, 走精细农业的道路。精细农业是一种农业的微观管理系统, 其核心是根据当时当地测定的作物实际需要, 确定对田间作物的投入。精细农业的概念和理论被认为是指导现代农业生产的先进理念和具有创新意义的技术思想, 被喻为“信息时代作物生产管理技术思想的革命” [1]。

以往的田间管理没有考虑田间因素的差异性对田间小区产量的影响, 而以农田大片土地为单位平均播种、施肥和喷药, 不能保证耕地生产潜力的充分发挥, 而且又造成化肥和农药等农用物资的过度投入。精细农业的思想是利用现代电子信息技术来获取影响作物生长的因素, 实施变量的农田作业管理和调控。

1 精细农业与农业机械智能化

精细农业的核心就是实施变量的农田作业管理和调控。为了达到这个目标, 需要3方面的工作:首先, 获得田间数据;其次, 根据收集的数据作出做业决策;最后, 需要机器来完成[2]。因此, 精细农业最终需要依靠智能化农业机械的支撑, 如智能谷物联合收割机、谷物精密播种机和自动化除草机等。智能化农业机械的智能系统主要由3大部分构成, 即田间作物信息实时采集系统、信息实时处理系统、实时控制系统。例如, 能够根据杂草的密度自动调整除草剂的喷洒量的自动除草机, 要具有能够获得杂草分布图的CCD图像采集系统;要有对杂草分布图进行处理获得杂草密度的图像处理系统;要有根据杂草密度控制除草剂喷洒量的控制系统。

农业机械的智能化要靠计算机系统来实现。在计算机系统的控制下, 进行信息采集、数据处理和实时控制。这种需要装备到农业机械上的计算机系统称为嵌入式计算机系统。它是面向特定应用设计的专用计算机系统, 完全封装在其所控制的设备内。与通用计算机不同, 嵌入式系统往往执行非常明确的预定义任务, 而且嵌入式系统的外形尺寸、功耗、外部适配器等各种特征必须满足所嵌入设备的应用要求和限制。另外, 嵌入式系统还具有实时性的要求。

为嵌入式系统开发的程序称为“固件”, 它通常存储在只读存储器中, 而非磁盘中, 因此其存储空间是有限的。为了满足嵌入式系统的实时性和有限存储空间的要求, 嵌入式程序要尽量提高运行速度, 减少存储空间。因此, 在嵌入式程序的设计中, 需要进行反复的优化, 以提高系统的性能, 缩减产品的尺寸和成本。对嵌入式程序进行优化主要从两个方面入手:一是设计优化; 二是代码优化。

2 设计优化

2.1 面向对象程序设计技术

现代的程序设计普遍采用面向对象的设计方法。面向对象程序设计于20世纪60年代提出, 以后逐渐发展和完善, 出现了Java和C++等面向对象的程序设计语言。面向对象程序设计的出现是计算机编程技术的重大进步。它以对象为中心观察、描述和处理问题, 按照对象及对象之间的联系来构造软件实体。

面向对象是一种自下而上的程序设计方法。它以数据为中心, 以类作为表现数据的工具, 是划分程序的基本单位。面向对象程序设计的基本方法就是把数据和对数据的处理函数封装在一起, 形成一个相对独立的类模块, 从而使类实现了数据与函数功能的有机结合[3]。

2.2 面向对象设计的优化

类是面型对象程序设计的基础, 通过类继承可以最大限度地实现功能代码的重用, 从而减少程序的存储空间。

调整继承关系是优化设计的一个重要方面。继承关系能够为一个类族定义一个协议, 并能在类之间实现代码共享, 以减少冗余。在面向对象设计中, 建立良好的继承关系对优化结构是非常重要的。

在设计类的继承关系时, 使用自顶向下和自底向上相结合的优化设计方法。先创建一些功能类型, 然后进行归纳。如果在一组相似的类中存在公共的属性和公共的行为, 则可以把这些公共的属性和行为抽取出来重新定义一个类作为基类。对设计出来的多个基类再进行归纳, 再抽象出公共的属性和方法, 定义新的基类。如此反复进行归纳, 以使继承关系逐步优化。

3 代码优化

代码优化[4,5]就是采用更精简的程序代码来代替原有的代码, 使编译后的程序运行效率更高。以下是一些常用的优化方法。

3.1 尽量定义轻量级的构造方法

在进行类的设计时, 要尽量设计轻量级的构造方法。在程序运行过程中, 除了创建显示定义的对象外, 还要创建很多临时的对象, 在创建类型的每个对象时都要调用类型的构造方法。如果构造方法过于复杂, 就会降低程序运行的效率。

3.2 尽量定义局部变量, 减少类成员变量的个数

少用全局变量, 多用局部变量。全局变量是放在数据存储器中的, 太多的全局变量会导致编译器无足够的内存分配;而局部变量则大多定位于内部的寄存器中。使用寄存器的操作速度比数据存储器快, 指令也更灵活, 有利于生成质量更高的代码。

3.3 代码替换

使用周期短的指令代替周期长的指令, 以降低运算的强度。

3.3.1 减少除法运算

用关系运算符两边乘除数避免除法操作, 还有一些除法和取模的运算可以用位操作来代替。因为位操作指令只需一个指令周期, 而“/”运算则需要调用子程序, 代码长, 执行慢。例如:

优化前if ( (a/b) >c) 和a=a/4

优化后if (a> (b*c) ) 和a=a>>2

3.3.2 减少乘方运算

例如:

优化前a=pow (a, 3.0)

优化后a=a*a*a

3.3.3 使用自加和自减指令

例如:

优化前a=a+1, a=a-l

优化后a++, a--

对除法来说, 使用无符号数比有符号数会有更高的效率。在实际调用中, 尽量减少数据类型的强制转换, 少用浮点运算。如果运算的结果能够控制在误差内, 则可用长整型代替浮点型。

3.4 switch语句和循环语句的优化

编程时, 对case值按照可能性排序, 将最可能发生的情况放在第一个, 最不可能的情况放在最后一个, 可以提高switch语句块的执行速度。

循环体是程序优化的一个重要环节, 对于一些不需要循环变量参加运算的模块, 可以把它放到循环的外面。对于次数固定的循环体, for循环比while循环效率更高, 减计数循环比增计数循环速度快。

3.5 查表代替计算

在程序中尽量不进行非常复杂的运算, 如浮点数的开方。对于这些消耗时间和资源的运算, 可以采用空间换取时间的方法。预先将函数值计算出来, 并置于程序存储区中, 以后程序运行时直接查表即可, 减少了程序执行过程中重复计算的工作量。

4 结论

1) 精细农业的核心思想就是对农作物进行变量作业, 要进行变量作业需要智能化的实时控制系统。机械智能化的实现靠嵌入式计算机系统来实现。嵌入式系统中的程序往往受到存储空间的限制, 而且需要满足实时性的要求, 因此对嵌入式系统中的程序需要进行反复的优化。

2) 进行程序的优化可以从设计和编码两个方面入手:在设计阶段, 采用面向对象的设计方法, 对类型反复地进行归纳, 尽量提高继承程度;在编码阶段, 要在数据定义和功能代码的编写等多个方面进行优化, 提高代码的执行效率。

3) 装有嵌入式系统的农业机械需要连续数年无差错的运行, 有时候出现错误还能够自动修复。因此, 对于嵌入式程序的开发和设计比较一般的程序设计更具有挑战性。

摘要：精细农业需要智能化农业机械的支撑, 农业机械智能化的实现依靠嵌入式的软件系统。嵌入式软件系统中的程序往往是运行在有限的硬件资源环境中, 而且大多具有实时性的要求。因此, 要对程序进行优化, 尽量提高程序的执行效率, 减少程序的存储空间。为此, 讨论了对智能农业机械中嵌入式控制程序进行优化的方法和策略, 这是精细农业技术体系中的一个重要方面。

关键词：精细农业,智能机械,嵌入式系统,优化,程序代码

参考文献

[1]孟为国.精细农业及其技术简介[EB/OL]. (2006-04-28) .http://www.amic.agri.gov.cn/DesktopModules/In-fos11/Infos/ThisInfo.aspx-ItemID=17945.

[2]佚名.精细农业:现代化的农业方向[EB/OL]. (2007-02-27) .http://equip.aweb.com.cn/news/2007/1/29/10452384.shtml.

[3]江开耀, 张俊栏.软件工程[M].西安:西安电子科技大学出版社, 2004:184-188.

[4]贾征, 王志敏.程序设计方法与优化[M].西安:西安交通大学出版社, 2004:299-360.

[5]刘锋, 张晓林.浅析嵌入式程序设计中的优化问题[J].单片机与嵌入式系统应用, 2006 (12) :65-67.

智能化农业 第9篇

“精确农业”信息技术的研究应用, 并不是一种新的技术应用理论问题的探索, 而是将信息高新技术领域逐步形成并将应用的成果向农业领域应用的技术转移。它需要以现代农业科学技术为基础, 通过多学科领域科技成果的组合与集成, 以实现农业大面积高产、高效、低成本生产和优化资源环境综合效益的目标。

2 精确农业的应用

支持精确农业示范应用的基本技术手段已经进入农业领域, 并逐步趋于成熟, 在示范应用中已经有了良好的发展前景, 成为我国农学, 农业工程高新技术应用研究富有吸引力的领域之一。愈来愈多的电子信息高新技术集成技术开发和试验研究成果运用到精确农业应用领域、资源环境、农业利润及农产品市场竞争问题的激烈, 精确农业技术的研究与实践, 将是目前农业高新技术应用前瞻技术, 并将引发本世纪电子信息高新技术集成应用于农业系统, 实践农业可持续发展的科技命。

2.1 GPS田间绘制杂草分布图的手携式数据采集系统

目前的农田化学除草实践是估计一下整块田区的平均杂草密度而决策是否需要喷施除草剂, 选用何种药剂和确定药剂喷量。发达国家的农民正在面临着不断增长的农药成本, 环境负效应开支和法律制约的压力而力求减少农药的投入。精确施药的目标是根据杂草密度、种类或病虫害的不均衡空间分布来调控除草剂或植保农药的投入方式和剂量。带GPS的手携式数据采集器, 可与办公室pc田间信息自动绘图系统组合起来, 将成为未来农民巡田观察获取田地闻作物、土壤、虫害等空间信息的有力辅助工具。含背负式6通道GPS接收器锁定在8个GPS卫星上, 软件可能性控制选择其中5个卫星提供的定位信息, 计算出定位数据。差分定位误差校正信号由基站发出, 通过R8232无线调制解调器运行于458MHz, 500mw的带天线接收机上, 背负装置总重量为5kg, 基站信号服务范围3km。GPS信号通过电缆与便携式PC连接, 便携PC带1MB RAM, 1个PCMCIA RAM CA夏日。软件由菜单驱动, 单功能键操作, 可将田间观测者的地理位置和田间观测数据, 通过便携PC和天线发往办公室PC。用软件绘出田间杂草分布图, 作为施药的依据。田间观察者还可通过便携PC调阅田间区的历史数据作为参考。

2.2 深松作业远程监管系统

随着深松整地作业的不断开展, 验收工作一直是较大的难题, 传统验收以抽检为主, 工作人员手持GPS测亩仪绕作业地块行走一圈, 来测出深松作业面积, 再借助铁棍、卷尺等工具进行深度抽查工作。这种验收方法存在工作量大, 检测效率低, 检查覆盖面少, 容易发生记录错误等问题;还存在农户用非深松机具进行作业、工作人员也无法辨别等情况, 作业质量管理非常难于执行。

2.2.1 深松作业远程监管系统设计与应用项目主要是与各类深松整地机配合使用, 远程监管深松作业质量。

该系统包括主控制器、监管机具、GPS传感器、深度传感器、九轴姿态传感器、速度传感器、配套监管机具、视频监控器及网络服务平台等设备模块。各个传感器统一安装在监管机具上, 监管机具安装在深松机具上, 主控制器通过一根专用数据线与各个传感器相连, 安装过程简单, 其他人员无法对其进行更改, 出现安装、使用异常情况主控制器会报警提示。人机界面采用触屏设置方式, 安装在驾驶室内, 机手可以通过主控制器查看作业深度、速度及实时作业影像等相关信息, 当未按规范进行作业时会提供报警提醒, 机手及时做出调整来保证机手一次性作业达标。

2.2.2 在无网络的状态下, 当地管理者可通过主控制器设置挂载机具的相关参数及调取完成作业达标情况。

主控制器会自动将实时监测数据上传到网络服务平台, 在网络服务平台上可以调取作业的位置、深度、速度、面积、图片等相关信息, 进行统计、分析并输出报表。还可以根据远程管理者的需要实时在线抓拍作业图像, 并与本地管理者或机手进行语音交流。该系统具有深松深度监测精度高 (误差8mm以内) 、可准确计算作业面积、安装和操作简便、监管机具不易更改、支持机手语音提醒、视频监控、支持本地与远程信息互通等特点, 实际有效的达到深松作业监测与管理的目的。该套系统曾在辽宁的朝阳、阜新等地做了多次实验推广, 深受农机合作社和农机操作人员的一致好评。

3 启示与建议

近十年来, 科学和技术发展的一个鲜明特征是日益求助于多学科融合的知识来解决问题。科学和技术愈益接近, 我国农业现代化的实现需要集成现代农业生物学科、农业工程学科和现代经济管理科学的综合支持, 加快用现代工程技术装备农业, 一是靠政策、二是靠投入。

1) 精确农业与农业机械化智能技术体系的研究, 需要政府相关部门和农业科技决策部门的重视和支持。

为缩小与国外先进农业机械化智能技术差距, 达到跨越发展, 建议有关领导都门组织认真研究, 支持国内学者参与有关国际学术交流, 推动国际合作, 尽怏提出一个适于我国的发展研究的建议和思路。

2) 加大对地理信息系统 (GIS) 在我国农业资源管理与生产管理系统的应用技术开发研究;研究和对接国内外GPS精确农业技术发展与在我国农业机械化智能技术体系发展应用研究的可行性及技术政策建议。

3) 促进农业机械化智能技术体系专家与信息科技专家的协作, 使有关农业生产模块、模型, 农业专家系统, 多媒体农业知识系统的现有研究成果组装集成;尽快为我国农业科技普及推广提供一种有效的信息科技支持手段。

4) 支持和加大“精确农业”技术体系的农业生物环境信息采集装置与处理系统开发研究。

参考文献

智能化农业 第10篇

1 智能化、低功耗的农业灌溉系统设计的总体思路

智能化、低功耗的农业灌溉系统的设计思路是利用单片机(MSP430系列)具有的超低功耗、处理能力强大、模拟技术性能高、片上外围模块丰富及工作稳定等优点[3]进行主控制器设计,通过在田间分布各种传感器检测点(如土壤湿度、雨量、风速、作物蒸腾量等)传送到控制器,由控制器对结果进行判断和处理,进而控制电磁阀的开关,达到适时、适量地灌水的目的,实现智能化功效。此外,开发多个独立的灌溉程序可以同时灌溉不同的植物,根据不同的植物、不同的灌溉需求等进行灌溉量设计,不仅可以减少水资源的浪费、提高水资源利用率,而且对农作物的合理生长、增收有极大意义。

控制器的供电采用太阳能充电、锂电池供电,实现环保、低功耗、节能的目的。控制阀采用门闩式电磁阀,利用永久磁石的磁力来维持运转,不需供电,这也是实现节能的主要设计节点之一。此外,在对雨和太阳的防护方面,使用塑料壳体和防雷装置,使得产品适合在野外使用,具有市场活力。

2 系统主要控制部分图示及说明

系统主要控制部分如图1所示。

系统的设计出于实际考虑,工作原理如下。

(1)主单片机定时轮流采集四路传感器(土壤湿度、雨量、风速及作物蒸腾量)数据,经过主程序分析后制定合理的灌溉策略。

(2)根据传感器反映的田间含水量及环境因素对门闩式电磁阀开启灌溉指令,门闩式电磁阀利用永久磁石的磁力来维持运转,不需供电。

(3)为了方便监控,运用LCD液晶屏显示实时采集的传感器数据及电磁阀开启状态或开启后的倒计时间。

(4)各系统运行工作时,由主单片机完成数据实时采集与存储,以备系统升级改造使用。

(5)主控制器采用锂电池供电、太阳能充电,配备塑料壳体和防雷装置等,适合在野外大田使用。太阳能板通过充电控制电路随时为锂电池充电,锂电池为电源转换电路中的各部分提供3.3 V的直流电压。

(6)开发多个独立的灌溉程序,针对不同的农作物,根据土壤湿度、雨量、风速、作物蒸腾量等的不同,由控制器对结果进行判断,选择适宜的灌溉方案并控制电磁阀的开关,达到适时、适量灌水的目的。

以上各部分综合设计,可实现根据作物不同时期需水量的不同满足各种种植条件下的灌水需求,既能有效利用自然降水,又能环保节能地利用灌溉水,尽量减少控制器在工作过程中的功耗,获取农业最佳社会效益及经济效益。

3 智能化、低功耗的优点分析

当前进口的灌溉控制设备质量好、功能齐全,但也相继暴露出一些问题,昂贵的价格加上没有考虑我国特殊的自然地理环境、气候条件、土壤条件、农民收入水平等实际情况,导致国外的灌溉控制器在我国的应用并不普及[4]。本智能化、低功耗的灌溉系统正是针对以上不足而开发,利用现有的计算机、通信及自动控制等技术进行设计,具有如下优点。

(1)高度智能化。利用传感器技术、计算机技术和自动控制技术等,由传感器采集、单片机控制、门闩式电磁阀调节等,根据已知作物生长各阶段的需水量、生长状态及各阶段可能遇到的气候与自然条件等决定灌溉的详细信息输入计算机,计算机通过推理计算来进行灌溉,摆脱了传统的灌溉模式,减少人为主观因素,应用前景非常广阔。

(2)有效节能化。利用太阳能充电及锂电池技术,将电源转换电路中的各部分的电压保持在3.3 V直流电压下,摆脱农业灌溉依赖外接电源供电的方式,同时利用单片机的低功耗特点及利用永久磁石的磁力来维持运转状态的门闩式电磁阀,实现较好的节能效果。

(3)管理实现网络化。随着网络通信等技术的发展,系统信息可以连接或共享至远程外网,使管理者足不出户便可以了解、监控及操控灌溉工作,提高了工作效率。

(4)环境控制系统灵活多变。不同种类的作物在不同季节其需水情况存在一定差异,因此必须根据实际情况设置不同的灌水控制方式,不同种类的作物选择适合的灌溉方式,最大限度地为作物创造极佳的生长环境,达到增产增收的目的。

随着我国农业现代化进程的加快、农业结构的调整及农村经济的迅速发展,节能精良的灌溉技术将成为未来农业工程研究的主要方向和重点。

4 实现智能化、低功耗对我国农业灌溉的现实意义

我国是农业大国,人多、地少、水缺[5]。2011年,我国总灌溉面积为0.67亿hm2,而低压管道输水地面灌、喷灌、微灌的面积占总灌溉面积的18.7%,喷微灌不足6%,农田灌溉水有效利用系数仅为0.51[6],农业用水短缺和用水浪费现象并存。随着我国经济社会的快速发展,水土资源供需矛盾日益尖锐[7]。总体来看,我国节水灌溉水平发展与国外及自身实际需求相比还有较大差距,远不能适应现代农业发展的需要。而节水灌溉技术设备的许多关键技术尚处于研究和待开发阶段[8],部分已生产的系统的成套性很差[9],导致设备闲置田间。此外,发达国家开发的智能灌溉系统具有功能强、用途广等特点,但价格十分昂贵[10],同时国外产品大多没有考虑到我国特殊的自然地理环境、气候条件、土壤条件、农民收入水平等因素,并未实现现实意义中的节水功效[11]。

灌溉现代化的内涵可以概括为用人与自然和谐的现代理念指导灌溉发展,用先进技术、先进工艺、先进设备打造灌溉工程,用科技创新提升灌溉技术,用现代管理制度与先进管理手段加强灌溉管理,形成灌溉精准、用水高效、管理现代、运行可靠的灌溉体系,具有较高的灌溉效率、管理效率、劳动效率,较低的水土资源、能源消耗,满足农业现代化、生态文明建设及国家现代化进程对灌溉发展的要求[12,13]。因此,我们开发适合于我国国情的智能灌溉产品,对节水及农作物的合理生长具有非常重要的意义,不仅可以减少水资源的浪费和提高水资源利用率,达到“精准、高效、生态”的目标,而且可以增加农作物的产量,降低农产品的成本,智能灌溉控制器为节水灌溉的实现提供了技术支持。

摘要：为促进农村经济的科学发展,实现传统农业向现代农业、规模化经营方向转变,紧紧围绕国家资源节约利用、生态环境保护的体制改革,文章提出了一种面向我国南方地区的智能化低功耗的农业灌溉系统的总体设计思路,对实现我国农业灌溉现代化具有现实的指导意义。

智能化农业 第11篇

记者求证：记者致电公司证券部，工作人员表示情况属实。

近日网络盛传赛为智能（300044）的互联网农业平台2015年完成搭建。对此，公司回应称，公司全资子公司前海皓能的互联网农业平台目前正在积极搭建中，预计2015年完成。此前不久，公司在投资者互动平台上透露，公司全资子公司合肥赛为智能研发的无人机目前正在积极地做市场推广，并已与军队签订订单。

值得一提的是，公司于9月1日早间发布公告称，2015年8月31日，封其华先生通过招商证券资产管理有限公司成立的招商资管增持宝定向资产管理计划从二级市场购入公司股票20万股，占公司总股本的0.09%；成交金额355.80万元，成交均价17.79元/股。有分析人士指出，公司董事增持公司股份表明其对公司未来发展非常有信心，对公司股价有维稳作用。

另据资料显示，目前国内无人机市场约为30亿元，其中军用无人机占比约为90%。目前全球民用无人机市场份额为11%，军用占据较大空间。目前我国军费开支以10%的速度增长，商用无人机市场则呈现爆发式的增长。公司产品按照相应的技术标准进行立项研发，目前已取得军工二级保密资质和军用资质，相关产品的销售也在有条不紊地推开。

中国联通助力农业大棚智能监控 第12篇

农作物的生长不仅仅取决于土壤含水量, 还包括大棚的温度、湿度、土壤的温度和酸碱度、大棚中二氧化碳含量等诸多因素。例如大棚种植湿度过大, 植物的病害可能会时有发生, 农药一遍接一遍地打, 造成农产品药物残留加重。农民如何能更准确、更及时地了解农作物的生长环境, 保证农作物的产量已经显得十分重要。

1 方案总体介绍

农业大棚监控系统提供的是一套完整的解决方案, 包括从数据采集终端到管理平台再到业务平台之内的端到端的解决方案, 是将农业大棚生产过程中, 决定植物生长关键的温度、湿度、二氧化碳含量, 土壤温度、湿度及土壤含水率等信息进行实时采集, 通过中国联通WCDMA/GPRS网络进行传输, 利用手机短信、WEB、WAP等手段让从事农业生产的用户实时掌握了解大棚内的环境信息。当植物生长环境出现恶化的情况时, 及时通过短信通知用户, 用户也可通过手机短信息的方式进行实时查询和远程控制, 从而避免生产上的损失, 大大提高了蔬菜种植和监测的有效性和灵活性。其功能包括数据采集、终端管理、实时监控、安全告警和数据分析等, 从而为系统的管理者提供了可靠和有效的管理工具。

2 实施方案

中国联通将提供WCDMA/GPRS无线终端配合环境监测传感器与农业大棚环境监测业务平台, 通过遍布全城的WCDMA/GPRS网络, 实现农业大环境监测。传感器需安装在农业大棚内, 通过与WCDMA/GPRS无线终端相连, 实时将大棚内的环境数据发送到大棚环境监测平台上, 农民无需亲临大棚现场, 只要通过手机短信、WEB、WAP等方式即可实时了解大棚内的环境, 如大棚内的环境超过设定阀值, 系统可自动产生告警;同时以短信的形式发送到农民的手机上, 农民通过短信可反向进行控制, 并及时赶往现场对出现的问题进行处理, 避免造成更大的损失。

监控中心:由硬件和软件组成。硬件主要包括主站服务器、采集终端等;软件主要包括操作系统软件、数据库软件、农业大棚环境监测平台、防病毒软件和防火墙软件等。

通信网络:中国联通WCDMA/GPRS无线网络。

采集终端:远程采集成套设备 (WCDMA/GPRS通信终端、土壤温度传感器、土壤含水率传感器、温度湿度传感器、光照传感器及二氧化碳浓度传感器等) 。

由于采用中国联通WCDMA/GPRS网络传输数据, 系统构建简单、快捷、稳定。

如上图所示, 我们可以看到平台分为五个大的模块, 包括WEB门户系统、核心业务层、扩展接口、终端通信层及底层基础组件。

其中, 底层基础组件是整个系统的基础, 为整个平台的其他功能模块提供最基础的功能以及相应的公共函数, 供其他供能模块调用, 提高系统整体的性能、效率, 以及功能升级的能力。

终端通信层是业务功能和门户功能的基础, 这个模块提供终端和应用服务器的接入能力, 对通信端口进行监听, 提供和终端以及应用服务器的交互能力, 完成消息的收发、调度以及适配等。

扩展接口用于提供各种扩展功能, 以支持多种应用数据的处理和维护。

核心业务层是整个系统的核心, 负责所有关键数据的处理和维护。包括对采集设备信息的管理, 采集数据的接受, 完成数据存储、分析、报表生成等一系列的工作, 实现对终端设备的管理和各种业务数据的处理。

WEB门户是整个系统的表现层, 负责直接和最终用户进行信息的交互, 以简便直观的方式将用户希望看到的数据展现给客户。同时接收客户在页面进行的各种操作, 将数据提交给核心业务层进行处理, 并将处理后的结果展现给客户。根据系统用户角色的不同系统将为用户提供不同的门户, 并能够根据权限展现出不同的管理和维护页面。

3 系统功能

农业大棚监控系统主要包括:系统管理、告警管理、农业大棚管理、灌溉控制、统计报表和日志管理等。

系统管理:系统管理模块主要针对系统管理员使用, 创建、修改、删除用户角色和权限, 创建用户账号及初始密码, 设置接收告警短信的联系人手机号码等信息。

告警管理:告警信息分为普通状态报告和严重事故告警。对于普通状态报告的告警只记入日志和数据库, 对于严重事故需要提供短信报警功能, 系统在收到严重告警后根据预定的逻辑查找该大棚的负责人手机号码, 并向此号码发送报警信息, 大棚负责人员在收到报警信息后立即赶到大棚现场查看情况。同时对告警信息可进行查询, 系统可以按时间、区域和大棚信息等使用模糊组合查询方式来查询告警信息。

农业大棚管理:农业大棚管理主要提供维护农业大棚信息的功能, 用户通过此模块可以对农业大棚的信息进行创建、修改和删除等操作。例如, 用户可以用手工或者集中导入的方式录入农业大棚的信息, 信息主要包括大棚名称、大棚负责人和联系电话等信息。

灌溉控制:用户可以利用此功能设定灌溉策略, 如温度+土壤湿度达到什么程度的时候开启水泵, 什么时候关闭水泵等。如果用户没有设置灌溉控制策略, 则系统不对水泵进行自动控制, 需要用户自己通过WEB/WAP/短信等方式, 借助本模块提供的功能手工进行灌溉设备的开启和关闭。

日志管理:详细记录用户操作日志和业务处理过程等信息。

统计报表:系统会定期将平台获得的数据进行统计汇总, 并结合行业进行分析, 产生相关报表以便于管理人员查看。