精準農業應用精選(九篇)
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第1篇：精準農業應用范文
[中圖分類號] F323.3 [文獻標識碼] A [文章編號] 1003-1650 （2017）01-0205-01
1 前言
國民經濟的迅速健康增長，社會科學技術的不斷創新和進步為當前農業技術的良好發展提供了較好的前提條件。農機合作社是已經具有了一定作業規模的專業化服務組織，積極開展相應的作業計劃管理、作業進度管理、作業財務管理以及農機調度管理，對于當前農機化工作的需求進行有效滿足，促進了農技工作的順利進行。
2 農機服務合作社精準作業管理系統中的組成部分
2.1 農機作業地理信息
積極應用遙感技術，繪制出全色高分辨率的農區地圖，并經過地面幾何核準和定點測量工作，從而對全市地區的各種地面信息進行全面涵蓋，主要包括了水利、農田、住宅區以及林地和道路等，這樣能對城市全面總體的規劃和管理工作提供良好前提。通過農機作業地理信息的收集和整理，能夠對當地各項土地情況進行全面瀏覽。
2.2 機耕田管理
在農機合作社的管理區域內，對于小麥和玉米等糧食作物的機耕田信息進行全面的收集和整理，并做好相應的信息管理工作，同時還需要針對各個縣、區、鄉鎮的糧食作物布局以及生長情況進行全面了解和掌握。
2.3 加油站管理
通過GIS地圖，能夠針對農機合作社內部區域中的加油站進行重點標識和管理工作，相應的建立起加油站自身的檔案庫，為農機設備提供良好的服務。加油站管理工作中需要對各個加油站的數量和位置進行確定，相應還需要為農機設備的跨區操作提供一定參考。
2.4 維修點管理
在地圖繪制完成的基礎上，還需要針對區域內的農機設備維修點進行全面的標識和管理，這樣能夠建立起全面的檔案庫，和加油站管理工作一樣，能夠為農機設備的使用提供良好的保障服務。
2.5 服務區管理
需要針對農機合作社進行集中有效管理，這其中主要包括了農機設備、農機設備作業能力以及作業范圍，同時還需要針對農機設備的服務社進行有效的管理，制定出全面的布局圖，這樣能夠將農機設備的信息進行良好的交流和對接，這樣能夠對服務區域內部的信息服務進行全面覆蓋。
2.6 農機具管理
在農機合作社的服務區域中，針對不同種類的作物進行全面有效的管理，從不同作為生長過程中需要的農機設備入手，設立起全面的農機具檔案庫，針對農機具的實際使用信息情r，進行全面有效的記錄和整理，主要包括農機具的種類、數量、新增數量、維修信息、分布信息以及更新信息和使用時間等。做好農機具的管理工作，能夠為農機作業的全面使用發揮良好作用。
3 精準農業技術在農機合作社作業管理中的應用
3.1 積極開展農機作業計劃管理工作
農機作業具有較強的時效性，但是因為農機作業供求的信息在的過程中能使用的渠道有限，這樣導致農機資源的調配工作存在著一定的不合理。針對這種情況，需要積極開展農機作業計劃管理工作，首先需要針對農戶的種植情況進行全面了解，并針對農業生長的關鍵時期中使用農機作業的情況進行全面掌握，當這些信息匯總之后，積極結合農機數量和作業能力，制定出合理有效的農機作業計劃，從而有效促進農機作業的良好進行。
3.2 加強農機作業的進度管理工作
在開展農機作業的過程中，需要對農機設備作業的進度進行全面有效的控制和管理，這樣才能夠有效實現農機作業的實際效果。從農機作業的進度出發，能夠積極開展后續的農機調度和跨區作業工作，這樣能夠有效提升農機作業的效率。在開展農機作業的過程中，針對農機服務組織系統平臺中的信息進行全面匯總，并按照一些區縣、市級管理部門的要求，建立起良好的農機作業進度管理體系。
3.3 不斷加強技術推廣培訓工作
積極加強農機技術的推廣和培訓工作，對于有效提升農機設備的使用效率，促進農機作業取得良好的發展成果具有積極作用和效果。想要積極加強農機技術的推廣和培訓工作，首先需要提高認識，加強農機推廣服務力度，認真貫徹自治區、州、縣農業、農村工作及農機工作會議精神，推廣中心緊緊圍繞縣農業農村工作會議部署，牢牢確立“農業生產，農機先行”工作思路，狠狠抓住全程機械化這條主線，扎實開展各項工作。針對農機具的冬修、檢驗，新機具、新技術的引進、推廣等工作中，進行全面有效服務管理。其次，加強培訓及科普宣傳，促進春耕備耕工作，積極組織農機技術人員深入到農機戶家中，及早對投入農田作業機具的技術狀況、配套情況進行調查摸底、登記造冊，并派技術人員進行現場技術指導、幫助檢修。再者還要積極抓好農機新技術推廣和農機標準化作業工作，積極開展農機田間作業質量為重點，切實采取有效措施保證農機標準化作業。
4 結束語
農業技術，在當前的農業生產工作中具有十分重要的地位和作用，能有效提升農業生產效益，促進農業經濟的良好發展。將農業技術積極投入到農機合作社之中，加強農機作業的管理工作，能夠起到良好效果。加強精準農業技術在農機合作社作業管理中的應用，需要積極開展農機作業計劃管理工作，加強農機作業的進度管理工作，同時還要不斷加強技術推廣培訓工作。
參考文獻
[1]孟志軍， 付衛強， 陳競平，等. 精準農業智能裝備技術及應用系統[J]. 新疆農機化， 2012（5）：32-35.
第2篇：精準農業應用范文
地理信息技術是以現代信息技術為技術基礎,以全球衛星定位系統(GPS)、地理信息系統(GIS)、遙感(RS)等空間信息技術為手段,以計算機、現代網絡和通訊技術為技術支撐,為實現快速、高保真、大容量地獲取、處理、分析、應用、傳輸、存儲和管理與空間位置有關的數據而建立起的一個技術體系。地理信息技術的快速發展為農業數字化建設和自動化、智能化管理提供堅實的技術基礎,并逐漸成為以可持續發展為目標的精準農業技術體系的核心技術。然而,國內外關于地理信息技術應用于精準農業的研究基本上仍是集中于面向大田作物生產的精準農作中的3S技術應用,而沒有較全面地研究地理信息技術在整個精準農業體系中的地位和作用。本文旨在探討地理信息技術在精準農業中的應用前景和問題,為3S技術在精準農業中應用提供思路。
2地理信息技術發展現狀
以GPS/GLONASS,以及歐盟即將通過“伽利略”計劃建立起的導航衛星系統為代表的全球衛星定位技術具有快速、方便地獲取高精度位置信息的優勢。目前,差分定位(DifferentialGPS,簡稱DGPS)系統的定位精度可達到亞米級水平,實時動態差分(RealTimeKine-matic,簡稱RTK)技術能夠在野外實時得到厘米級的定位精度,特別是美國政府取消GPS數據精度選用政策(SA),GPS的民間用戶將能夠使定位精度提高10倍。因此,全球衛星定位技術將在很多領域逐漸取代常規的光學和電子測量定位儀器。衛星定位技術與現代通訊技術的結合,使空間定位技術發生巨大變革,為信息化農業獲取高精度定位信息提供了技術保障。遙感技術蓬勃發展,能夠獲取多傳感器、多時相、高分辨率(空間分辨率、時間分辨率、光譜分辨率)的直接或間接反映地球表層地物光譜特征的遙感數據。極高分辨率的衛星遙感影像(如0.61m分辨率QuickBird)民用化和商業化,能夠滿足大比例尺的農業、資源環境等領域的應用,將成為信息獲取的重要數據源。高光譜遙感的發展,展現出遙感在農業中應用的蓬勃生機。在遙感影像處理方面,引入多源信息融合技術和智能專家系統使遙感信息提取邁上一個新的臺階[9]。地理信息系統正向網絡化、組件化發展[10],GIS逐步融入IT主流,其應用正走向企業化和社會化。GIS傳統功能日臻完善,如查詢統計、空間分析、編輯、地理數據可視化、制圖等;系統分析和設計全面采用面向對象技術(OOA&OOD),以及空間數據庫技術的發展等都為GIS在農業中應用提供很強的理論和技術基礎[11]。所有這些核心地理信息技術的發展為精準農業田間信息獲取、分析、管理和決策,以及系統集成研究與實踐提供了技術基礎。
3精準農業技術思想
3.1精準農業的技術思想
上世紀80年代初期,根據農田內以米為單位的小區作物產量、生長環境條件等具有明顯的時空差異性,國外學者產生了對農作物實施定位管理(Site-specificManagement)、根據實際需要進行變量投入(VariableRateTechnology)等農業生產的精準管理思想,進而提出了精準農業(PrecisionAgriculture)的概念。精準農業的思想實質就是通過各種技術手段來獲取農田內不同單元小區的農作物具體生產環境信息,并根據這些信息確定各個小區內的最為經濟和科學合理的農業生產投入,達到獲得經濟、環境等方面最高回報的目的,從而實現農業生產的精準管理[2,3]。
3.2精準農業技術體系
精準農業強調經濟、生態和社會效益的統一,實現定位、定量、定時的最優化生產管理,由此可見,精準農業是一種基于空間信息管理和變異分析的現代農業管理策略和農業操作技術體系,以地理信息技術為主體的信息技術是精準農業的技術核心,基于知識和先進技術的現代農田精準農業技術體系至少包括以下方面:地理信息技術(GIS、RS、GPS)、生物技術、農業專家系統(ES)、決策支持系統(DSS)、工程裝備技術等[13]。通常所說的精準農業的核心是強調減少種植管理過程中的農業投入,因此研究將精準農業分為田間信息獲取、信息分析處理、決策分析、精準實施4個過程[12]。精準農業的目標不單是盡量減少投入,更重要的是要獲得經濟、環境等方面的最高回報,因此筆者認為整個精準農業種植循環過程應該經過產前規劃、產中種植管理、產后分析、產后加工和產后銷售等5個環節。其中產中種植管理是體現精準農業核心思想的重要環節,幾乎涉及精準農業技術體系中的所有技術。目前,國內外研究的核心在于種植管理中的時空變異信息獲取與提取(傳感器、遙感軟硬件研制)技術、信息處理與分析方法、決策分析集成系統,以及攜帶DGPS的智能農機系統,這些正是精準農業實施和推廣必須解決的關鍵技術。
3.3精準農業發展現狀
20世紀90年代以來,發達國家許多學者著力于研究運用高新技術提高農業勞動生產率和農資利用率,以達到經濟效益、生態效益和社會效益的最大統一,最終實現農業生產可持續發展。他們的研究取得了令人矚目的成果,并建立了若干支持精細農業技術的示范應用系統[1,4～7],如美國CaseIH公司的AFS(AdvancedFarm-ingSystem)、英國MasseyFerguson的FieldStar、美國JohnDeree公司的GreenStar等。在實踐過程中,也已經獲得較好的效果,精準農業在大農場生產中已得到較廣泛的應用,并且許多成熟的技術已經形成。據統計,到1995年,美國約有5%的作物面積上不同程度地應用了精準農業技術[12],在西方發達國家,精準農業技術思想也逐漸被農場管理人員了解和接受,并且成立了許多以精準農業為基礎的服務機構。近年來不僅西方發達國家對精準農業的技術實踐引起重視,在日本、韓國、巴西、馬來西亞等國亦已開始了試驗示范研究[8]。在我國,從事農業研究的人員首先開始了精準農業研究,隨后生物技術、信息技術、地理科學和生態學研究人員對此表示了濃厚的興趣,并且先后開展了關于技術體系、發展策略等方面的研究[14～23]。但從總體上我國對精準農業的研究還處在引進和消化吸收階段,還沒有形成較為系統的學術思想和技術體系。目前已經在北京和上海建成兩個精準農業示范區。
4地理信息技術在精準農業中應用
精準農業實施的前提是及時采集分析土壤肥力和作物生長狀況的空間差異信息,生成田間管理處方,以實現精準的定位和定量的田間管理,因此,地理信息技術應在精準農業中扮演重要的角色。國外關于精準農業的研究基本上仍是集中于利用3S空間信息技術和作物生產管理決策支持技術(DSS)為基礎的、面向大田作物生產的精準農作技術,而沒有較全面地研究地理信息技術在整個精準農業體系中的應用。
4.1全球定位系統應用
GPS技術為土壤類型、土壤肥力特性、水分、作物生長發育狀況、病蟲草害及農作物產量等田間信息采樣和決策方案的田間實施提供準確的空間位置信息。在精準農業中,GPS作用主要有三點:控制測量、農田信息采集定位(采樣定位和遙感信息定位)和控制導航。目前,GPS應用研究主要在研制基于移動電腦或掌上電腦的農田信息采集系統和攜帶GPS接收機的智能農機系統兩個方面。如美國FieldWorker公司的基于掌上電腦的信息采集軟件FieldWorker能很好地滿足精準農業農田信息采集的需要;美國Trimble公司的AgGPS160PortableComputer能實現田間成圖、各種作物及其生長環境屬性信息記錄、獲取來自各種田間環境傳感器的信息。智能農業機械在田間進行農作生產時通過GPS獲取的精確定位信息實施導航監控,同時能夠實時獲得農作物生長狀態信息和與之相關的空間位置信息。目前智能農機應用研究最為成功的是帶有GPS定位系統的能夠獲取田間作物產量信息的聯合收割機[24]。變量施用機具是精準農業的田間實現,國內外的研究均很多,如變量施肥機、變量播種機、變量灌溉和噴藥機等,其中變量施肥是精準農業變量施用技術的第一項內容,也是研究最多的項目,但無論如何,單純用于農田信息采集的軟件系統將隨著遙感在農田信息獲取應用的不斷深入而被淘汰,取代它的將是集成GPS的遙感系統與智能農機系統。可以預見,集成GPS的遙感成像系統將在獲取田間“空間差異”信息方面發揮巨大作用。
4.2遙感應用
田間時空變異信息獲取方式有傳統田間采樣測試、GPS田間信息采集、智能農機系統作業采集和多平臺遙感信息采集系統。然而遙感能夠以“無損測試”方式方便、及時、準確地獲取反映較大面積內的“面狀”地物性質與狀態信息。而其它方式獲取的“點狀”信息顯然不足以了解全局,而且人工采樣都會對作物造成不同程度上破壞。因此遙感將在實現大面積情況下作物長勢與營養實時診斷中發揮不可替代的作用。目前遙感應用研究主要集中在對地面光譜測量數據和采樣測試相關數據的分析,建立遙感數據與土壤狀況或作物生物物理化學參數(如葉面積指數、葉綠素含量、土壤特性等)之間的相關關系,結合作物生態生理過程間接獲取作物農學特性(作物冠層營養水平、籽粒與生物質產量、質量等信息)。在大面積農作物宏觀長勢監測、農作物宏觀估產、農情宏觀預報、農業資源調查等方面,遙感已經發揮其應有的作用,而且研制出了可行的技術路線[28,29],如東北玉米、華北小麥和南方水稻估產精度達到90%以上。高光譜遙感是遙感發展的一個重要趨勢,光譜分辨率達到納米級的高光譜遙感數據可以很好地描述作物的“紅邊”特性(紅邊位置、紅邊斜率、“紅移”、“藍移”),區分作物葉片生化成分、含量及其變化[27],還可以用來減弱土壤對作物光譜的影響,作物具有一些明顯的、獨特的吸收特征。作物生物物理和生物化學信息是研究理解植被生態系統過程和生理機制的重要參數,是診斷植物營養狀況的重要依據,國內外許多學者已經涉足高光譜遙感在植被生物物理信息和生物化學信息提取方面的研究[25,26]。高光譜遙感以其高光譜分辨率特性所攜帶的豐富光譜信息為遙感應用帶來了強大的活力,通過分析高光譜植被指數與農作物特征的關系,選擇表征農作物特征的特定波段和光譜參量可以較好地反演作物生物物理和生物化學信息。在精準農業體系中,遙感(特別是高光譜遙感)將為精準農業實施提供大量的田間時空變化信息,遙感技術將成為監測土壤和作物養分變化、水分脅迫和病蟲害等的主要數據源。由于航空、航天遙感成本較高,而且受信息獲取的滯后性、信息分析處理方法等因素的限制,目前許多學者開始研制基于地物光譜特征,并用于田間低成本間接測定作物養分和生化參數的儀器和工具,如NDVI測量儀、LAI測量儀、谷物品質測量儀等,這在衛星和航空遙感技術進一步發展和成熟前,正在被發展為高密度獲取農田信息的技術手段。
4.3地理信息系統應用
GIS在精準農業技術體系中的地位舉足輕重,其作用不僅在于從田間信息采集、信息處理與管理、信息分析,到田間決策方案實施的整個種植管理過程,而且貫穿規劃、種植管理、產后分析、產后加工及銷售的整個種植循環過程。這要歸功于精準農業實施對空間信息的依賴性。在精準農業體系中,GIS不再是一個孤立的系統,而是圍繞精準農業核心思想而提供較全面的地理信息服務的平臺,而且該平臺與其它系統或用戶之間通過信息交換而緊密聯系。概括來說,這種地理信息服務主要包括信息管理服務、信息交換與更新服務、信息決策分析服務和信息服務等4項,如圖2所示。
4.3.1農田信息管理
農田信息具有多源性,具體表現在存儲格式多樣性、多尺度性、獲取方式多樣性,另外還包括系統或數據庫數據組織的復雜性。通過GIS平臺,在融合多源數據的基礎上建立農田管理系統,實現對多源、多時相農田信息的有序管理和分析,這是精準農業實施的基礎,其作用表現在數據組織和集成管理、空間分析查詢、空間數據更新與綜合處理、可視化分析與表達。GIS為田間信息采集提供基礎信息,也為田間變量實施決策分析提供信息源,因此農田地理信息系統是精準農業實施的信息管理員。目前GIS在國外精準農業應用中還處在農田邊界圖管理、土壤肥力管理、產量分布圖管理分析和GIS制圖階段,并沒有充分發揮GIS應有的作用,相應的管理軟件也不成熟。雖然經過幾十年的發展,國外許多GIS產商開發了諸如ArcGIS產品系列、MapInfo系列等通用GIS軟件,但這些軟件與農業生產有關的功能只是很小一部分,而且它們價格昂貴。然而,應用于精準農業的GIS應用系統應該是小型廉價且適用的農場信息系統FIS(FarmInformationSystem)。因此根據農業信息采集、存儲和處理分析的特點,研發功能針對性強的FIS是農業GIS發展的一個方向。
4.3.2信息更新與交換
信息更新與交換服務是服務平臺的重要組成部分。數據是系統的血液,平臺的生命力在于信息的現勢性及可更新性。信息更新一般分為兩個層次:一是不定期的局部數據更新;二是周期性的全局數據更新。信息交換是信息進出服務平臺的通道,解決服務平臺與各種數據采集系統、應用系統之間的數據交換問題。遙感信息的特點決定了它必將成為農田信息獲取的主要手段,然而從遙感獲取的不是直接用于精準農業的信息,如土壤水分、作物冠層生化參數等,而需要通過分析建立遙感信息與土壤和作物生長狀態相關的參數之間的關系,這是限制遙感信息應用與農業信息獲取的“瓶頸”。GIS的參與將為遙感信息提取提供新的思路,提供背景數據和分析方法。遙感和地理信息集成研究,脫離龐大昂貴的遙感影像處理系統,開發服務于具體應用的遙感和GIS集成系統,是GIS應用于農業的又一個重要方向。
4.3.3決策分析
決策分析服務是整個地理信息服務平臺的核心部分,利用已有的信息,根據不同應用目的,集成相應的知識和模型,分析生成供決策服務的知識,這是地理信息技術在精準農業應用中的首要目的。信息分析服務是一個知識挖掘的過程,其關鍵是GIS與專家系統、模型庫系統集成,其集成程度決定分析效率和分析結果的可靠性。決策分析可以歸納為產前規劃評價分析、產中監測與控制分析,以及產后分析與銷售管理。規劃評價主要利用區域自然要素、社會經濟要素、產量歷史數據、作物品種特性等進行農業區的規劃、種植區劃、作物種植適宜性評價和作物品質區劃,這方面的GIS應用研究取得了一定的進展[32,33]。實現以高產、高效、優質和實時管理為目標,為農業生產提供一個合理、詳細、完整的農田作業規劃,它是精準農業實施的基礎。如通過分析產量數據、肥力水平和作物生長的適宜性,選擇合適的品種、肥料和農業機械設備,制定合理的耕作計劃。監測與控制分析是信息分析決策服務的一個重要內容,是最能體現精準農業核心思想的內容。將GIS作為決策分析的平臺為精準農業實施提供決策和控制的依據是其在精準農業中的另一個發展方向。通過GIS集成作物栽培管理輔助決策支持系統與作物生產管理與長勢預測模擬模型、投入產出模擬模型和智能化農作專家系統,根據作物長勢和其背景狀況做出診斷,提出科學處方,調控操作。將不同類型的地理數據,如土壤、作物、氣象和土地歷史等,與水分運動、溶質運移、農藥滲漏、作物生長、土壤侵蝕等各種模擬模型和專家知識和推理機整合,產生支持定位實施的“農作處方”,這一切都需要集成模擬模型和專家系統的GIS應用服務平臺的支持。也正是GIS的這一功能才使得用于變量作業的農藝處方生成得以實現,同時也能夠通過專家系統實現精準農業實施中的自動控制。國內有學者開始研究采用GIS進行施肥推薦處方生成[30,31]。
4.3.4產后分析與銷售管理
從精準農業實施的經濟效益和產業化角度考慮,GIS在精準農業中的應用并沒有隨著精準農業田間實施全過程的結束而終止,它還在后續工作中起著重要作用。利用產后產量分析為下一種植循環的規劃提供決策信息,這是當前國外精準農業體系中注意得比較多的一項內容,但僅此而已,它們并沒有從市場銷售角度考慮GIS的應用。目前,作物生產已開始由單純追求高產模式向優質、專用和高效的方向轉變,利用品質監測信息可用于指導糧食分類加工,大幅度提高加工品質和附加值,這是產后基于GIS分析的又一個內容。市場分析是根據作物產量和品質,以及社會經濟要素進行分析,用于指導糧食銷售價格和銷售方向,從而提高糧食生產的經濟效益。銷售管理主要對客戶和糧食配送的管理,分為客戶關系管理和物流管理,它是提高糧食銷售管理效率的必要前提。因此研發為精準農業服務的產后市場分析和銷售管理的應用軟件是GIS應用于精準農業中的一個重要補充,具有較大應用前景。
4.3.5空間信息
利用GIS進行空間信息服務是精準農業體系中“空間變異信息”的重要消費者,它通過Internet或無線(有線)通訊向公眾原始和分析結果信息。的空間信息可以包括農田作物長勢監測信息、作物產量及品質監測和預測信息、產品供需分布信息等,空間信息將使地理信息技術在精準農業中的應用走向社會化,這是產業化發展的重要方向。
5應用前景與產業化發展
第3篇：精準農業應用范文
1.1精準農業的定義精準農業的生產要素由不可控因素和可控因素組成。不可控因素又稱為“先天”因素,包括氣象(氣溫、降雨等)、土壤(母質,坡度等)等;可控因素又稱為“后天”因素,包括品種、肥料、農藥、水分等。精準農業生產的目的在于科學認識不可控因素(土壤、氣象),合理調配可控因素(肥、水、種、藥),優化作物生長條件,使經濟效益和生態效益達到最優。簡單來說,精準農業是指基于環境的時空變異性分析,在正確的時間和地點以正確的方式投入正確的生產資料數量,最終獲得最佳的效益。
1.2精準農業問題的分類精準農業的研究對象可用2種方式分類。一類是從靜態角度按生產要素分,可分為土壤、作物和氣象3種要素或者分為生物(作物)和環境(土壤、氣象)2種要素;另一類是從動態角度按生產環節分,可分為播種、施肥、灌溉、噴藥和收獲。從土壤方面來看,要解決的主要問題包括土壤類型分類、地力分級、管理分區劃分、養分插值等。從作物方面來看,要解決的主要問題如表1所示,其中,重點要解決的問題包括品種選擇、精準施肥、病蟲害預測和產量預測等。從氣象方面來看,要解決的問題主要包括氣溫預測和降雨量預測。與土壤因素相比,氣象因素的空間變異性很小,且更不容易控制,因此,在精準農業中對氣象方面的研究相對較少。
1.3重要的精準農業決策需求
1.3.1管理分區。管理分區就是由相似的地貌或土壤狀況所導致的相似的作物生產潛力、養分利用效率和環境效應的子區域。科學、合理的管理分區可以指導用戶以管理分區為單元,進行土壤和作物農學參數采樣,并根據不同單元間的空間變異性,實施變量投入、精準管理決策,這樣既能提高土壤養分利用效率、管理精度和農產品產量、品質,又能節省資源,獲得較好的經濟效益,達到保護農業資源和環境質量的目的。研究表明,管理分區可以作為網格采樣的一種替換手段在變量施肥中應用。土壤分類和地力評價與管理分區密切相關,可被認為是一種廣義的管理分區。
1.3.2品種選擇。品種選擇是精量播種的前提和基礎。與品種選擇密切相關的3個概念是品種布局、品種搭配和良種良法配套。品種布局是指依據當地的土壤因素和氣象因素,確定適宜的推廣品種。品種搭配是指在同一地區,有主次地搭配種植具有不同特點的品種,合理的品種搭配有助于降低風險。良種良法配套是指依據不同的品種特性采取不同的栽培措施,做到因種栽培,具體包括根據品種耐密性確定種植密度、根據品種喜肥特性進行施肥、根據生育期確定播種期、根據抗病性確定栽培管理辦法等。在品種確定以后,還有2個問題需要解決,即在時間上需要確定適宜的播期,在空間上需要確定合理的種植密度。
1.3.3精準施肥。精準施肥是精準農業技術中的核心內容,其基本思想是通過GPS在農田地塊上劃分網格,在網格內采樣、測土、化驗,依據土測值利用定量施肥模型獲取網格內的施肥量,最后通過變量施肥機進行精準施肥。實踐證明,精準施肥可以節約肥料、增加糧食產量、均衡土壤養分、減少環境污染。
1.3.4病蟲害預測。病蟲害預測是玉米精準生產決策中的重要環節。準確的病蟲害預測可以使生產者及時地采取相應措施,從而減少產量損失。病蟲害預測的內容主要包括發生期、發生量、分布區、危害程度和損失的預測。其中,發生期和發生量的預測、預報更具實際意義。影響病蟲害發生的因素主要有:病原物和蟲源(病原物的數量、飛散和傳播;害蟲越冬、繁殖數量以及發育速度、遷飛)、寄主和食料(受害作物品種、生長狀況、發育期)以及環境條件(氣象、土壤、天敵)。由于影響病蟲害發生的相關因素眾多,而環境條件中的氣象因素(溫度、濕度、降雨量等)又是影響病蟲害發生最主要的因素,因此,現有的預測基本都采取了簡化方法,即以氣象因素來預測病蟲害的發生。
1.3.5產量預測及影響因素分析。產量是精準農業的出發點和落腳點,準確的產量預測可以為管理區劃分、品種選擇和精準施肥等提供依據。產量的影響因素分析有助于找到影響產量的限制因子,從而有針對性地采取措施減少或消除這種限制因子,達到提高產量的目的。
2精準農業的特點
2.1時空性作物生長與時間和空間密切相關,隨時間的改變和空間位置的不同而呈現出不同的屬性和狀態,這就是農業生產的時空性。3S技術(GPS、GIS和RS)是處理時空信息的有力工具,在精準農業中具有廣泛的應用。3S技術的相互作用,形成了“一個大腦,兩只眼睛”的框架[5]。其中,GIS是核心,相當于“一個大腦”,用于空間信息的分析和處理;GPS和RS相當于“兩只眼睛”,向GIS提供區域信息以及空間定位。基于農業生產的時空性特點,王生生等開發了數字農業時空信息管理平臺,該平臺可以對多源、異構的農業時空數據和推理分析方法進行集中、統一的規范化管理[6]。張偉建立了集成3S技術的數字農業空間信息管理平臺,在上海市數字農業示范區進行應用,取得了良好的效果[7]。時空推理和空間數據挖掘與3S技術緊密相關,是近年來的研究熱點。王娟等探討了GIS與空間數據挖掘集成在農業中的應用[8]。充分利用空間數據挖掘和時空推理的理論成果,集成3S技術應用于精準農業中是未來的研究方向。
2.2不確定性農業生產復雜多變,農業生產對象的運動具有隨機性,人們對農業生產對象的認知具有模糊性和灰色性(不完全性),這就是農業生產的不確定性。MAT-THEWL等介紹了精準農業中不確定性的來源,并給出了不同類別不確定性的處理方法[9]。隨機性和模糊性的共同點是:都是針對不確定現象,都是用[0,1]來度量不確定性。不同點是:隨機性是由于條件不充分導致對象的不確定性,是對“因果律”的突破;模糊性是由于外延模糊而引起對象的不確定性,是對“排中律”的突破。概率統計、模糊數學和灰色系統理論是處理不確定信息的3個基本工具,分別用于處理信息的隨機性、模糊性和灰色性。①模糊數學著重研究“認知不確定”問題,其研究對象具有“內涵明確、外延不明確的特點”。對于這類問題,模糊數學主要是憑經驗借助于隸屬函數進行處理。②概率統計研究的是“隨機不確定”現象,著重于考察“隨機不確定”現象的歷史統計規律。其出發點是大樣本,并要求對象服從某種典型分布。③灰色系統著重研究“小樣本”、“貧信息”不確定性問題,研究對象通常都是“部分信息已知、部分信息未知”的,具有“外延明確、內涵不明確”的特點[10]。
3精準農業決策需求與智能技術的結合
基于精準農業決策需求和精準農業特點,需要確定相應的智能求解技術。精準農業與智能決策的結合主要有3個步驟。第一,從精準農業的角度確定決策需求,并根據每種需求的性質對需求進行分類;第二,從計算機的角度確定智能計算方法,并根據每種方法的功能對方法進行分類;第三,根據分類結果取交集,即可得到精準農業與智能決策的結合。精準農業決策需求與智能計算方法的結合點或交集主要包括:關聯、分類、聚類、評判和預測等。關聯是指對數據間的相關性進行分析,如相關分析、主成分分析、層次分析等;分類是指從一系列給定類別信息的數據出發,為下一個未知類別的數據歸類;聚類是指從一系列未知類別信息的數據出發,分析其可以聚成幾類,以及哪些數據屬于同一類;評判是指按照給定的條件對事物的優劣、好壞進行評比、判別;預測問題可以歸為2種:一種是因果預測,即基于因果關系數據由過去的因預測將來的果;另一種是時間序列預測,即基于時間序列數據由過去的果預測將來的果。可以得到精準農業決策需求所對應的智能求解方案。精準農業決策需求與智能計算方法的結合屬于多對多的關系,即一種決策需求可用多種智能方法求解,而一種智能方法也可用于求解多種決策需求。如管理分區的劃分可采用神經網絡、模糊聚類等多種方法求解,而神經網絡方法可用于管理區劃分、病蟲害預測等。需要說明的是,盡管一種決策需求可采用多種方法求解,但具體采用何種方法,要綜合考慮現有數據屬性、數據量、算法的效率和算法的準確度等,然后再從中選擇一種相對較好的方法。事實上,精準農業與智能決策結合的重要任務之一就是要根據現有數據的情況,對多種可能的方法進行測試和比較,并從中選擇最適合當前數據的方法。一般情況下,通過標準數據集對相關智能決策技術進行測試和比較,通過應用數據集進行精準農業應用。
4精準農業問題的求解
從計算機的角度看,精準農業的智能求解主要有3種情況。第一,將傳統的、已經實現的智能決策技術應用于精準農業;第二,對原有的智能決策技術進行改進,使其效率更高,更適合于某個精準農業需求;第三,如果前2種方式都行不通或者可能有更好的方法,則可以提出一種新的智能決策技術進行相關問題的求解。
4.1精準農業問題的求解層次數據、知識、決策是精準農業問題求解的3個層次,三者間的關系如圖2所示。有一部分簡單數據、經驗知識和已知決策可直接為用戶所用,而大多數情況下,數據都要經過數據挖掘形成知識,再經過知識工程方法形成決策,并最終為用戶所使用。上述過程通過軟件來實現,就形成了智能決策支持系統;為了實現軟件開發的標準化、規范化,需要軟件工程方法的指導。
4.2主要智能決策技術及其在精準農業中的應用
4.2.1神經網絡。人工神經網絡是一個大規模自組織、自適應的非線性動力系統,能較好地模擬人的思維,具有大規模并行協同處理能力及較強的容錯、聯想和學習能力,能依據一定的學習算法自動地從訓練事例中學習,并根據外界環境的變化調整自己的行為。神經網絡經常和遺傳算法、模糊計算配合使用,三者合在一起又稱為軟計算方法[11]。軟計算通過對不確定、不精確及不完全真值的容錯以取得低代價的解決方案和魯棒性,它模擬自然界中智能系統的生化過程(人的感知、腦結構、進化和免疫等)來有效處理不確定性信息。軟計算方法的以上特征,適應于農業生產的不確定性。神經網絡的功能主要有分類、聚類、預測等,可用于土壤分類、管理區劃分、病蟲害預測和產量預測等。單個神經網絡具有不穩定性,為了進一步提高神經網絡的預測精度和泛化能力,可引入神經網絡集成技術。神經網絡集成是由Hansen與Salamon在1990年提出的,旨在通過訓練多個神經網絡并將其進行組合來提高神經網絡系統的泛化能力[12]。
4.2.2貝葉斯網。貝葉斯網方法是20世紀80年展起來的,最早由JudeaPearl于1986年提出,當時主要用于處理人工智能中的不確定性信息。隨后它逐步成為了處理不確定性信息的主流技術,并且在工業控制、醫療診斷等領域的許多智能系統中得到了應用。貝葉斯網絡作為圖形模型的一種,具有圖形模型的大多數性質,圖形模型是概率理論和圖論的結合。他們提供了一種自然的工具來處理貫穿于應用數學和工程中的2個問題———不確定性和復雜性。一個復雜系統是由多個簡單部分構成的。概率理論提供了各個部分聯合起來的粘合劑,保證系統作為整體是一致的,并提供模型到數據的接口;圖論則提供了一個可以訴求于知覺的界面,人們可以通過它將高度互動化的變量集和數據結構模型化。貝葉斯網具有雙向推理能力,既可以用于預測也可以用于診斷。貝葉斯網還具有分類功能。有代表性的分類器包括樸素貝葉斯分類器和TAN分類器,兩者都是貝葉斯網的特例[13]。由于貝葉斯網的建造需要大量數據,而農業數據獲取相對困難,因此,貝葉斯網在精準農業中的應用還不多見。在國外,F.trai將貝葉斯網應用于冬小麥產量預測,KristianKristensen等將貝葉斯網應用于大麥麥芽生產決策,均取得了很好的效果[14-15]。而在國內,幾乎沒有相關研究。隨著3S技術的發展,獲取大量農業數據已經成為可能,將貝葉斯網與遙感結合應用于精準農業是一個發展趨勢[16]。另外,在數據量相對不足的情況下,可以采用一定的方法簡化貝葉斯網建造的復雜性,如充分利用領域專家的先驗知識,采用“噪音“或和“分離”技術等[17]。總之,貝葉斯網在精準農業中必將具有良好的發展前景。
4.2.3灰色系統理論。灰色系統理論由我國學者鄧聚龍教授于1982年提出,其研究對象是“部分信息已知、部分信息未知”的“小樣本”、“貧信息”不確定性系統,通過對“部分”已知信息的生成、開發實現對現實世界的確切描述和認識。由于農業系統具有復雜性,對于農業生產者來說,信息是殘缺不全的,內部特征“若明若暗”。因此,農業是一個典型的灰系統,農業系統和灰色系統理論具有天然的聯系。與概率論相比,在某些場合,灰色系統理論在處理農業不確定性信息方面更具有優勢和獨到性。這是因為:首先,在農業生產過程中,存在著大量不確定現象,要獲取足夠的數據,并使其具有典型的概率分布特征是相當困難的;其次,概率統計方法要求試驗設計復雜,且基本假定過于嚴格,而實際很難辦到。灰系統理論的主要功能有關聯分析、聚類、預測、評判等。可用于產量影響因素分析、品種評價、病蟲害預測等。
4.3精準農業智能決策系統精準農業決策需求的實現,需要智能決策系統的開發,而智能決策系統的開發依賴于大量數據的獲取,三者之間的關系見圖3。這是一個具有沙漏計時器形狀的技術體系,在該體系中,智能決策系統處于核心地位(信息處理層),它對下要處理各種多源、異構數據(信息獲取層),對上要解決各種需求。由于農業生產的復雜性,數據獲取相對困難,大部分知識都是以經驗的形式存在于人的頭腦中,因此,早期的智能決策系統主要是知識驅動的,以農業專家系統的開發和應用為主要標志,側重于軟件的實現,這一階段可稱為智能農業階段。隨著3S技術的發展,采集和獲取大量屬性或空間數據成為可能,因此,后期的智能決策系統主要是數據驅動的,以3S技術的開發和應用為主要標志,側重于軟硬件的結合,這一階段可稱為精準農業階段。當前的農業智能決策系統側重于數據驅動和知識驅動的集成。在數據量豐富的場合主要采用采用數據驅動模型,在知識量豐富的場合主要采用知識驅動模型。智能決策系統的發展趨勢主要有3個方面:一是集成性,如集成GIS的空間決策支持系統[18-20];二是分布式,如面向服務的分布式精準農業信息平臺[21];三是網絡化,如基于網絡的作物品種選擇信息系統[22].
第4篇：精準農業應用范文
關鍵詞:無線通信技術;發展;特點;精準農業
中圖分類號:TP3文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2010)18-4912-02
Xi'an University of Architecture and Technology
YANG Bo, WNAG Lei, YANG Chuang-ye
(Xi'an University of Architecture and Technology, Xi'an 710055, China)
Abstract: Recent years, wireless communication technology has got swift progress, the application of wireless communication technology are more widespread. This paper discusses the development background, concepts, development process, features and trends; the application of wireless communication technology is illustrated with an example from precision-farming.
Key words: Wireless communication technology; development; feature; precision-farming
現今通信技術在我國迅速發展,其應用領域不斷擴大和發展速度越來越快。最初無線通信網絡技術只能實現用戶語音信息的交換,而現在隨著用戶增加對信息交換的多樣性需求,各種無線通信技術應用平臺應運而生。隨著蜂窩移動通信、無線寬帶接入,集群通信、衛星通信、手機視頻技術[2]的出現,無線通信技術的應用逐漸深入,大大便利了信息的傳播。隨著個人數據通信的發展,功能強大的便攜式數據終端以及多媒體終端得到了廣泛的應用[3]。為了實現使用戶能夠在任何時間、任何地點均能實現數據通信的日標,要求傳統的計算機網絡南有線向無線、由同定向移動、由單一業務向多媒體業務演進,由此無線網絡技術得到了快速的發展。無線技術使得人們使用品種廣泛的設備在世界任何位置訪問數據的愿望成為可能。
無線通信技術包括無線基站、無線終端、應用管理服務器三部分組成,按照傳輸距離可以分為基于IEEE802.15的無線個域網(WPAN)、基于IEEE802.11的無線局域網(WLAN)、基于IEEE802.16的無線城域網(WMAN)、基于IEEE802.20的無線廣域網(WWAN)等四類。無線通信技術按照不同的要求,可以劃分為不同的類型。例如,按照移動性可以劃分為移動接入式和固定接入式;按照帶寬可以分為寬帶無線接入和窄帶無線接入;按照傳輸距離可以分為長距離無線接入和短距離無線接入等。
1 無線通信技術的發展過程
隨著我國改革開放,市場化程度不斷提高,社會發展的信息化需求迅速增長,人們要通信息化開創新的工作方式、管理方式、商貿方式、金融方式及消費與生活方式。無線通信也從固定方式發展為移動方式,帶寬也有窄帶無線接入發展到寬帶無線接入,移動式無線通信技術的發展大約經歷了五個階段[4-5]:
1) 20年代初至50年代初,主要為軍用,采用短波頻及電子管技術,末期出現150MHZ VHF單工汽車公用移動電話系統MTS。
2) 50年代到60年代, 此時頻段擴展至UHF450MHZ,器件技術已向半導體過渡,大都為移動環境中的專用系統。
3) 70年代初至80年代,初頻段擴展至800MHZ,美國貝爾研究所提出了蜂窩系統概念并于70年代末進行了AMPS試驗。
4) 80年代初至90年代,為第二代數字移動通信興起與大發展階段,并逐步向個人通信業務邁進;此時出現了D-AMPS、TACS、ETACS、GSM/DCS、CDMA One、等各類系統與業務運行。
5) 90年代中以來,第三代移動通信開始興起,其全球標準化及相應融合工作與樣機研制和現場試驗工作在快速推進。
2 無線通信技術的應用
無線通信技術應用范圍廣泛。我國是農業大國,精準農業在農業生產中發展越來越重要的作用,也是我國農業發展的必然趨勢,而無線通信技術則是實現精準農業的關鍵技術。精準農業是將現代信息技術、生物技術、農業科學技術和農機工程裝備技術相結合的新型農業技術,其對農業生產的促進作用主要體現在:提高農作物質量、合理有效地使用農田資源、減少對農田的盲目投入、減少因施肥、施藥所造成的環境污染、改變農業生產方式,提高生產力[7]。精準農業技術體系包括:定位技術、遙感遙測技術、計算技術、決策技術、動態優化技術、專家系統、傳感技術/傳感器網絡技術、數據庫技術、射頻識別技術、 網絡技術、無線通信技術等。
由于精準農業自身的特點,其對通信技術也有一定的要求,主要可以歸納為以下五點:1) 實時性:可及時非連續地獲取數據;2) 交互性:節點之間可相互交換數據;3) 可使用數據/視頻/語音業務;4) 集成節點:使數據采集、視頻監視、通信終端集成一體;5) 網絡拓撲結構:采樹狀網絡,增加采集點[8]。
2.1 短距離無線通信技術在精準農業中的應用
精準農業中用到的短距離無線通信技術主要包括:1) IrDA具有成本低廉和傳輸安全性高的優點。2) WiFi(Wireless Fidelity,IEEE802.11b)無線通信技術其覆蓋范圍廣,但安裝及使用較為復雜。3) 藍牙(Bluetooth,IEEE802.15.1)無線通信技術可實現全雙工傳輸,但其成本較高,且信號容易擾。4) ZigBee(IEEE802.15.4)無線通信技術具有低成本、低功耗、性能可靠等優點,但傳輸速率較低。
2.2 遠距離無線通信技術在精準農業中的應用
精準農業中用到的遠距離無線通信技術主要包括:1) GPRS是現有GSM網絡系統向第二三代移動通信演變的過渡技術,屬于2.5G移動通信技術,在許多方面具有明顯優勢:目前GSM網絡信號無處不在,基本不存在盲區;傳輸速率高;登錄時間短;提供實時在線功能,用戶可長期在線;按流量計費。2) 衛星遙感技術是通過衛星的傳感器測得目標物體的信息數據,再通過一定的數據處理和分析判讀來探測、識別目標物體的通信技術,具有覆蓋面大、信息豐富、時相性強、速度快、高分辨率的優點,能夠為精準農業提供大量的信息,是精準農業的主要數據源。
3 結束語
無線通信網絡的發展需要綜合運用各種手段和技術,系統地解決我國無線通信技術發展機制中存在的問題,以便進行科學建設和規劃,滿足各種用戶群體的需求,體現無線通信網絡的整體優勢。而政府管理部門也要做好相應配套資源,提供足夠的支撐和保障,才能使無線通信網絡技術得到更好發展。
參考文獻:
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[6] 孫傳波.無線通信技術在數字社區中的應用[J].經濟技術協作信息,2009(33):112.
第5篇：精準農業應用范文
劉經南院士、中國農業大學汪懋華院士等來自農業科學、導航技術兩大領域的專家學者跨界對話，在第14次金橋產業技術創新會議上展開“北斗 農業=精準農業”的議題。作為擁有數千年農業文明歷史的大國，中國自主創新的北斗衛星導航系統正不斷投入實用，我國農業生產方式也有望發生本質變化。比如，今后可能真的“沒人種地”了。
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。
“無人自主農機車將實現24小時不間斷作業。”汪懋華院士也認為，農業機械自動導航技術，可支持夜間作業，大大減輕農事工作者的勞動強度。今后，晚上可以種地，農業機械的利用率也將隨之大大提高。
第6篇：精準農業應用范文
隨著趙光農場農業信息化的發展，開展趙光農場的農業信息化基礎設施建設、信息化農業生產管理、精準農業技術裝備建設，形成趙光農場農業信息化管理體系，探索出信息時代農業生產的新思路，尋找農業高效、高產、優質、低耗生產的新方法。利用農業高新科技，發展現代農業生產信息化，以信息化帶動農業現代化，促進農場發展。
1 數字農業管理系統意義重大
通過數字農業技術的應用，以最少的或最節省的投入，獲得最高的經濟收益和最佳的環境效益。大幅度提高農業信息化和現代化管理水平。實施數字農業、精準農業不但可以最大限度提高農業現實生產力，而且是實現優質、高產、低耗和環保的可持續發展農業的有效途徑。
2 趙光農場農機概況
趙光農場現有農機總動力達到2.8萬千瓦，農機具858臺件，耕地動力比為17.85：1，田間綜合作業機械化率達到98%，大宗作物全部實現機械化，農機具原值已達1.4億元，其中：
（1）動力拖拉機89臺，其中375馬力以上5臺，180-210馬力50臺，180馬力以下（1204）34臺；（2）收獲機68臺，其中進口收獲機17臺，國產3518收獲機7臺，1076/1075收獲機33臺，割曬機8臺，玉米扒棒機3臺；（3）運輸拖拉機81臺，其中90馬力拖拉機24臺，80馬力以上51臺，70馬力拖拉機6臺；4）農具現有858臺件：其中進口播種機25臺，國產播種機75臺，重輕耙125臺，玉米滅茬機80臺，秸稈摟草機10臺，打包機4臺。
現已投資4800萬元建設大型服務中心兩處，投資4000萬元購置進口機械66臺套。以農機中心為管理中心，作業半徑范圍30公里，可承擔跨區作業120萬畝。
根據目前農場的農業機械化、集約化、規模化生產的特點，在數字化農業技術創新的基礎上，集成國內外先進的計算機技術和農業生產技術的最新研究成果，構建精準農業及數字化農業技術應用的軟硬件平臺和信息服務體系，應用遙感系統（RS）、地理信息系統（GIS）、全球定位系統（GPS），建立地學空間信息數據庫和信息動態更新獲取采集系統，引進開發適宜本地作物的精確施肥、平衡施肥、病蟲草害診治專家系統（ES）；實現RS、GPS、GIS、ES技術與自動變量施肥機、自動變量噴藥機和與收獲機配套的作物產量實時計產系統等智能農機設備的集成應用，將產生明顯的社會、經濟與生態效益。
3 趙光農場數字農業管理系統主要完成的功能
3.1 門戶系統 門戶系統是數字農業信息網的門戶系統，提供日常信息的、系統入口的引導功能等功能。具體包括：農業概況：展示農場及農業的基本情況。基礎信息：包括氣象數據、土壤指標數據、生產資料、農機、種子數據、其他等農業生產相關數據。農業圖庫。技術推廣。網絡視頻協同辦公系統。辦公自動化系統。領導決策桌面系統等等。
3.2 日常信息
3.3 系統功能入口 為數字化管理系統、數字化輔助決策系統和第三方應用系統提供連接服務，使得第三方系統可以方便快速的嵌入到整個數字管理系統中。
3.4 農業數字化管理系統：主要體現服務、管理、精準農業三大功能模塊。
（1）服務系統：基于WebGIS的測土配方施肥輔助決策；基于WebGIS的病蟲害防治輔助決策；基于WebGIS的高清影像與作物長勢決策；基于WebGIS的氣象信息服務系統。（2）管理系統：基于WebGIS的農場資源管理功能：農業、農機、氣象、水利、林業、畜牧等資源進行匯總分析。（3）精準農業系統：①作物產量實時計產系統；②土壤養分檢測與管理系統；③農業專家決策支持系統；④精量播種、變量施肥實施管理系統；⑤農田病蟲害監測系統與變量施藥作業系統的集成；⑥農機衛星導航自動駕駛系統、3G（無線）視頻監控系統。
在農業機器上廣泛應用衛星導航自動駕駛系統、提高機車作業精度達到亞米級。同時在機車上安裝3G（無線）視頻監控系統，當拖拉機、聯合收割機等農業機械在田間作業時，無線視頻監控裝置將農機作業圖像通過無線數字傳輸設備送到管理指揮調度中心，農機管理人員可以在等離子大屏幕上監控作業機車當前作業實況，實時掌握機車當前作業的情況，如機車是否在行走作業、機車使用指標監測、農機具作業質
第7篇：精準農業應用范文
1.國內外農業自動化的現狀
1.1 國外農業自動化的現狀
近些年來，國外農業自動化飛速發展，農業機械設計向高速、寬幅、大功率、舒適的方向發展。自動化控制技術在農業機械上的應用已相當普及，一些著名廠商把自動控制、信息處理、全球定位系統和激光、遙感等現代尖端技術、裝備應用于農業機械上。如一種農用激光平地機就是利用激光調平傳感微機處理技術，經一次地面平整作業，即可成形，且能達到寸水不露泥的精度。美國的約翰迪爾公司所生產的水稻聯合收割機就安裝了一套稱為的精密作業系統。該系統能提量或收獲量信息、濕度，待收獲作物總質量等讀數，能精確測量糧食升運器頂部的谷物流量及實時的產量數據，能分別對分離裝置、滾筒轉速。割臺升降，割臺傾斜和停車制動安全等裝置進行快捷實時監測與控制。該機還裝備全球衛星定位系統和示差定位信號，可快速確定出機器所處位置。
隨著現代化科學技術的飛速發展，機器人技術正越來越被世界各國所重視。1994年，美國機器人的年產量為1.648萬臺。日本有機器人生產廠家300多個，生產機器人占世界總擁有量的60%。農業機器人已被廣泛應用到各個領域。
1.2 國內現有的自動控制技術在農業自動化中的應用
由于歷史，觀念和技術等方面的原因，我國傳統農業機械與發達國家相比有很大差距，已遠遠不能適應農業的科技進步。近些年來，自動化的研究逐漸被人們所認識，自動控制在農業上的應用越來越受到重視。例如，把計算機技術、微處理技術、傳感與檢測技術、信息處理技術結合起來，應用于傳統農業機械，極大地促進了產品性能的提高。我國農業部門總結了一些地區的農業自動化先進經驗（如臺灣地區的農業生產自動化、漁業生產自動化、畜牧業生產自動化及農產品貿易自動化）的開發與應用情況，同時也汲取了國外一些國家的先進經驗、技術，如日本的四行半喂人聯合收割機是計算機控制的自動化裝置在半喂人聯合收割機中的應用，英國通過對施肥機散播肥料的動力測量來控制肥料的精確使用量。這些技術和方法是我國農業機械的自動化裝置得到了補充和新的發展。從而形成了一系列適合我國農業特點的自動化控制技術。
已有的農業機械及裝置的部分自動化控制自動化技術提高了已有農業機械及裝置的作業性能和操作性能。浙江省把自動化技術應用于茶葉機械上，成功研制出6CRK-55型可編程控制加壓茶葉揉捻機，它利用計算機控制電功加壓機構，能根據茶葉的具體情況編制最佳揉捻程序實現揉捻過程的自動控制，是機電一體化技術在茶葉機械上的首次成功應用。
微灌自動控制技術灌溉管理自動化是發展高效農業的重要手段，高效農業和精細農業要求必須實現水資源的高效利用。采用遙感遙測等新技術監測土壤墑性和作物生長情況，對灌溉用水進行動態監測預報，實現灌溉用水管理的自動化和動態管理。在微灌技術領域，我國先后研制和改進了等流量滴灌設備、微噴灌設備、微灌帶。孔口滴頭、壓力補償式滴頭，折射式和旋轉式微噴頭、過濾器和進排氣閥等設備，總結出了一套基本適合我國國情的微灌設計參數和計算方法，建立了一批新的試驗示范基地。在一些地區實現了自動化灌溉系統，可以長時間地自動啟閉水泵和自動按一定的輪灌順序進行灌溉。
自動控制技術在精準農業中的應用精準農業是在傳統農業與農機裝備技術上，運用高新技術進行農業生產管理。精準農業較傳統農業其先進之處主要是應用全球定位系統（GPS）、地理信息技術、計算機控制技術，專家與決策知識系統，實現農業生產的定位、定量、定時，做到精耕細作和由于農業水土管理區管理點較為分散，用傳統方法進行數據采集和信息傳輸精度差、速度慢。把電子技術、微電子技術和通信技術緊密結合起來，采用現代方法進行自動化監控和管理非常必要，如在渠系、灌水、泵站等方面實現自動化監控與管理。農業自動化向智能化方向發展，進一步發展精準農業重點發展節水、節肥精準農業技術體系的自動化控制，實施精準灌慨、精準施肥，提高水資源和化肥資源的利用率。精細設施農業主要發展以溫室為主的自動控制系統智能化研究，從而現降低成本、提高作物產量、提高農產品品質。計算機視覺技術在我國農業生產和農業現代化方面已開始應用，但在設施農業，虛擬農業中的應用尚處于起步階段，應進一步加強。加快該領域的研究與應用。
2.結論
第8篇：精準農業應用范文
關鍵詞 無公害蔬菜；精準生產；必要性
中圖分類號 S63 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2014）19-0116-02
Discussion on Accurate Necessity of Pollution-free Vegetables Industry
LIU Shun-zi 1 TAN Wei-jun 2
（1 Agricultural Product Quality Safety Supervision and Inspection Center of Qingxin Area of Qingyuan City in Guangdong Province，Qingyuan Guangdong 511800； 2 Qingyuan Agricultural Technology Promotion Station/Qingyuan Institute of Agricultural Science）
Abstract Pollution-free vegetables industry development is considered promising，financial fund also increased to support the pollution-free vegetables industry，but the development is relatively slow.The accurate necessity in the main part of pollution-free vegetables industry had been discussed briefly from a technical point，so as to provide reference for pollution-free vegetable production.
Key words pollution-free vegetables；accurate production；necessity
多年來，大部分蔬菜生產均為粗放簡作的生產方式。其投入中勞動所占的比重較大，而生產資料的投入和現代農業技術的應用比重較小，影響蔬菜產品產量與質量的主要因素是土地面積的大小、土壤肥力的高低和人為管理因素。這種農業經營方式嚴重滯后于當前農業生產力發展水平。
提倡無公害蔬菜精準生產是指在良好的栽培環境條件下，采用標準化栽培技術體系，生產出的質量符合標準的產品。為此，環境適宜是前提，優良品種是先導，標準化栽培設施及環境是關鍵，標準化栽培技術是保證，無公害的精品菜是宗旨，產品增值增效是目的。為了最大程度上保障蔬菜的無公害性，每個環節都必須精準。
1 精準選地
工業文明給人類帶來進步的同時也使自然環境受到了污染和惡化。無公害蔬菜生產基地的環境質量狀況，決定其是否適宜無公害蔬菜的生產，并決定其產品質量是否能達到無公害農產品相關標準。因此，無公害農產品生產基地環境評價是認定無公害農產品生產基地的關鍵環節，選地時需認真分析和評價，應搜集評價所需信息，按國家或行業標準相關要求，選定評價因子、評價模型和評價標準，對基地環境質量狀況進行綜合評定，從而精準評價無公害蔬菜生產基地環境質量狀況，為無公害蔬菜生產基地的有效開發提供環境質量依據，土地的環境質量也是無公害蔬菜生產的前提條件。
2 精準育種
為了促進無公害蔬菜產業健康發展，應進行市場、技術和自然條件等方面的調研，綜合考慮，選定優良的種子。蔬菜育種機構應加大科技研發，使用基因克隆、分子標記等現代技術，定向選擇如抗病蟲害、抗旱等作物性狀，在農作物生長發育早期進行高效、精準的育種。運用這些現代技術顯著縮短了育種周期，提高了育種過程、結果的可控性，極大地提升了農作物育種效率，為無公害蔬菜良種繁育提供了保障。
3 精準灌施
蔬菜噴灌與季節及生長發育有著密切的關系。蔬菜品種繁多，種類各異，不同品種對水分的要求有很大的差異，噴灌還要因品種、生活習性、生長發育特性而適時、適量噴灌。另外，為了提高土地的利用率，增加投入產出比，實現蔬菜種植的高效化，就必須通過檢測土壤肥力，對地力進行科學計算，并對施肥的時段進行合理地控制和分配。根據期望的目標產量和蔬菜作物的生理特性優化施肥方案決策、實現精準施肥。為了環境保護和綠色農業以及實現高產優質可持續生產均需要在蔬菜種植過程中推崇精準施肥。因此，隨著人力成本增加、肥料價格上漲、無公害蔬菜生產的規模化，噴灌技術以及水肥一體化技術優勢非常明顯，將會促進蔬菜行業的進一步發展[1-2]。
4 精準噴藥
在蔬菜生產實際過程中，濫用農藥現象比較普遍。精準噴施農藥，能提高農藥的使用率，減少蔬菜污染和環境污染，促進菜農節本增收、保護生態環境、保障無公害蔬菜。因此，應加大農業技術推廣應用，指導農民熟悉農藥選用原則：首選生物農藥和植物源農藥等產品，合理使用化學農藥；使用農藥要準確診斷、對癥下藥，把握關鍵、適期用藥，控制藥量、調適濃度，科學混配、兼治病蟲，有效間隔、確保安全。此外，還要綜合運用農業、物理、生物等防治手段，把病蟲草鼠害控制在經濟閾值以下，使其對生態環境及包括人、畜、天敵在內的非靶標生物的負面影響降至最低限度。科學應用非農藥安全控害技術既可以避免農藥污染，又能有效地防止某些蔬菜的病蟲危害，為發展無公害蔬菜生產創造有利條件[3-4]。
5 精準檢測
由于無公害蔬菜生產是一個復雜動態的過程，在生產過程中眾多環節都會影響無公害蔬菜的質量。因此，上市前的準出檢測和入市前的準入檢測將是非常重要環節。大型蔬菜生產基地、農民專業種植合作社和農貿市場應進行精準檢測，確定無公害蔬菜產品的農藥殘留、重金屬、亞硝酸鹽等有毒有害物質殘留量是否在安全質量允許范圍內，對不符合無公害標準的蔬菜應進行溯源和處理。現實中，蔬菜產品獲得無公害蔬菜認證后，不能放松對無公害蔬菜產品的檢測。因此，生產和流通領域的農產品檢測體統的建立和完善尤為重要，尤其是快速檢測技術的推廣迫在眉睫。
6 精準溯源
無公害蔬菜基地應建立備案制度，采用現代信息服務于農業。在無公害蔬菜銷售過程中，可以設立專檔銷售，佩帶有驗證真假的電子條碼等“身份證”信息，客戶用手機通過掃描蔬菜上的“二維碼”，即可了解該農產品的整個生長情況，包括種植時間、施肥次數、病蟲害治理等無公害管理的全過程信息，使用戶明白購買，放心食用，同時也是無公害蔬菜產品的競爭優勢，實現了優質優價。溯源制度的建立，為農產品的食品安全問題提供了新的解決思路和手段。
7 結語
綜上所述，推動無公害蔬菜產業精準化，是將現代農業生產革命技術應用到農業傳統領域，有利于提高耕地、肥水藥資源利用率，減少污染，有利于提高綜合生產能力、農產品產量、品質和效益。將精準農業的理念貫穿到無公害蔬菜生產中將是無公害蔬菜產業發展的新契機，也是現代農化發展的方向，更是人民對放心食品的強烈期盼。
8 參考文獻
[1] 范鵬飛.設施蔬菜育苗機械化精準播種技術研究[D].保定：河北農業大學，2012.
[2] 陸衛達，潘復生，顧耀忠.進口耐熱青菜網室綠色高效精準管理技術[J].長江蔬菜，2014（11）：48-49.
第9篇：精準農業應用范文
關鍵詞：傳感技術；農業機械自動控制系統；應用
1傳感器技術
1.1傳感器發展
隨著科學技術水平的發展，也推動了傳感器的技術的完善。傳感器已經廣泛應用到人類生活中的各個角落，而我國的傳感器也廣泛應用于機械設備制造、通信電子、環境監測及海洋探測等各個領域之中。人們獲取外界信息的主要方式是通過自身的感覺器官，而傳感器是探索自然現象的感覺五官。傳感器有著微型化、智能化、網絡化、數字化以及多功能化的特征，它促進我國傳統產業的轉型升級，是新的經濟增長點。現階段各行業領域普遍應用的是第三代傳感器，這種類型的傳感器是微型計算機與檢測技術相結合，第三代傳感器有著一定的人工智能性。各個國家對于傳感器的重視程度都在持續增加，隨著科研人員對于傳感器技術的不斷研究，傳感器技術水平在不斷提升，在農業機械自動控制系統的應用也越發成熟。
1.2傳感器技術對農業機械自動控制系統的影響
農業機械自動控系統是我國科技發展的社會產物，這說明在農業機械自動控制系統中安裝傳感器是科技社會發展的必然方向，傳感器有著反應迅速、搜集數據準確性高的特征，安裝傳感器的農業機械能夠對信息及時進行處理，提升農業機械自動控制系統的精準性。此外，傳感器的工作環境也不會受到區域的感染，可在并非正面接觸的情況下，在極短的時間內獲取相應的數據信息，并及時急性分析和識別，真正實現了農業機械自動控制系統在非接觸測量的情況下，保證了數據信息準確度高，可靠性強的優勢。在農用拖拉機、灌溉機、播種機及收割機中，傳感器都展現了極高的應用價值，能幫助農業機械在耕種環境較差的田地中，仍保證農業機械的準確度及整體性能。
2傳感技術在農業機械自動控制系統中的具體應用
2.1在農業機械底盤中傳感技術應用
在農業機械自動控制系統中已經開始廣泛應用壓力傳感器、數字傳感器以及光電傳感器等等傳感器技術，這些傳感器已經在農業機械自動控制系統起到了十分重要的作用。現階段人們所使用的農業機械中使用的傳感器在20個左右，且這些傳感器分別布于農業機械的各個部位，是提升農業機械自動控制系統性能的主要部位，若在農業機械中缺少傳感器技術的應用，相當于農業機械失去了感覺器官，這就代表著農業機械自動化控制系統中應用傳感器技術的重要性。在農業機械系統使用傳感檢測技術能夠加強相關控制對象的控制力度，若系統的檢測數據轉變為傳輸信號，那么農業機械系統就無法對信息進行分析，進而影響整個農業機械系統的正常運轉。如農用犁耕機在進行農作時，傳感器會檢車出農用犁耕機在工作轉態勢車體的傾斜度以及傾斜變化，繼而幫助農業機械系統自動控制工作部位的部件，減少外界因素對農用犁耕機的影響，讓農業犁耕機保持水平狀態下的作業。在不同系統部位中，傳感器的實際應用也存在著一定的卻別，但從本質上來講，在農業機械中安裝傳感器的主要為了提升農業機械的整體性能。農業自動化機械發動機的核心就是傳感器，由于傳感器的存在，農業機械發動機的性能得到大幅度的提升，能有效減低發動機燃油消耗量，減少廢氣排放量，同時也能反映農業機械存在故障為題，提升農業機械設備的穩定性。由于農業機械設備作業地方的環境比較惡劣，因此會干擾到農業機械自動控制系統的精確度，進而影響傳感器的檢測，影響農業自動化機械發動機的穩定性，甚至還會出現農業機械自動控制系統出現設備失靈的情況。
2.2電子式汽車機油壓力傳感器技術的應用
電子式汽車機油壓力傳感器技術主要應用于以自動導航技術為主的農用拖拉機中，該傳感器能夠有效提升農業機械的生產效率以及農業機械設備駕駛的安全性。自動導航機動車技術原理就是通過定位傳感器來保證自動導航機動車的安全性，通過對定位傳感器類型的劃分，定位傳感器主要劃分為絕對定位技術類別以及相對定位技術類別，其中分析絕對定位的低頻率信息和相對定位的高頻頻率信息，來保證定位傳感器系統的精準度。如在水田農業機械工作的環境中，農作物之間的行距較小，因此對于農業機械轉彎角度的要求較高，因此傳感器信息的精準度對于農業機械設備工作的效率至關重要，使用激光技術以及聲納技術來幫助農業機械掌握道路信息，通過在農業機械自動控制系統中微型計算機中輸入整個工作區域的數字模型，給予GPS系統以及數字模型來設計出農業機械的行駛錄像，進而保證農業機械作業活動的高效。
2.3在農業機械中數字傳感器定位技術的應用
GPS定位系統的對于定位精準度的要求非常高，因此其定位系統較為復雜在研發過程中，需要耗費大量的資金，在小面積的農田中GPS定位技術的使用價值不高，因此GPS定位系統比較適用于規模面積較大的農田作業中。農業機械在農耕生產過程中比較容易受到農耕生產環境的影響，因此為了保證農業機械的可靠性就需要將GPS技術設計到高精準度的模式。因此，在農業機械自動控制系統中應用數字傳感器定位系統能夠有效保證GPS定位系統數字補償的準確性，通過建立數字模型，來繪制相對簡便準確的數字模型，通過微處理芯片來對生成的數字誤差進行及時的修正，進而保證GPS定位系統定位的準確性。農業機械自動控制系統受到機械傳感器輸出的模型信號后，會通過A/D轉換器對信號進行轉換，將轉換的信號轉入到CPU中繼而進行下一環節的操作。但CPU在進行處理時會出現類似脈沖形式的噪音，因此需要將噪音消除至最弱才能實現零點漂移，進而提升GPS定位系統的定位精準度。
