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關鍵詞:農業機械化,發展現狀,策略和趨勢.
1 我國農業機械化的發展現狀.
1.1 發展過程中所取得的成果.
現階段,我國在研發、設計、制造、銷售以及服務等多個方面都建立了完善的農機工業體系,農機產品的服務對象也幾乎涵蓋了我國的整個農業領域,如畜牧業、林業、漁業和副業等。我國的小型農業機械產品生產起步的時間較早,質量優異并且成本較低,在近些年來不斷的發展和研究過程中,產品種類日益齊全,并且生產能力逐步擴大,性價比也能夠很好的滿足我國農民的支付能力和使用水平。截止到現階段,我國能生產出 15 個大類、近 100 個小類、超過 3000 多個品種的農機產品,這些產品在非洲以及東南亞等市場所占的比重很大。
1.2 發展過程中暴露的問題.
(1)不同區域之間農業機械化水平的發展差異大。我國農業機械化的發展情況與發達國家農業機械化發展的特點是有著明顯的差異的,這也是導致各地農業機械化水平差異較大的根本原因。我國是一個幅員遼闊的國家,各地的天氣條件和地理條件差異很大,有的地區農村勞動力過剩,也有的地區土地十分匱乏,再加上農村的人均收入較低等因素的限制,就導致了在我國農業機械化發展過程中的不同區域的發展特點是有著明顯區別的。通過所統計的數據我們發現,我國東部地區的耕地面積占比約為 30%,而農機擁有量卻超過了總體的一半以上,西部地區的耕地面積占比為24%,農機擁有量的占比卻不足15%。
(2)農業機械門類品種上有一定的缺陷。在不同的生產環節和不同作物上,我國農業機械化的水平也是有著很大的差距的,我國水稻的種植面積和產量有著明顯的降低的趨勢,主要原因就是我國水稻機械化的水平明顯落后和南方的部分土地存在拋荒的現象,棉花目前還沒有機械化的能力,而玉米在少數地區也還是剛剛起步的階段,一些節種節肥節水性能較好的機具普遍都存在著水平低、數量少的問題,所以始終都無法大面積的推廣使用。另外,由于我國農機產品還存在著短缺和過剩并存的問題,這也嚴重影響了我國農機產品的工作效率及其所帶來的經濟效益。
(3)農業機械使用中的問題。農民之所以愿意購買農業機械產品,就是要在省時省力的同時獲取更大的經濟效益,而在我國的很多地區的農民的經濟條件不允許他們購買農業機械,或是他們用不好這些產品,這也就制約了農機水平的提高。具體表現為:一是“買不起”,我國農田機械產品的價格基本都在 1-10 萬元之間,最小型的產品也在 5000元左右,即使各地都出臺了購買農機產品的補貼政策,但補貼的力度較小,對于普通的農民來說,價格還是無法承受的;二是“不會用”,在農民購買了這些產品后,各地的農機管理部門對于農機具的引進、推廣以及使用技術的培訓等工作都還無法有效、順暢的開展,所以很多農民都不能很好的使用這些農機產品;三是“效益差”,因為農民的文化素質較低,所以在他們使用農機產品的過程中經常會遇到問題,設備也容易出現故障,也沒有形成完善的農機作業市場,很多農機具都處于閑置的狀態,無法發揮出農機產品應有的經濟效益,這也就降低了農民購買和使用農機產品的積極性。
2 我國農業機械化發展的策略和趨勢.
2.1 我國農業機械化的發展策略.
首先,我國的農業機械發展應更加重視對高科技的投入和應用,我國的農業機械裝備技術應與信息技術、儀器與控制技術、現代液壓技術以及現代微電子技術等先進的科學技術有機的融合,同時應該向著機電一體化和智能化的方向快速發展了;其次,當前我國應繼續研發和生產與我國農業生產的實際特點相適應的農業技術設備,認真分析和研究我國農業的生產規模、農業資源、經濟實力以及農藝制度等現狀,結合我國農業生產的自身特點,從而發展出與之更加相適應的農業技術設備;最后,應逐步提高農業裝備產品的質量,提升自身的市場競爭力。
生產農業裝備產品的企業應建立一套完善的產品質量保證和質量管理的體系,提高農機產品使用過程中的安全性、可操作性和舒適性,進一步的改善使用人員的作業條件,從而提升自身的市場競爭力。
2.2 我國農業機械化技術的發展趨勢.
智能化以及自動化將是我國社會農業發展的必然趨勢,這也是我國發展高效節約農業的最重要措施。
(1)應用農業傳感器技術。要想真正的實現農業機械的自動化控制,首先我們必須能夠實時的監測農業裝備的工作狀態,發現問題及時改善,其次就是要能夠準確的評價農產品的生物學的活動和性狀,所以應用農業專用的傳感器技術就顯得尤為關鍵了。現階段,農業傳感器的應用效果還是比較理想的,采用谷物濕度傳感器谷物的濕度進行實時的監控;采用溫度傳感器能夠準確的測量糧食烘干和儲存過程中的實時溫度等等。
(2)計算機技術和電子技術的應用。在農業機械裝備中應用計算機技術和電子技術,將進一步的促進我國農業機械化技術的發展,小型化、微型化的芯片的出現也為農機產品實現完全的智能化和自動化提供了可能,比如說在農機裝備上安裝電子監控裝置,這樣農民就可以實時的掌握裝備的工作狀態,出現故障時可以即使的進行調整,提高作業的質量。我國電子設備的性能越來越完善,農業裝備也能夠更好的適應灰塵、潮濕以及噪音等不利的環境,其可靠性和耐久性也得到了顯著的提升。
(3)農用機器人技術。作為機電一體化的實例,農用機器人集合了人工智能、自動控制以及機械電子計算機等多種高新技術,農業的作業對象和環境的復雜多變性對農用機器人提出了很高的要求,雖然現階段農用機器人技術還存在著一定的問題,但是隨著計算機智能技術的不斷發展,這項技術也將越來越完善。
(4)建立更加精確的農業體系。這一內容的核心思想就是要及時的獲取農作物的產品并掌握影響生物生長的環境因素的有關信息,分析研究其原因,從而制定出經濟上有效并且技術上可行的改善措施,根據實際的需要進行調控,主要的支持技術有智能化農業機械技術、決策支持系統、3S技術以及信息采集和處理技術等。在我國工業上人工智能技術和計算機網絡技術應用已經越來越廣泛了,所以,在我國的農業機械裝備上應用人工智能技術和信息技術也將是農業現代化發展的必然趨勢。
3 結束語.
通過以上的論述,我們對我國農業機械化的發展現狀以及我國農業機械化發展的策略和趨勢了兩個方面的內容進行了詳細的分析和討論。新世紀隨著我國科學技術水平的快速發展,我國的農業要想真正的實現可持續發展這一策略,現代農業裝備技術也應體現出多學科綜合和交叉這一特色,隨著世界人口的持續增加以及城鎮居民生活水平和生活質量的不斷提高,我國農業機械化也必將向著更高的水平快速發展。
參考文獻.
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【關鍵詞】計算機應用;發展現狀;發展趨勢
所謂計算機應用,指的是研究計算機應用于各個行業和領域的方法、理論、技術以及系統等一門邊緣性學科。計算機應用作為計算機學科的重要構成部分,其有效地促進了計算機學科同其他學科地融合,特別是近年來計算機技術逐漸朝高端化方向發展,因此分析計算機應用的發展現狀和趨勢具有重要意義。
一、計算機應用的現狀分析
近幾年,計算機被廣泛應用于各個領域和行業中,給人們的生產和生活帶來了很多便利,推動了一系列產業的發展,為社會創造了巨大的經濟財富,計算機的應用現狀主要表現在七個領域。第一,在農業生產領域的應用。農業作為我國重要的經濟基礎,將計算機計算應用于農業生產中,通過構建專業的農業科技信息網絡和生產流動信息網絡,從而為農業生產以及農副產品的銷售創造了發展基礎。第二,在教育領域中的應用。當前很多高校都運用計算機計算來開展了網絡遠程教育,方便了人們隨時隨地學習,拓寬了受教育渠道,增加了受教育者的數量。第三,在醫療衛生領域的應用。將計算機技術應用在醫療衛生領域中,能夠實現醫療手段的更加精細化、標準化以及多樣化,不僅有助于提高臨床疾病的治愈率,而且還提高了醫療衛生管理的效率。第四,在藝術創作領域的應用。在制作影視作品動畫和剪輯視頻過程中應用計算機技術,不僅豐富了藝術創作方式,而且還優化了影視作品的制作途徑。第五,在公共安全領域方面的應用。公安部門可以通過計算機互聯網技術在網絡上一些協查通告,調動全社會協助逃犯追捕,并且運用計算機技術還可以實現公檢法機關自動化辦公,有助于提升其工作效率。第六,在行政部門中的應用。政府行政部門通過應用計算機技術,不僅有助于簡化傳統的辦公程序,而且提高了政府辦事效率。第七,在日常生活中的應用。經計算機應用于日常生活中,實現了以最低勞動成本獲得最大工作效率的目的,并且還豐富了人們的生活內容[1]。
二、計算機應用的發展趨勢
1、朝著網絡化方向發展。伴隨著我國互聯網的飛速發展,計算機技術同網絡之間的關系也日益緊密,網絡的發展也極大地推動了計算機應用技術的發展。就計算機通信技術領域而言,微信通信技術、光纖通信技術等均實現了計算機技術的網絡化、信息化、數字化。特別是計算機的日益普及,計算機技術不僅改變了人們傳統的生產生活方式,而且在一定程度上促進了信息化發展,特別是網絡家庭的誕生為計算機創造了更廣闊的空間。另外,計算機通信技術和藍牙技術的有機結合,推進了計算機通信技術的多元化發展,推動網絡通信技術朝著無線化和小型化方向發展。特別是在網絡通信終端應用無線設備后,將網絡通信終端變成了一個微型的網格系統,在一定程度上推進了傳統多媒體技術和計算機通信應用技術的融合,這也是現代通信發展的重要標志之一。在未來,計算機應用將朝著網絡化方向發展,從而擺脫了計算機技術空間距離上的限制,實現了隨時傳輸和共享信息,通過網絡還可能迅速找到自己所需的信息,節約了信息尋找的時間。2、朝著集成化方向發展。在最初階段,計算機是以大型計算機系統的形式存在的,系統非常復雜,但是隨著計算機不斷應用,其已經逐漸朝集成化的方向發展,功能也越來越豐富,應用水平也不斷得到提高,從而為人們的生活帶來極大便利。傳統技術的應用主要體現在數據存儲、數據處理、數據計算等方面,但是伴隨著網絡的發展,計算機技術也逐步向信息傳輸方向發展。傳統的計算機技術主要方式為存儲和處理文本信息,但是在網絡時代下,傳統的信息處理方式已經無法滿足用戶的需求,而集成化作為計算機應用技術未來發展趨勢,怎樣才能協調發展計算機應用技術已經成為計算機領域的熱點話題。結合計算機發展趨勢,相信在不久的將來需要將多媒體技術和同步技術結合應用于計算機技術中,促進其朝著集成化方向發展。3、朝著嵌入式和智能化方向發展。伴隨著科學技術的不斷發展和進步,推動了計算機應用技術的多樣化,提高了信息的準確性,智能化方面也日益成熟。特別是電氣設備的日益普及和廣泛應用,利用計算機用用技術可以智能化控制電氣設備,實現了電氣設備的智能化和自動化,這也是將來計算機應用的又一大發展趨勢。而計算機硬件和軟件系統的發展,促進計算機應用領域越來越廣泛,當前日常生活中常見的嵌入式計算機技術主要有網絡冰箱、數字電視等等,相信在嵌入式方面的應用還將不斷深入[2]。
結語:
綜上所述,隨著計算機技術的廣泛應用,在給人們生活帶來便利的同時,促進科各行各業的發展,雖然當前計算機技術被應用于很多領域中,但是筆者堅信隨著對計算機應用技術研究的日益深入,計算機技術的應用深度和廣度也將不斷增加,推動人類社會的發展。
參考文獻
關鍵詞:農業機器人;發展現狀;問題;發展前景
我國是一個農業大國,農業問題一直是影響到中國社會經濟發展的根本,建國初期的經濟發展主要靠農業,生產力低下是農業發展緩慢的原因之一。隨著信息化時代的到來,出現了各式各樣的機器人來代替人們進行作業。近些年國內外的機器人在生活生產中的應用也愈來愈廣泛[1,2]。農業機器人的廣泛應用改善了傳統農業的生產方式,主要體現在減少勞動力的投入、節約成本、提高生產效率[3]。縱觀近些年農業機器人的發展,我們仍可以看出一些不足:研發機器人成本高、機器人生產效率偏低、智能化程度不高、差距顯著等。農業機器人的發展還需要改進,本文主要對農業機器人的應用現狀進行歸納,分析其優勢與不足,并給出幾點展望。
1農業機器人應用
1.1國外機器人的應用現狀
農業機器人愈發受到農業人口較少的發達國家的重視,這也是國際農業裝備產業技術競爭的焦點之一。作為農業機器人研究最早、同時也是市場發育最為成熟國家之一的日本,目前已研制出育苗機器人、扦插機器人、農藥噴灑機器人、施肥機器人和移栽機器人等多種農業機器人,在理論與應用方面都居世界前列。然而美國由于國土面積廣闊及自身先進的科學技術作支撐,美國在理論與技術上都比較成熟。最具代表性的是美國新荷蘭農業機械公司發明的多用途自動化聯合收割機器人,很適合在美國一些大片規劃整齊的農田里收割莊稼[4]。西班牙初創公司已研制出一種全自動草莓收割機,這種收割機有24條“手臂”,可以獨立采摘草莓。每個機械臂配有攝像頭,內置短距離集成色彩和紅外深度傳感器。憑借這種傳感器,機器人能分析核實每個草莓的外觀和顏色,配套軟件根據草莓的顏色進行識別然后判斷作物是否可以采摘,這種機器人功能齊全,能夠精確的確定草莓的位置,幾乎能完成所有人工操作環節[4],而且完全不必擔心對草莓造成損傷。
1.2國內機器人的應用現狀
與發達國家相比,我國農業機器人無論是研發還是應用都還處于起步階段,直到上世紀90年代中期,我國才開始了農業機器人技術的研發,比一些發達國家起步晚了十余年。受市場投資、生產成本、技術落后等的影響,我國農業機器人的發展較為緩慢,我國目前研發并投入使用的農業機器人有除草機器人、采摘機器人、扦插機器人、育苗機器人等,并在生產方面已取得很大的進展。比如國內研發出的嫁接機器人,在國內自動化技術充分發展的背景下已出現了全自動的蔬菜嫁接機器人。在自動化和算法應用的作用下不僅大大提高了嫁接后的成活率而且還節約了人力,使嫁接作業變的更為簡便。國內還有蘋果采摘機器人、荔枝采摘機器人和黃瓜采摘機器人等,這些水果采摘機器人在高科技水平的支撐下能夠實現對瓜果類農產品進行無損采摘作業,有的機器人能夠實現在非結構環境下的自主導航作業,實現從搜索、掃描、識別、定位到末端執行器控制與操作,最終實現農作物的采收,這種技術打破了傳統機器人工作在結構化環境的技術屏障,是在科研水平上的創新為以后農業機器人走出實驗室,進入自然環境進行作業提供了強有力的理論與技術的支撐[5]。
2農業機器人的特點及分類
相比于其他行業的機器人而言,農業機器人的特點可簡要概括為以下幾個方面:1)現階段農業機器人大多是工作在農田或溫室大棚里,一方面作物的生長受到光照溫度濕度等的影響,另一方面作物在不斷生長,種種原因使農業機器人的工作環境較復雜這就要求機器人的智能化程度較高,靈活性強。2)不同種類的機器人工作面對的對象也有所差異,農作物一般比較脆弱,易受到外加的壓力或者溫度等影響而產生變形或者斷裂,除此之外,在農作物不同的成長階段,對應的機器人都需要根據不同的情況進行具體的分析,這就需要機器人本身具備很高的靈活性和智能化。這也是現階段農業機器人在發展中的一個核心技術。3)農業機器人的操作對象一般是農民,因此操作起來應比較簡單,不能過于繁瑣,使用農業機器人應簡單便捷,在保證速度的前提下盡可能的保證其效率,讓人們能更好更快的去學習使用功能。減輕人們的勞動強度,提高生產率和作業質量,減少農藥和化肥等化學產品的使用,節約成本還能保護環境。4)農業機器人是一種具備某些與人類或生物相似的智能能力,是一種具有高度靈活性的自動化機器,能夠代替人們做一些單調和重復的長時間作業,能夠進入危險環境代替人們進行勞動,工作質量穩定,保證產品的一致性。5)農業機器人的應用不僅局限于陸地方面,還可以運用到空中;提到無人機相信大家都不陌生,無人機的應用已經衍生到各方面中,在農業方面的應用:比如用無人機噴灑農藥、運送肥料、航拍檢測農作物的生長情況等[6]。這樣可以讓我們更方便管理農作物,獲得最高質量的產品。針對不同的工作對象、環境等,現已研發出了一系列的農業機器人[7],根據不同的生產要求主要有如圖1所示幾類:
3農業機器人的問題及不足
機器人的出現給各個產業帶來了生機,人們的生產生活方式發生了巨大的變化,但與一些發達國家相比我國農業機器人的發展在某些方面還是比較落后,今后需要進一步向更智能化、更自動化、更先進發展。現階段的機器人仍有許多不足,總結主要有如下幾點:1)比如農業機器人的智能化程度較低、處理問題的方式單一;2)制造成本高研發難度大,使得農業機器人的推廣面臨巨大的挑戰;3)普遍存在的問題是農村勞動力短缺,機械化規模小,普及率低,很難實現標準化統一;4)發展不夠成熟,大批量研發使用還會有一定的風險;5)創新型人才短缺,先進的生產技術難以得到普及運用;6)農業機器人作業是季節性的大多都針對農業生產中的某一環節,功能單一,利用效率低。
4農業機器人的發展前景及趨勢
科技水平飛速發展不僅改變了傳統的農業生產方式而且緩解了勞動力人口短缺的現狀,代替人們自主完成枯燥且長時間重復的工作。現階段,農業機器人也正發生著向小型、低耗、智能化和自動化轉型,農業互聯網技術是當前普遍流行的農業種植管理方式,實現系統化,通過大數據匯聚信息。農業機器人的興起正逐漸成為國內外科研的重點,疫情期間糧需求量增加,解決發展問題必須還要依靠科技的進步,發揮農業科技的力量愈發顯示出高度的重要性。首先,農業機器人的應用為國家的農業自動化、精準化、智能化發展帶來了強勁動力,在國家經濟、科技都取得快速發展的情況下,加大了對農業機械化發展的扶持力度,通過農業機器人的研發與應用,期望能提升土地生產力以維護糧食安全和社會的穩定。其次,農業機器人的發展已從早期的平坦陸地衍生到復雜地形、水中和空中領域,由最笨拙復雜的結構發展到輕盈先進的現代化農業機器人,5G網絡的出現再加上物聯網和人工智能、GPS等的普及應用使得機器人的智能化程度得以飛速提升,從而才能更好的為農業生產服務,農業機器人的市場正在迎來快速增長階段。現已經出現農業機器人替代人們完成繁重的體力勞動、提高生產效率的實例,大大提高了農業生產效率。用科技代替資源,不斷提高資源的利用率,從而提高經濟效益。隨著經濟水平的持續高速發展,我國農業機器人的發展在新的生產模式中會出現良好的機遇,在全球科技的不斷變革下,勢必會有一些新型高端技術的出現,將會不斷改變和影響現代農業的發展,所以農業機器人的研發對我國未來農業的長遠發展意義非凡。
參考文獻
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【關鍵詞】金針菇;智能化生產;增收
食用菌是平湖市特色優勢產業,也是市政府重點扶持發展產業。近年來,平湖市委市政府高度重視食用菌產業在農業循環經濟建設中的地位和作用,加大了對食用菌產業的扶持力度,有力地促進了全市食用菌產業實現持續穩定發展。2012年,全市食用菌種植面積達到305hm2,年創產值超億元,對種植業產值增長貢獻率達30%以上,已成為平湖市農業增效、農民增收的重要途徑之一。
同時,平湖市地處長三角經濟圈中心地帶,毗鄰上海、杭州、蘇州、寧波等大中城市,交通便利,市場消費潛力巨大,發展食用菌生產具有明顯的區位優勢。實施金針菇智能化生產技術是進一步提升平湖市食用菌產業發展層次、增強平湖市食用菌市場競爭力、推進產業更快更好發展、加快實現富民強農的有效保障,符合平湖市產業政策和地區發展規劃。
1 金針菇智能化生產技術實施意義
金針菇為低溫菇,是秋冬與早春栽培的食用菌,以其菌蓋滑嫩、柄脆、營養豐富、味美適口而著稱于世,深受大眾的喜愛。據測定,金針菇氨基酸的含量非常豐富,高于一般菇類,尤其是賴氨酸的含量特別高,賴氨酸具有促進兒童智力發育的功能。金針菇既是一種美味食品,又是較好的保健食品,國內外市場日益廣闊。以專業合作社為依托,按照規模化、設施化、集約化的要求,實施金針菇智能化生產,實現周年化、反季節生產,增強產品市場競爭力,進而提高產量和效益,實現農民增收,填補嘉興地區金針菇智能工廠化生產的空白。
2 金針菇智能化生產技術實施要點
要實現金針菇智能化周年化生產須掌握以下技術。
2.1 注重流程
拌料打包滅菌接菌菌絲培養(17℃~19℃)催蕾(13℃~15℃)出菇(冷庫)采收包裝運輸銷售(注:1.拌料:原材料為棉子殼、麩皮各占30%,其它輔料、玉米粉、過磷酸鈣、磷酸氫鈣總占10%,栽培料含水量調節60%~65%。2.滅菌:常壓滅菌100℃保持10h以上。3.菌絲生長溫度控制在17℃~19℃。4.催蕾溫度控制在13℃~15℃。)
2.2 溫度管理
智能化冷庫栽培一般需65d左右,不同生育階段對溫度要求不同:菌絲生長階段15℃~19℃,出菇催蕾階段13℃~15℃,再生階段9℃~12℃,抑制階段3℃~5℃,長菇階段6℃~9℃。通過制冷風機滿足其不同溫度要求,如果整個生育過程僅僅保持恒溫(6℃~9℃),即使其它條件控制很理想,也不能長出高產優質金針菇。出菇階段溫度管理(開袋后)可分為3個階段:
2.2.1 再生階段
再生階段是指將已出菇開袋后的栽培袋放置冷庫,使原來的金針菇死亡,新的子實體重新長出階段。溫度應控制在9℃~12℃,時間8d。
2.2.2 抑制階段
抑制階段是指在低溫、強光、強風綜合作用下,使新長的子實體生長較緩,達到菌蓋生長整齊目的,時間為5d,溫度控制在3℃~5℃。風速太強或吹風作用時間過久,會造成子實體萎蔫;風速過小或吹風時間短,則達不到理想的抑制菇的作用,出菇不整齊。
2.2.3 長菇階段
抑制后整齊的子實體經拉袋后充分長高,達到13cm~5cm即可采收,溫度為6℃~9℃,時間為7d。
2.3 濕度管理
栽培房內濕度決定白金針菇的品質。濕度小品質好,耐貯藏;濕度大,容易形成水菇,產量較高,但不耐貯藏。生育過程相對濕度要控制在75%~80%。由于金針菇是好氧性菌類,需不斷補充新鮮空氣,主要采取熱空氣先預冷后再進行換氣,以減少栽培室內相對濕度,提高濕度調節的效果。
2.4 通風換氣
通風換氣也是金針菇產量和質量的決定性條件,庫房內O2 含量越高,菌蓋越大,產量越高。CO2的高低則決定金針菇菌柄長短,金針菇菌柄的長短決定其品質優劣。因此,控制好栽培室內O2和CO2比例是決定金針菇產量和質量的重要因素。在冷庫內最佳CO2值應是2.5%~3.5%。
2.5 光照管理
光照主要起抑制作用。強光照,金針菇生長緩慢,整齊度好,密度大,產量相對高。強光照時期應在抑制階段,生長期不宜強光,否則菌蓋變大,影響品質。光照時間長短也應考慮,最好的抑制作用是強光、低溫、強風等因素共同作用,才能達到良好效果。光照16 h/d ~18h/d,金針菇單位產量高,品質達到標準要求;光照時間短,產量低,光照時間大于18h/d,對產量影響不大,但菌蓋大,光照超過20h,則菌蓋大且帶有部分黃斑,影響品質。
3 金針菇智能化生產技術實施效益
3.1 經濟效益
為開展金針菇智能化生產,搭建溫控出菇房、輔助房、接種房滿足生產需求,并添置制冷設備。自9月份投入試生產以來,共生產金針菇15萬袋,產值45.184萬元,利潤16.4萬元,預計2013年投入正式生產,年產值將達到100萬袋,根據今年的行情預計產值在300萬元以上,可實現利潤100萬元。
3.2 生態效益
開展金針菇智能化生產進一步推進了農業循環經濟建設,提高農業生產設施和資源的利用率,對提高農業設施利用率,改善農業生產生態環境,推進食用菌產業的可持續發展具有積極的意義。
3.3 社會效益
開展金針菇智能化生產開創了嘉興地區金針菇工廠化生產的先河,使平湖市食用菌產業發展層次和作用地位不斷提升,提高了設施裝備水平,推進了適度規模經營,加快了產業化的發展進程。
4 金針菇智能化生產技術實施前景
實施金針菇智能化生產技術不僅實現了金針菇反季節生產和全年化生產,還提高了產品質量和產量,在非常規生產季節生產出的金針菇比通過冷庫冷藏后的金針菇有更好的品質和更大的市場需求。通過金針菇智能化生產技術探索和實施,可以讓金針菇生產克服氣候環境的限制,實現周年性生產,增加了農戶收入,提升了產業優勢。同時,實現標準化生產、品牌化銷售,更具市場效益,發展前景廣闊。
參考文獻
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關鍵詞:農業物聯網; 傳感器;射頻識別;信息處理
中圖分類號:F124.3 文獻標識碼:A DOI:10.11974/nyyjs.20161032065
隨著經濟的發展及計算機技術的應用擴展,農業生產從傳統的人工種植,發展到現在的基于物聯網技術的現代化設施智能農業。現代化的物聯網農業是市場化、集約化、智能化、國際化的必然農業產業形態。物聯網技術給與農業生產賦予了生命的氣息和人類的智慧。
物聯網是一種由多種信息技術融合而成的新型技術體系,繼計算機、互聯網之后的第3次浪潮。物聯網融合了射頻識別技術、無線傳感技術、全球定位等技術,將物與物進行互聯、相關信息的交換、監控、管理,并通過定位系統智能識別和追溯。因此,物聯網在農業中的應用,加強了人類與農業的信息溝通,在動態的生產過程中,對農業生產有更加精細的認知、管理并控制農業生產中的各要素,加強人類對農業生產的調控及突發事件的處理。我國是農業大國,農業的生產與農產品的質量具有十分重要的地位,因此對于農業生產的研究也十分重視,因此,物聯網技術作為新興的技術,在多個領域的應用都取得了良好的成果。因此對農業物聯網在農業中的應用進一步推進了農業的發展,并且已經成為我國農業信息領域發展的重要手段。物聯網技術在農業中的應用,減少了勞動力,提升了農產品產量,使得農業從傳統的人工種植,轉變為高效、先進的現代化種植方式,提升了農產品的產量。農業生產是個復雜、難度極大的領域,生產過程中的各種因素都可能影響農產品的產量及質量。農業物聯網已經成為物聯網技術研究的一個非常重要的部分,從種植業、到養殖業等都受到了世界的關注,對其研究也日益深入。本文結合當今農業物聯網發展及關鍵技術在關鍵環節的應用做出了闡述。
1 農業物聯網發展現狀及存在的問題
1.1 國內外發展現狀
隨著物聯網技術在農業中的廣泛應用,在互聯網、數字技術以及傳感技術的發展帶動下,新工藝的傳感器不斷涌現。逐漸向嵌入式、智能化、集成化且微型化發展。目前,在傳感器技術和制造工藝方面,美、日、德處于國際領先地位[1]。農業傳感器技術的迅速發展,專業化程度越來越高。農業傳感器的生產包含了土壤傳感器、氣象傳感器、水體傳感器、植物傳感器等,隨著人們對土壤重金屬含量的關注,隨之產生了土壤重金屬檢測傳感器。各種精準的傳感器的生產,越來越符合農業生產的復雜環境,各種檢測的傳感器,為農業生產數據采集提供了強大的支持。農業物聯網中Zigbee無線網絡實現了無線自組織數據傳輸,與RS485總線結合,是無線和有線數據傳輸有效融合,保證數據的遠程傳輸的便捷性,穩定性。在智能控制方面,物聯網的核心控制芯片研發取得了優異的進展。核心芯片融合了無線傳感、控制、通信及數據處理等能力。在農業生產中的實時檢測方面,20世紀70年代,國外開始對農作物生長監測進行研究并取得一定的成果,特別是歐美發達國家,如美國、荷蘭等實現了機械化。歐美等國家利用衛星對大田種植進行精準作業、監測及水肥等智能監測,同時也建立了完善的生產過程。美國的農業物聯網技術應用最為領先。大農場的構建采用了精準的農業模式,可以實現自動的雜草識別、精準施肥,大型的精準噴灌等。美國有15%以上的農戶在農業設備上安裝GPS系統,實現精準的定位。信息技術的發展推動著發達國家對農業物聯網應用的健全和完善,在監測和智能管理的基礎上,融合了人工智能技術,提升了傳感器采集來的數據的利用,通過人工智能技術實現預測等功能,將農業物聯網技術、在監測和控制的基礎上結合了專家系統,有助于種植者的種植經驗的提升和作物的精準管理。農業物聯網技術的應用,在很大程度上推動了農業的發展。
1.2 農業物聯網應用中存在的問題
我國農業物聯網的應用和技術處于初級階段,在農業生產過程中,由于大田等開放式農業生產環境的復雜性,因此在農業物聯網技術在農業的應用過程中,仍然存在一些問題。在農業生產過程中的信息感知技術仍有待提高。在農業物聯網的應用過程中,信息感知技術是智慧農業中非常重要的組成部分。在傳感器的種類上有待增加。在農業生產過程中,農作物在種植、生長等過程中受到各種因素影響,現今比較成熟的傳感器主要有光照、溫濕度、pH值等傳感器,而對于作物的生理生態信息、植株形態等的傳感技術還不夠完善[2]。在傳感技術方面,傳感器設備種類不夠全面,不能夠滿足農業生產需求,精準度還有待提高。農業物聯網安全方面也待提升,在完善傳感設備、感知技術的同時,注重網絡安全的管理。在信息處理方面,大量數據的采集和管理及分析也成為日后專家系統完善的依據,加強大數據的分析和算法應用,依據采集數據的內部聯系的分析,推出做在生長過程中各種因素的關聯性,為提前預測做準備。
2 物聯網技術在農業領域應用
2.1 傳感器技術
在農業生產過程中,影響農業生產的參數很多。包括土壤溫濕度、空氣溫濕度、土壤酸堿度及作物生長的相關參數,而這些參數的采集均由傳感器采集。傳感器作為農業數據采集的最直接的部件,是農業物聯網的基礎。隨著傳感技術的研究和發展,傳感器的發展逐漸向微型化、集成化發展。目前,生物傳感器、微電傳感器、物性型傳感器應用最為廣泛[3]。其中,物性型傳感器主要是自身的材料敏感度的物理變化實現信號轉變。而生物傳感器是利用生物自身,將其作為敏感元件,根據其對外界的反應來傳遞信息;微機電傳感器是新一代的研發技術,低成本、高可靠性、低功耗,同時傳感器體積小,便于安放。各種傳感器的應用有效的監測作物生長的相關參數。
2.2 信息傳輸技術
在農業生產過程中,生產過程的相關因素的監測是物聯網農業至關重要的部分。國外的農業物聯網的感知監測技術相對比較成熟,國內還在發展階段。物聯網應用過程中,數據的傳輸是至關重要的一部分。而無線傳感網絡是物聯網中感知的消息傳輸的重要手段。在物聯網的網絡組建過程中是由有線網絡和無線網絡組成的。而無線網絡是無線網絡檢測區較為靈活,便于管理的網絡。在復雜的種植生產環境過程中,有線的網絡不便于管理和布線。無線的傳感網絡可以在監測區域布置大量的傳感節點,進行多跳式自組織成監測網絡。無線傳感網絡構成的系統可以由無線網關、傳感節點和監測中心3部分構成。作物生產需要監測的參數通過傳感器節點進行采集和傳輸。例如土壤溫濕度、空氣溫濕度及酸堿度等。
2.3 信息處理技術
在農業生產監控的過程中將會采集大量的生產數據,且數據具有實時、動態、海量等特點。信息處理技術就是負責將采集的數據進行收集和分析處理。利用數據挖掘等方式發覺數據內在的練習,進而發現數據間新的影響關系等。為后續的專家系統及用戶的后續操作提供基礎支持。信息的處理技術一般采用人工智能技術,對獲得的數據進行數據的處理和分析。目前粗糙集、卡爾曼濾波[4]、動態貝葉斯等智能算法能夠挖掘數據間的練習,并進行預測分析。對于海量的農業生產數據的存儲、計算和相關處理工作,云計算技術能夠有效的解決。同時大量涌現的云服務平臺能夠實現農業海量信息的存儲及搜索、分析等服務。
2.4 射頻識別技術
射頻識別技術(RFID)是一種非接觸式的自動識別技術。是物聯網感知個體的主要技術。結合網絡及相關通信技術能夠實現全球的農產品定位和信息跟蹤。射頻識別技術在農產品質量安全及監測過程中起著至關重要的作用。能都對農作物進行農產品產地、加工、物流等進行全面的跟蹤定位。射頻識別系統的組成有3部分:電子標簽、讀寫器及數據處理系統[5]。隨著農業物聯網技術的發展,射頻識別技術仍有許多地方需要改進和提升。例如識別的精準度、成本及面臨的信息安全等。
3 展望
物聯網融合了多項的信息技術,本身就具有一定的復雜性。物聯網在農業中的應用,不僅包含了自身的復雜技術,同時結合了農業生產過程中復雜的影響因素。未來農業中傳感技術、定位技術、信息通信技術及云計算等將會貫穿整個農業生產過程,逐漸實現農業生產的現代化和智能化。但是,在農業物聯網飛速發展的過程中,應關注農業物聯網的網絡安全,在完善農業物聯網相關技術的基礎上,更加要重視農業物聯網的安全,加強安全的網絡管理。農業物聯網是農業生產新的變革,不僅有助于提升農業產量,同時也能夠有效的提高農產品的質量,減少勞動力的付出,提高農民的收入。真正的實現農業的現代化和智能化。
參考文獻
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【關鍵詞】 陽山水蜜桃;現實困境;路徑優化
陽山水蜜桃栽培歷史悠久,產于無錫市惠山區陽山鎮,以其色澤鮮潤、肉質細嫩,汁多甘厚等特征而出名。近些年來,陽山鎮不斷改進水蜜桃的品種、加強栽培技術的投入和加強基礎設施建設,讓陽山水蜜桃的產業化水平得到了迅速的提升。然而,品牌資產提升受阻,銷售成本高以及農機化水平低等因素嚴重困擾著陽山水蜜桃的發展。據此,本文以桃源村的現狀為切入點,剖析陽山水蜜桃產業發展存在的問題,提出相應的優化路徑,以促進陽山水蜜桃的可持續發展。
一、陽山水蜜桃發展現狀
桃源村是陽山水蜜桃的主產區之一。2011年,桃源村陸續關閉企業,使桃源村成為純粹的農業村。同時,桃源村借助陽山水蜜桃,充分將一、三產業有機結合,發展了農家樂、溫泉度假村和民俗文化村,成為了省級旅游度假區,是無錫市休閑農業的典范。2014年,陽山水蜜桃的總產值為3.55億元,種植戶平均收入20.25萬元/hm2,水蜜桃產業的收入來源占到陽山鎮全部收入來源的90%。2013年1月,“陽山”商標入選了國家馳名商標名單,陽山水蜜桃已經成為無錫市特色農產品之一,享譽全國。截止到2015年,全村共有20多家農業專業合作社,其中擁有土地面積100畝以上的有4家,共流轉土地2000多畝。
二、陽山水蜜桃的現實困境
1、品牌資產提升受阻
旺季到來,每年都會有各地的經銷商和游客前來采購,可見陽山水蜜桃的品牌知名度和美譽度相對較高。但總體看來,近些年來陽山水蜜桃的品牌資產提升方面存在諸多問題:一是品牌傳播范圍窄。陽山水蜜桃的市場主要輻射于江浙滬地區,雖然培育了經紀人去各地推廣,但在全國其他地區的品牌知名度較低,傳播合力不足。二是品牌保護能力較弱。陽山水蜜桃種植頭1到4年是無產出階段,真正的產出只有5到6年。假設投產2到3萬畝,產出也僅有60%左右。因此,市面上所謂的陽山水蜜桃僅有20%真正產出于陽山,許多商家打著陽山水蜜桃的品牌商標在市場上銷售其他品種的水蜜桃,且價格較低,這使得陽山水蜜桃的品牌保護受到嚴重威脅。
2、銷售成本較高
陽山鎮的農村專業合作社采用的企業化運營模式,每個合作社以一個法人代表為主,80%的合作社采用的個人控股,規模化的發展模式可以使噴灑農藥、施肥和灌溉微噴射技術的使用,降低生產成本。但陽山水蜜桃的運輸成本和網絡營銷成本較高,依然阻礙了陽山水蜜桃銷售渠道的擴大。一方面,陽山水蜜桃的保存期只有兩天,加急的運輸成本與其他品種的桃子運費比相對較高。據調查了解到,每盒售價70元的陽山水蜜桃從無錫運往西安,其運費是80元,運費的成本高于桃子的售價。另一方面,天貓旗艦店現在采用邀請制和競價排名的方式,年費需支付6萬元,同時需要上繳銷售額5%的服務費,基于高成本的壓力,陽山水蜜桃的網絡銷售能力較弱。
3、農機化水平低
陽山水蜜桃生產機械化水平基本達到了生產需求,但是依然存在諸多不足。其一,灌溉微噴射技術的覆蓋面較窄,散戶和周圍地區沒有輻射到。其二,水蜜桃的監測周期長,除了糖分指標外,其他指標的監測能力較弱。其三,物聯網和智能化在水蜜桃的生產過程運用中尚處于摸索階段,實踐性相對較弱。其四,目前從事水蜜桃生產的農民年齡偏大,具有掌握生產和經營的新型職業農民較少,嚴重限制了農機使用主體的數量和質量。其五,陽山鎮本地缺乏農業社會化專業服務組織,缺少為農戶提供較為完備的農機化工具和成熟的技術指導,阻礙了農機化在當地的使用和推廣。
三、陽山水蜜桃產業發展的路徑優化
1、拓寬宣傳途徑,夯實品牌基礎
第一,傳統媒體與新媒體同時發聲,擴大品牌傳播范圍。一方面電視、廣播和報紙是農業傳播的主力,通過傳統媒介邀請相關專家解讀政策、推廣農產品品牌、提供農業信息等。另一方面可借助新媒體的力量增強宣傳效果。通過微信、微博等新的形式,對桃花節、桃王評比等活動進行宣傳,吸引消費者赴陽山購買正宗的水蜜桃,提升品牌感知質量。
第二,加強品牌保護。面對市場同質化產品以及假冒陽山水蜜桃產品的層出不窮,在保持產品本身獨特性的同時,通過“證明商標”注冊,對使用原產地名稱的商標進行保護。
2、降低生產成本,打造優質產品
第一,適度規模經營,優化運輸渠道,降低成本。通過土地的流轉,以合作社帶動大戶、小散戶進行適度規模經營,實現果園管理、土地施肥、果樹品種引進等成本的最小化。同時,通過選擇有效低廉的運輸方式,選擇合適的物流公司長期合作,提高運輸效率、減少非必要環節的檢查、合理安排運輸時間等方式,從而降低物流運輸成本。在未來,進一步完善產業鏈條,成立自己的物流公司,建立水蜜桃物流專線。
第二,強化日常監管,完善質量檢測。實施標準化生產,從日常監管抓起。從果樹種植開始,就要嚴格按照標準進行,將育種情況、肥料使用量、農藥投入情況、果樹生長情況等做好詳實記錄。實施實時監測,掌握水蜜桃的生長情況,發現問題及時解決。從單一的檢測水蜜桃外形、甜度等,到多方位檢測水蜜桃的農藥殘留、營養價值等多項標準,使水蜜桃的品質得到多方面的鑒定及肯定。通過嚴格自檢、積極送檢,確保水蜜桃的高品質,保證消費者買得放心,吃得安心。
3、搭建服務平臺,壯大人才隊伍
第一,建立校企合作,搭建技術交流平臺。針對農機化水平低、物聯網和智能化實踐經驗不足等問題,加強與高校的密切合作,建立實驗基地,建立研究所、獲得高校專家教授的技術指導,并進行水蜜桃的科學技術試驗和推廣工作,攻克技術難題。在已有翻耕、除草、灌溉技術的基礎上,開發更加低成本、高效率的技術、實施智能化管理和減少人力資本的投入。
第二, 加強人才隊伍建設,實現技術傳承。通過定期開展交流會、研討會,邀請有經驗的果農進行經驗分享,及時反饋遇到的技術難題并加以討論,及時解決。通過培訓、實踐、外地考察等多種方式,提高新果農的種植水平,實現水蜜桃種植技術的傳承。
【參考文獻】
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【作者簡介】
關鍵詞:農村電子商務;智慧農業;農產品;三農問題;一體化
農業體系相關概念
(一)農村電子商務農村電子商務,顧名思義,就是農業與電子商務深度融合的產物,是農產品的數字化交易運作形式所衍生的農業產業鏈新生態,也是集產供銷和服務于一體的農業和其他產業融合的綜合型商務模式,使農業與市場的連接更加緊密。目前,農產品除了在主流的B2B和B2C電商平臺交易外,一些專業的農產品電子商務平臺也相繼成立。但是,農村電子商務并非只是改變了農產品的交易形式,而是相關主體根據國家的政策形勢和經濟形勢進行精準預測而進行的差異化生產與經營,涉及農產品的生產、加工、貿易、流通、服務等各方面,使得傳統農業的管理、經營和貿易的理念和模式都發生了深遠變化,并為農業業態增加了物流、信息、金融等新要素,使得農業向精細化、綠色化、品牌化發展。綜上所述,農村電子商務對激發農村經濟活力、拓展農民就業渠道和提升其經濟收入、加快農業現代化轉型等方面發揮著重要的積極作用。
(二)智慧農業智慧農業是農業與高新技術結合的產物,充分利用互聯網、物聯網等技術手段,通過傳感器等硬件設備和智能軟件設備對農業生產和加工等環節進行精準化、可視化、智能化的監測和決策,實現農業生產過程的生產環境智能分析、精準種植、危險預警、遠程診斷和指導等功能。智慧農業是農業生產的高級階段,能夠有效提高農業生產效率、降低農業生產成本、確保農產品安全,使得農業生產和交易等過程更為健康可持續。對于發展中國家來說,智慧農業是國家智能經濟發展的重要驅動力量。
我國智慧農業發展現狀
(一)我國智慧農業發展取得的成績民以食為天,三農問題是關乎民生的根本問題。近年來我國政府將三農問題提升到戰略高度,為農業發展提供了大量的政策和金融扶持。2018年全年,國家為推動農業技術推廣和成果轉化成立4個國家級示范區和246個國家農業科技園區。圖1可以看出自2010年起,我國農業財政支出逐年遞增,推動農業發展科技化、現代化和智能化,第一產業勞動生產率也呈持續提升之勢。農業勞動生產率的提升,得益于財政支出的支持,也得益于智慧農業的進步。僅2018年來說,我國農業信息數據庫初步形成,“天地空”一體化農業遙感應用體系逐步完善,農業智慧化信息化水平顯著提高。總體來說,我國智慧農業發展取得的成績歸功于以下幾個方面:一是國家政策導向明晰。2015年《關于積極推進“互聯網+行動”的指導意見》的,指明了農業發展方向,即通過互聯網推動對農業精細化生產模式和操作模式的應用,加快智慧農業硬件和軟件的升級,提升其智能感知、監測、分析、診斷、預警、作業和控制等功能的完善和成熟,培育以互聯網為基礎的智慧農業可復制模式。二是大數據平臺日益完善。農業生產過程較為復雜,與地理、氣候、土壤、蟲害以及人類活動等客觀因素密不可分,加之我國幅員遼闊,不同地區的作物種植模式和經驗不能完全復制,導致我國農業生產規模有限、穩定性和可控性較差。2015年底農業部《關于推進農業農村大數據發展的實施意見》,旨在為充分發揮大數據在農業農村發展中的重要功能和巨大潛力,有力支撐和服務農業現代化。通過農業大數據分析,可對不同地區的作物、土壤以及氣候等因素進行分析、指導和監測,幫助農業生產進行科學決策,有效提升了農作物的種植規模和產量。三是現代化農業科技企業的崛起。隨著技術的飛速進步,科技和技術要素不斷向農業領域滲透,一大批科技型農業企業如雨后春筍般成長,推動農業從勞動力密集型產業向技術密集型產業轉型。物聯網的發展為農業科技產業鏈的形成提供了技術保障,目前農業科技產業鏈上游主要為軟件開發企業,中游為設備制造企業,下游為設備維護和運營企業,共同推動農業向智能化不斷邁進,實現農業種植的智能化管理,極大提高了農業種植的規模和效率。
(二)我國智慧農業發展存在的問題一是農業生產者受教育水平較低。當代世界最重要的生產要素是:科學技術與人才。農業作為我國最為傳統和古老的產業,隨著城市化進程不斷加速,不僅農業生產勞動力流失十分嚴重,目前專業務農人員的受教育水平普遍偏低。我國農民受教育水平十分有限,現代化農業生產意識淡薄,導致大部分務農人員在農業生產過程中不僅缺乏科學的規劃和有效的管理,對農業智能化趨勢的認知程度和對智能化農業設備的使用意愿更是有限,智慧農業發展的內生動力極度匱乏。二是農業生產設施設備現代化程度較低。由于我國當前土地政策是家庭承包制,農業生產大多沿襲數千年的傳統,以家庭為單位進行,規模小、效率低、盈利十分有限。而農村經濟活力較低,農業設備價格昂貴,農民既不愿意也無力承受智能化生產設備的購置成本,因此我國大部分地區的農業生產設施設備較為落后,生產效率十分低下。此外,我國農耕地規模較小,無法通過智能設備投入生產帶來的規模化經濟效益實現盈利,也極大限制了智慧農業的進一步發展。三是農業科技推廣能力偏低。我國科技創新能力有限,體現在農業領域就表現為農業科研體系仍然未完善,科研成果轉化率只有30%-40%,智慧農業發展所需要的硬件制造和軟件開發能力都較為欠缺。農業科技推廣能力低下的原因主要有:與第二產業和第三產業相比,政府部門對第一產業的培育力度十分有限;農業科研機構規模較小,且分布分散,全國沒有統一的組織部門對農業科研項目進行系統化指導和協調;農業科研大多是缺乏農業實踐經驗的學者進行,由于理論與實踐脫離,許多科研成果缺乏應用檢驗,導致科研成果難以轉化。
從農村電子商務角度探析智慧農業發展之路
(一)農村電子商務對智慧農業的重要作用農村電子商務對智慧農業的作用主要體現在以下幾個方面:一是農村電子商務加快了第一產業的競爭力。農村電子商務帶來的規模效益,不僅讓更多的創業者和投資者將目光轉向“互聯網+農業”,原本的農業經營主體也必須通過不斷學習新知識、新技術獲得更大的增長動力。在這樣的背景下,資本和技術涌入農業,不斷提升農業的競爭力,使得智慧農業需要的軟硬件系統得以不斷完善。同時,農業競爭力的提升加快了三大產業的融合,帶動體驗農業、旅游農業、綠色農業等新業態企業的成長。二是農村電子商務加快農業生產及經營方式轉型。依托互聯網的電子商務模式改變了農業的產銷結構,農產品的銷售范圍和銷售規模都成倍擴大,帶來的規模效益更是顯著增加,傳統的農業生產和經營管理方式顯然無法與之匹配。相關主體必須通過不斷優化經營管理思路,培養創新意識,以提升管理效率,減少經營成本,引領綠色的生產和經營方式,培育智慧生態農業。三是農村電子商務加快了農業產業鏈的高效鏈合。農村電子商務得益于信息技術,向產業鏈的前、后端延伸,農業管理、經營、服務效率大幅提升,產業鏈上下游的信息共享更加快捷,同時降低邊際成本;金融、物流、科技、服務等元素的加入使得行業上下游成為緊密結合的利益共同體,精準把握消費者需求的大趨勢驅使農業產業鏈上下游緊密協作,推動智慧農業的發展。四是農村電子商務為智慧農業發展提供了平臺和保障。農村電子商務是基于互聯網的農產品交易模式,以銷定產的模式可以最大程度降低資源損耗,同時電商平臺大數據的應用可以對農產品的供需情況以及消費者消費傾向進行分析,提高資源配置效率,使農業生產、銷售、服務更為高效和精準,滿足消費者的差異化需求,為智慧農業的健康有序發展提供了平臺和保障。
[關鍵詞]智能 溫度 控制系統
中圖分類號:TV544 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2017)04-0128-01
一、引言
智能溫度控制系統的總體設計是圍繞低成本,模塊化,可擴展以及壽命長的特點展開的,在硬件選擇方面,選擇性價比高的STCl2C5410AD單片機,LM358型放大器,LED顯示器,采用低壓差線性電壓穩壓器,較高內阻的毫Υ感器;在軟件方面,采用了功能模塊化,為以后的升級或者擴展做準備,同時采用間歇式的工作模式,非采樣期間只有顯示器,穩壓器等處于活動狀態;在保證性能要求的情況下縮短A/D轉換的時間等一系列措施,有效的提高了器件壽命.為了降低整個系統的成本,在滿足性能要求的前提下,選擇低成本元器件,簡化系統設計;采用多點校準技術和線性插值方法,降低了對傳感器的線性的要求,擴大了可選傳感器的范圍,提高了產品的通用性和可擴展性,提高了產品的競爭力。
二、國內外發展現狀
1、國外發展現狀。國外對溫度控制技術研究較早,始于20世紀70年代。先是采用模擬式的組合儀表,采集現場信息并進行指示、記錄和控制。80年代末出現了分布式控制系統。目前正開發和研制計算機數據采集控制系統的多因子綜合控制系統。990年代中期,智能溫控儀問世,它是微電子技術、計算機技術和自動測試技術的結晶。目前,國際上已開發出多種智能溫控器系列產品。智能溫控器內部都包含溫度傳感器、A/D轉換器、信號處理器和接口電路。有的產品還有多路選擇器、中央控制器(CPU)、隨機存儲器(RAM)和只讀存儲器(ROM)。現在世界各國的溫度測控技術發展很快,一些國家在實現自動化的基礎上正向著完全自動化、無人化的方向發展。
2、國內發展現狀。我國對于溫度測控技術的研究較晚,始于20世紀80年代。我國工程技術人員在吸收發達國家溫度測控技術的基礎上,才掌握了溫度室內微機控制技術,該技術僅限于對溫度的單項環境因子的控制。我國溫度測控設施計算機應用,在總體上正從消化吸收、簡單應用階段向實用化、綜合性應用階段過渡和發展。在技術上,以單片機控制的單參數單回路系統居多,尚無真正意義上的多參數綜合控制系統,與發達國家相比,存在較大差距。我國溫度測量控制現狀還遠遠沒有達到工廠化的程度,生產實際中仍然有許多問題困擾著我們,存在著裝備配套能力差,產業化程度低,環境控制水平落后,軟硬件資源不能共享和可靠性差等缺點。
總的來說,溫控器被廣泛應用于工農業生產、科學研究和生活等領域,數量日漸上升。近百年來,溫控器的發展大致經歷了三個階段:1.模擬溫度控制器;2.集成溫度控制器;3.能溫度控制器,目前,國際上新型溫控器正從模擬式向數字式、由集成化向智能化、網絡化的方向發展。
三、智能溫度控制法的研究
1971年,著名的美籍華裔科學家傅京孫教授最早公開指出了一個嶄新的研究領域,并提出了相應的概念,這就是智能控制系統(Intelligent Control Systems)。
1985年8月,IEEE在美國紐約召開了第一界智能控制學術討論會,智能控制原理和智能控制系統結構這一提法成為這次會議的主要議題。這次會議決定,在IEEE控制系統學會下設立一個IEEE智能控制專業委員會。這標志著智能控制這一新興學科研究領域的正式誕生。智能控制作為一門獨立的學科,已正式在國際上建立起來。在過去的20多年里,智能控制理論發展迅猛,出現了大量新穎的控制理論。
溫度控制技術按照控制目標的不同可分為兩類:動態溫度跟蹤與恒值溫度控制。動態溫度跟蹤實現的控制目標是使被控對象的溫度值按預先設定好的曲線進行變化。在工業生產中很多場合需要實現這一控制目標,如在發酵過程控制,化工生產中的化學反應溫度控制,冶金工廠中燃燒爐中的溫度控制等;恒值溫度控制的目的是使被控對象的溫度恒定在某一給定數值上,且要求其波動幅度(即穩態誤差)不能超過某允許值。
智能控制系統是某些具有仿人智能的工程控制和信息處理系統,它與人工智能的發展緊密聯系。智能控制是一門新興的交叉前沿學科,它具有非常廣泛的應用領域。智能可定義為:能有效的獲取、傳遞、處理、再生和利用信息,從而在任意給定的環境下成功的達到目的的能力。人工智能是應用除了數學式子以外的方法把人們的思維過程模型化,并利用計算機來模仿人的智能的學科。它的應用范圍遠比控制理論廣泛,如包括判斷、理解、推理、預測、識別、規劃、決策、學習和問題求解等,是高度腦力行為和體力行為的綜合。智能控制就是應用人工智能的理論與技術和運籌學的優化方法,并將其同控制理論方法與技術相結將智能控制與PID控制相結合,實現溫度的智能控制。智能控溫法采用神經元網絡和模糊數學為理論基礎,并適當加以專家系統來實現智能化。其中應用較多的有模糊控制、神經網絡控制以及專家系統等。尤其是模糊控溫法在實際工程技術中得到了極為廣泛的應用。目前已出現一種高精度模糊控制器,可以更好的模擬人的操作經驗來改善控制性能,從理論上講,可以完全消除穩態誤差。所謂第三代智能溫控儀表,就是指基于智能控溫技術而研制的具有自適應PID算法的溫度控制儀表。
目前國內溫控儀表的發展,相對國外而言在性能方面還存在一定的差距,它們之間最大的差別.主要還是在控制算法方面,具體表現為國內溫控儀在全量程范圍內溫度控制精度低,自適應性較差。這種不足的原因是多方面造成的,如針對不同的溫控對象,由于控制算法的不足而導致控制精度不穩定等。
四、結語
近年來,溫度的控制在理論上發展比較成熟,但在實際測量和控制中,如何保證快速實時地對溫度進行采樣,確保數據的正確傳輸,并能對所測溫度場進行較精確的控制,仍然是目前需要解決的問題。
參考文獻
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關鍵詞:物聯網技術;現狀;應用前景;展望
中圖分類號:TP393 文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2016)27-0049-02
隨著計算機技術和互聯網技術的高速發展,物聯網的浪潮已經滲透到人們的日常生活。物聯網主要是利用紅外感應器、定位系統等傳感裝備,實現互聯網和物體之間的連接,從而獲得物體的信息,并進行通信,實現對物體的識別、跟蹤和監管等。而物聯網技術是在物聯網的基礎上發展而來,它拓展了信息的獲得領域,利用物聯網技術,可以加強各個行業之間的交流,蘊含著巨大的商機。
1 物聯網概述
1) 物聯網定義
物聯網是一種新興的智能感應網絡系統,它可以利用物體智能感應裝置來對數據的信息進行收集和整理,并通過網絡傳輸的過程,可以實現數據信息的傳輸,使其傳輸到指定的信息處理中心,從而可以實現人和物以及物和物之間的信息交互。物聯網可以定義為利用射頻識別、紅外線感應器和激光掃射器等傳感設備,并按照事先定好的協議,可以實現物品和互聯網的結合,并進行大量信息的交換的傳輸,從而保證實現智能化識別、定位和監控的一種現代網絡。
2) 物聯網的構成
從結構上來看,物聯網的可以分為三個層次:一是底層的數據感知層次。這個層析具有較強大的信息感應的功能,它可以實現對數據的收集和整理。底層的感知層次包含眾多的內容,包比如二維標簽、識讀器、攝像頭、傳感網絡等內容,可以進行物體的識別,它是物聯網網絡運行的第一個環節;二是數據網絡的傳輸層次,它可以對采集到的數據進行整理,并且進行傳遞。它包括通信網絡、網絡管理中心、智能處理中心等內容。三是數據網絡傳輸層以及內容應用層。內容應用層對已經處理過的信息進行分析,并納入到一些有關的行業中,和行業的技術充分融合,有利于實現變電站的智能化、信息化的發展。
2 物聯網技術的發展現狀
隨著信息技術的發展,物聯網的內涵也隨之發生了一些變化,增添了很多新的內容,更加豐富而且多樣化,為此政府也針對目前的發展形勢,制定了一些新的規劃。
1) 政府部門出臺了一些推動互聯網的發展規劃
隨著物聯網技術的發展,我國逐漸出臺了一些相關的政策,比如我國在制定十二五規劃時,將物聯網納入新興產業的發展規劃中去,也完善了相應的產業標準。但目前市場環境比較復雜,產業標準還在完善和發展的階段。雖然各地政府已經開始出臺一些關于物聯網發展的策略,但是標準仍舊不統一,對未來的發展前景也表現出不確定性。
2) 各地高校開設了物聯網專業
隨著物聯網技術的快速發展,加快了信息的傳輸和交流。很多機構紛紛成立了一些物聯網工作指導小組。很多高校增設了物聯網專業,力求培養更多的專業人才,促進物聯網事業的發展。
3 物聯網的關鍵技術
1) 無線射頻識別技術
物聯網可以通過感知層對事物進行感知和識別,因此,這就需要無線射頻識別技術的支持。無線射頻技術是一種智能化的技術,它不需要人工進行操作和指導,可以充分利用無線射頻信號對目標進行識別,從而獲得一些有關的信息。無線射頻識別技術可以在復雜、惡劣的環境中工作,它不和目標對象直接接觸,而且它可以同時對多個目標進行識別,具有較高的精準度,以及較強的抗干擾能力,利用無線射頻技術進行識別,可以快速獲得信息,并進行信息的共享。
2) 無線傳感技術
隨著現代科技的發展,傳感技術也得到了長足的發展。通過組織一些傳感器單元,可以形成一個龐大的無線傳感器網絡,從而可以實現實體世界和數字世界的連接。無線傳感網絡可以實現各個節點之間的感知,并能夠對數據進行傳遞,從而用來處理網絡中的監測數據和信息。
3) 智能技術和納米技術
在物聯網技術中,智能技術是其中一項關鍵的技術,主要是在物體中引入智能系統,增加物體的智能性,可以實現和用戶之間的交流,滿足用戶的需求。而納米技術可以應用于更小的物體,它能夠實現這些更小的物體之間的互動和交流。隨著互聯網技術的發展,智能技術和納米技術之間的配合越來越緊密,可以通過二者的結合可以使一些物體更智能化和人性化。
4 物聯網技術發展面臨的主要問題
物聯網具有廣闊的發展前景,在未來的發展中會繼續帶來巨大的經濟效益和社會效益,但是要推動物聯網的持續發展,就要解決一些問題,其中主要體現在核心技術、信息安全、產品研發等方面。
1) 核心技術有待突破
由于我國物聯網技術起步較晚,發展時間較短,一些關鍵技術還處在初始應用階段,需要進一步發展傳感器接入技術和核心芯片技術等。第一,目前,現有的傳感器的連接受到通信的距離的限制,而傳感器本身對外部環境有著較高的要求,容易受到外部環境的干擾。第二,目前,傳感器的存儲能力和通信能力還有待提高,且數量不足。第三,物聯網技術的發展需要應用大量的傳感器,因此要發展傳感器網絡中間件技術,目前我國網絡中間件技術還不完善,需要進行進一步的創新。
2) 要統一標準規范
統一標準規范,有利于保障互聯網的應用和推廣,否則將會影響到互聯網的發展。我國互聯網技術還在發展階段,所以尚未建立健全互聯網標準體系,從而在一定程度上妨礙了我國物聯網的進一步發展。物聯網的發展與國家的一些利益息息相關,因此,要制定統一的物聯網標準,但是目前受到國際因素的影響,統一的物聯網國際標準難以確立,因此,標準規范不能在短期內形成。
3) 信息安全和保護隱私的問題
目前,隨著物聯網的發展,信息安全問題和保護隱私成為一個亟待解決的問題。在物聯網的應用中,首先要對物品進行感知和識別,在這個過程中,一項關鍵的技術就是無線射頻識別技術,通過這項技術,可以自動獲取物品的相關信息。它方便了人們對一些不可接觸的物體的信息的獲得,但是如果不加以對其進行控制,那么很多物品的信息就會被更多的人們所知,并對物品進行無限制的追蹤。因此,這對信息的隱私造成了較大的威脅。在對數據進行處理時,也存在一些隱私安全的問題,很有可能導致信息的泄露。所以,要完善訪問機制,設立訪問權限,對信息的傳遞、查詢等操作行為加以控制,減量減少由于信息泄露而給個人帶來的損失;同時,很多信息需要進行隱理,只允許被特定的人所看到,因此通常會采用加密的方式。在物聯網識別技術中,保密已經成為其中的一個重要問題。在物聯網中,秘鑰管理是一項艱巨而繁重的任務,這是因為物聯網具有多源異構性,所以保密工作面臨著發展的瓶頸;在物聯網中,IP地址有待擴充。每一個物體都需要有著自己的IP地址,可用于對它專屬的識別、傳輸等。目前,Ipv4已經滿足不了地址的需要,因此,這就需要利用Ipv6的支持。但是,要將實現Ipv4向Ipv6轉型,并解決系統兼容的問題成為面臨的一項挑戰;另外,設備生產成本的問題也要重點關注。目前,物聯網的規模逐漸擴大,信息數量逐漸增多,因此,需要降低物聯網設備生產的成本,從而可以獲得更多的經濟效益,進一步推動物聯網智能化的發展。
5 應用前景
1) 有效的資源控制,實現節能環保
目前,我國資源短缺,人均資源占有量不足,耗能較高,還給環境造成了巨大的污染,影響了社會效益和經濟效益的提高。隨著物聯網的發展,在一定程度上改變了傳統產業的發展模式,有利于調節資源、環境和經濟發展之間的矛盾,物聯網的應用,可以推動物品的智能化和人性化發展,有利于對資源進行高校的控制,推動循環經濟的發展。
2) 推動開放和合作
互聯網的發展,具有極大的開放性和包容性,它為物聯網提供了很多可以借鑒的經驗,可以在較短的時間內形成一個龐大的網絡系統,促進信息的傳輸和交流。因此,在物聯網技術的發展中,要推動開放和合作,保證產業之間的協調,努力研發,實現出核心技術的突破和發展。
3) 加快應用開發
我國物聯網技術還處在初始階段,很多技術和方法還不完善,企業的盈利狀況還有待改善,在資金的投入上還不足,因此,物聯網技術的發展容易停滯不前。所以,隨著現代科技的發展,要加快對物聯網技術的應用和開發,做好宣傳工作,政府給予財政政策和貨幣政策的支持,給予企業一些補貼,保證他們發展物聯網技術的資金支持,進而可以進一步擴展物聯網技術的應用范圍。同時,還要密切關注應用中的信息安全問題,做好保密工作,加大安全維護的力度,打擊蓄意破壞的行為,通過法律法規對制度進行完善。
6 結語
隨著現代網絡技術的發展,物聯網技術也得到了較快的發展。通過物聯網技術,可以利用物體智能感應裝置來對數據的信息進行收集和整理,并通過網絡傳輸的過程,可以實現數據信息的傳輸,傳達到信息處理中心之后,有利于實現人和物以及物和物之間的信息交互。目前,我國物聯網技術的發展受到諸多條件的限制,還存在著一些尚待解決的問題,比如核心技術有待突破、信息安全和保護隱私的問題等,物聯網技術的發展前景廣闊,其可以進行有效的資源控制,實現節能環保;并進一步推動開放和合作;還要加快應用開發,促進物聯網技術的廣泛應用。同時還要根據目前的需求來推動物聯網技術的發展,掌握更多用戶的心理需求,促進應用范圍的擴展。
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