智能农田播种及浇水系统

　　【摘要】智能农田播种及浇水系统方兴未艾，国内外已有较成熟的产品问世，智能化水平不断提高。但智能农田播种、浇水系统仍存在存在许多缺陷，系统设计不够科学，智能化水平不足、产品缺乏设计标准，未来智能农田播种及浇水系统所需要实现的功能越来越具体化、复杂化。这要求工程师们需要对单片机等机械制造及自动化相关设备理论与设计方法了然于心，同时了解市场上的各类生产商硬件、软件产品，掌握各种类型硬件参数、开发软件开发环境，积累设计经验。

　　【关键词】智能农田；播种；浇水；系

　　智能化农田是未来农田发展的趋势。育种、浇水是农田管理的两个重要内容，也是智能农田需要解决的两个主要问题。国外工业化播种、浇水系统发展较早。本次研究试就智能农田播种、浇水系统的软硬件构建进行概述，并分析未来的发展方向。

　　1智能农田播种及浇水系统设硬件构成

　　在国外播种已实现了大规模生产，瑞典希尔苏格公司产FS播种自动生产线，芬兰恩索公司在FS播种自动生产线基础上进行了改良，人力将空容器放在传送带上，空容器接收粉碎后的营养土，传授到下一级，压实机构通过往复运动，压实营养土，流水线上的播种机构转动带出种子播入容器。国内的播种系统与国外大同小异，有一定的创新，以邯郸胖龙温室工程有限公司的BZ200为代表，其集成了机电气一体化。控制系统主要为单机片、PLC，国外主要采用PLC，国内普遍将PLC与光电传感器技术、气动技术结合起来，提高了设备的自动化水平。

　　2智能农田播种及浇水软件

　　智能农田播种及浇水系统软件主要包括通信平台、系统软件、功能软件等，设计的软件十分复杂，与硬件一样不同公司的产品功能需求、硬件构成存在较大差异，与之相适应的软件设计也存在较大的差异。仍以基于ZigBee灌溉系统为例，其软件设计应包括ARM平台软件、ZigBee传感器节点两个部分。整个系统软件需要实现的功能包括协调器（ARM控制板）负责的ZIgBee组网、灌溉控制算法运行、灌溉区域信息显示、数据存储，数据采集点负责的灌溉算法环境信息采集中转、电磁阀控制接受协调器灌溉命令并负责执行任务。系统通信数据帧主要包括命令帧、信息帧、应答帧，为统一应答可采用相同帧组织形式。目前，市场上可供选择的编程开发环境较多。

　　3智能农田播种及浇水系统设计问题与未来方向

　　目前，智能农田播种、浇水系统仍存在许多技术问题未能得到解决。①技术设备智能化、自动化水平仍有待提高，智能化应用集中在系统的的某一个环节，如在播种过程中仍广泛采用人工操作。②未来智能农田系统需要实现的功能会越来越多。以灌溉为例，开放式农田智能灌溉系统未来利用气象部门利用卫星云图、遥感技术分析预测得到的降水、土壤墒情等相关信息，为灌溉决策提供信息支持。在进行硬件软件设计时，便需要添加无线联网设备、相应的信息提取与处理软件，甚至需要设计更复杂的RAM算法。③当前，各公司产品的系统设计都没有明确的标准，也限制了系统的升级扩展。④当前智能农田系统仍较破碎化，集中在浇水、播种等独立环节控制上，播种、浇水等独立传动环节设计也有待改进，特别是播种系统，目前现有播种系统所采用的传动、控制设计亟待标准化，各个构件一体化水平明显较低，使整个系统过于庞大，价格偏高。

　　4小结

　　智能播种及浇水系统作为智能农田重要组成部分，也是最先发展起来的智能农田应用，但仍存在许多基础问题，特别是控制自动化、智能化水平仍相对不足。与此同时智能农业系统相关理论技术迅猛发展，涵盖管理学、运筹学、系统工程、控制理论等多门理论学科，对系统硬软件设计者提出了更高的要求。工程师们需要对单片机等机械制造及自动化理论与设计需了然于心，同时了解市场上的硬件、软件，积累设计经验。

　　参考文献

　　[1]梅辱，谢方平，李旭，等.小粒径作物种子气力式排种器适用性试验[J].湖南农业大学学报（自然科学版），2014，40（2）：216~220.

　　[3]陈大春，雷晓云，曹伟，等．滴灌棉花灌溉决策支持系统研究[J].农村水利水电，2010（11）：72~75

　　钟坤芳，石万里，高远

《智能农田播种及浇水系统》

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