智能化精准农业装备的发展趋势

　　摘要：智能化精准农业装备是精准农业技术体系的重要组成部分，智能化精准农业装备的研究与发展是精准农业能否得到广泛实践的关键。本文对精准农业装备在国内外的发展状况进行了描述，针对目前我国精准农业装备发展存在的问题，提出了应对措施，作出了展望和总结。

　　关键词：智能化精准农业装备；精准农业技术；发展

　　引言

　　智能化精准农业装备[1]是当今世界农业装备发展的新潮流，是近几年来国际上农业科学研究的热点，是由信息技术支持并定位、定时、定量实施整套现代化农事操作与管理的技术。一方面查清田块内部的土壤性状与生产力空间变异，另一方面优化使用农业投入（如化肥、农药、水、种子和其他方面的投入）以获取最高产量和最大经济效益，同时减少化学物质使用，保护农业生态环境，保护土地等自然环境。另外，还可根据不同情况选择单纯获取高产、以适量投入获取较好经营利润或减少资源消耗、保护生态环境等多种不同优化目标。

　　1国内外智能化精准农业装备的发展现状

　　1.1国外研究现状

　　20世纪80年代初，美国提出精准农业的概念和设想，并在1992年4月召开第一次精准农业学术研讨会，此后精准农业装备进入生产实际应用，但还没有形成系统。1998年，Wiebold等人对是否要依据生产信息来决定抑制精准农业进行了讨论。在美国等发达的大规模经营和机械化操作条件下，精准农业在适合规模化经营的地区发展起来，取得了很好的经济效益。此外，以色列、荷兰、日本和韩国等也针对各国的农业特点，加快了对精准农业的研究工作。目前，发达精准作业技术装备已趋于成熟，各种电子监视、控制装置已应用于复杂的农业装备上，变量播种机、变量施肥机、变量施药机、变量施水机、联合收割机等高度智能化农业机械已逐步进入国际市场。欧美发达精准农业装备技术的应用，全面带动了其现代农业高技术的发展，在美国等发达，精准农业装备已经形成一种高技术与现代农业生产相结合的产业，已被广泛承认是可持续发展农业的重要途径。

　　1.2国内研究现状

　　随着国外智能化农业装备的突飞猛进，国内1994年有专家提出精准农业装备的研究应用，此后分析与讨论了精准农业和信息农业在国外的应用现状和发展趋势以及在的应用前景，启动了关于智能化精准农业装备的研究。将它纳入863计划及引进国际先进农业科学技术（948）项目“精准农业技术体系研究”中，在新疆和北京建立了用全球定位系统和遥感控制农业机械操作的试验地。2000年10月，投资4000万元建设北京小汤山精细农业示范园。为探索适合国情的精准农业发展模式及技术，引进、消化和吸收国际上精准农业装备的技术，不少地区已针对“精准”差距来调整和改进实施精准农业所需要的辅助条件。

　　2我国精准农业发展的应对对策

　　2.1加快研制现场总线技术在现代化农业机械控制系统中的应用[3]

　　近十年迅速发展起来的现场总线（fieldbus）技术，实现了控制系统分散化、网络化、智能化。由于它为恶劣工作环境而设计，保证了系统运行的高可靠性和实时性，已为现代农业控制系统的最佳选择。

　　在精准农业体系下，传统农业机械依靠模拟仪表和简单机、电、液系统的测控方式已不能满足要求，需要使用更多的电子监控单元ECU，对农机作业过程进行在线测量和有效控制，例如发动机性能在线检测、在线智能测产、变速器控制、变量播种、变量施肥等。现场总线可以将各个ECU通过网络互连方式连接起来，在ECU之间传递命令和数据信息，实现整个农业机械系统的集中监视和分布控制。CAN作为一种较成熟的现场总线技术，已在小型移动设备系统和工业控制等领域中得到了广泛使用。为了实现农业机械控制器之间的信息共享，国外出现了多种基于CAN协议的通信标准，如德国的DIN9684和美国的SAEJ1939，以及近几年来在此基础上发展起来的ISO11783，它的制定给农业机械系统的发展带来了深远的影响。

　　按照ISO11783标准，农业总线控制系统主要由虚拟终端VT、主控制器TC、多个ECU以及底层的传感器与驱动、动作执行部件组成。VT包括显示和控制输入单元，实现人机交互；总线网络上的ECU与底层传感器、运动系统组合后，可以单独完成某项任务；TC是系统的总协调单元，处理来自VT和底层ECU上的主要数据和命令。所以，引入CAN总线技术后，可对农业机械控制系统进行模块化设计，并根据系统功能要求，对功能子模块进行动态配置。

　　2.2建立现代农业信息服务平台

　　目前我国农业生产经营脱节，农作物生产、供应、加工销售不能形成有机整体，各环节盲目发展，最终导致农产品国际竞争力降低。因此，必须建立包含农作物品种、栽培技术、病虫害防治技术以及农业科研成果、新材料的农业综合信息网络系统，实现农业资源的系统化、社会化、产业化。

　　3我国精准农业的发展前景

　　我国高耗能工业产品投入维持产出的传统农业虽大幅度提高了农业生产率，但受条件和环境的制约，在某种意义或某些不足的方面，现代农业装备显然会逐渐被精准农业装备这一新型产业模式所取代。精准农业的发展需要配套的精准农业装备，精准农业装备是农业信息技术和现代农业机械制造技术的高度融合，是在发达国家大规模经营和机械化操作条件下形成的新的技术体系。而我国农村自然条件差异大，现阶段经济发展水平低，劳动力资源丰富但素质较低，经营单位小而分散，机械化水平低。因此，精准农业装备可能仅适用于我国规模化经营的大型农场或较发达的地区，而已家庭联产承包责任制为主的经济形式的分散经营的大部分农村则难以使用。但是，精准农业装备发展的基础的技术路线和原则是在充分了解土地资源和作物群体变异情况的条件下，因地制宜的根据田间每一操作单元的具体情况，精细准确的调整各项管理措施和各项物资投入的量，获取最大的经济效益。

　　4结论

　　保障粮食安全和提高农业综合生产能力迫切需要突破产业发展的技术“瓶颈”，人口增长、资源约束、人民生活质量提高也对农业生产能力提出了更高的要求。要确保农产品的有效供给、提高品质和质量、保障农产品质量安全，必须依靠科技创新，大力发展现代农业。2007年一号文件“关于积极发展现代农业扎实推进社会主义新农村建设的若干意见”指出，要用现代物资条件装备农业，用现代经营形式推进农业，用现代产业体系提升农业，用培养新型农民发展农业，提高农业机械化和信息化水平，提高土地产出率、资源利用率和农业劳动生产力，提高农民素质、效益和竞争力。农业部“农业科技发展规划2006-2020”中提出，要在粮食主产区，针对水稻、玉米、小麦、大豆等不同作物和区域自然特点，将精细整地技术、经量选播技术、精确施肥技术、精准施药技术、精量调水技术等进行组装集成，构建五大作物精准农业技术示范体系，充分反映了农业行业部门对精准农业技术的要求。

　　智能化精准农业装备是精准农业技术体系的重要组成部分，智能化精准农业装备的研究与发展是精准农业能否得到广泛实践的关键。研究支持精准农业、适于不同作物种植特点和更为精确的智能化精准农业装备是未来农业机械发展的重要方向。

　　参考文献：

　　[1]李莉.南方农机[Z].2009，1.[2]靳双珍，等.我国发展精准农业的必要性与应用前景[J].浙江农业学报，2010，2.

　　[3]周国祥，等.基于现场总线技术的农业机械控制系统研究[J].农业机械学报，2005，8.

　　[4]赵春江.对我国未来精准农业发展的思考[J].农业信息网络，2010，4.

　　宁建，孙宜田，刘青，马天石，刘辉，魏志明

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