精准农业前景范文

导语：如何才能写好一篇精准农业前景，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

近年来，电子商务在我国发展地是突飞猛进，而互联网的不断普及以及电商平台呈井喷式的扩充市场，毫无疑问地为我国经济社会发展带来了新的活力和动力。所谓的电子商务精准扶贫，就是指的农村地区特色农业农产品依托电子商务平台进行销售和推广，促进农村网络创业，拉动网购消费。在全面实现小康社会，帮助农村农民脱贫致富的社会共同目标下，电商扶贫无疑是为我们提供一条新的路径。

 

一、 甘肃省农村电子商务发展状况

 

(一) 网络覆盖，农村地区有了传送带

 

目前，甘肃省70%以上的农村地区已基本实现网络覆盖，40%以上的贫困乡能利用电子商务销售当地特色农产品，交易额的年均增长率达10%以上。在如今的大数据时代，宽带就像是一条传送带，将信息、人才、资金源源不断地输送到西北农村地区。

 

(二) 三大电商助力，电商交易平台遍地开花

 

2015年，三大电商京东集团、苏宁易购和阿里巴巴集团农村淘宝的农村电商计划相继落地甘肃，数千个的县级运营中心和数十万个村级服务站的建立，将电子商务的网络覆盖到甘肃省70%强的县以及50%的农村地区，电子商务已在甘肃遍地开花。

 

(三) 快递也下乡，农村物流网逐渐建立

 

“要致富先修路”，同样的，要发展农村电商对贫困地区而言，首先就需要克服物流问题的困难。在加快“快递下乡”的政策性指导下，甘肃省80%的农村地区已经建立起物流网，但多数偏远贫困农村地区的物流网仍在建立当中。

 

二、 甘肃省农业发展现状

 

(一)甘肃省农业现状概括

 

以草食畜、蔬菜、林果等产业为主要农业发展方向的甘肃省目前形成了粮、经、饲“三元”一体的农业结构，另全面发展农林牧渔，加快发展农业区域化布局。

 

目前，该省六大特色产业发展迅速，农业产业化水平得到提升。草食畜牧业、优质林果、蔬菜产品、中药材人工种植、马铃薯六大特色农业在全国范围具有重要地位。

 

(二)农业发展瓶颈

 

1.自然灾害频发

 

甘肃省地貌复杂气候变化多样，农业受到天气等因素的影响很大。近几年，甘肃省极端天气增多的趋势，如持续性的干旱就严重影响到农村地区的群众生活和农业生产。

 

2. 农业抗风险能力较弱

 

甘肃省农业现代化水平较低，生态环境十分脆弱，市场竞争力在全国来说相对较弱。现如今农产品市场价格波动很大，该省农业抵抗风险能力较弱，易受到其影响。

 

3. 农村劳动力不足

 

因缺乏资金、技术，甘肃省农村地区青壮劳动力大量外流，进行农业生产的劳动力严重不足，农村地区农业发展缓慢。

 

三、 电商精准扶贫对农业经济的影响

 

(一) 电商精准扶贫政策的成果

 

1.信息先行，提供网络信息平台服务

 

目前，甘肃省已经建成1个省级信息服务网络平台、80多个县级信息服务平台和4000多个村级信息服务点。政府在工程总投资出资3100万元，各村级信息服务点日常运行费用也由地方政府财政预算列支，不增加农民负担。

 

2.以点带面，建立电商扶贫示范点

 

2016年，甘肃省以点带面在全省建立了一批兼具典型特点和示范带动作用的农村电商示范县和示范村，数个电子商务服务中心也在贫困县建立起来。

 

(二) 政策推行过程中面临的问题

 

目前，甘肃省电商精准扶贫政策的推行取得一定的成功，但在推行过程中仍然存在一些问题。如偏远贫困地区农村农民的互联网和电商扶贫意识仍有待加强;贫困农村地区的资金及融通方面活力不够;电商专业人才比较紧缺;农村地区的电商平台虽然基本建立，但是技术层面仍有待提高。

 

(三)电商精准扶贫为农业经济提供新思路

 

1.电商+农业+人才

 

电商精准扶贫模式引进大学生人才边学边干成为技术骨干，手把手教农民如何掌握现代技术，使农民真正成为“能手”。用技术留下青壮劳力，推动新型职业化农民成为农业生产的生力军，解决农村劳动力不足、人才缺乏的瓶颈。

 

2. 电商+农业+资金

 

近两年电子商务逐渐向金融领域发展，电商精准扶贫“电商+农业+资金”模式为解决农村融资难、资金缺乏等困难提供了新路径，在农村融资问题方面提供了巨大的支持和帮助。为便于农村地区资金的融通，在国内知名三大电商平台的支持下，甘肃省积极培育兼具地方特色和民族特色的本土农村电商平台。

 

3. 电商+特色农业

 

甘肃省电商扶贫始终坚持因地制宜、实事求是的原则，不断创新，敢于尝试，开辟了“电商+农业+旅游业”、“电商+绿色农业”等新的模式，为该省特色农业真正地、长远地、可持续地发展提供新思路。

 

4.电商+物流网+品牌建立

 

在电商精准扶贫政策下，互联网和物联网在农业生产上达到了高度融合。电子商务平台和物联网的建立增强了区域间联系，以县带村，联合发展，按照“一县一业”“一村一品”的原则，培育农业农产品等特色品牌。

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关键词：3S技术；精准农业；应用展望

中图分类号：S-3 文献标识码： A DOI：10.11974/nyyjs.20170229022

我国是一个农业大国，拥有近8亿的农民，用占世界7%的耕地面积养活了世界22%的人口， 国际上近年来把精准农业作为农科学研究的热点领域，是农业生产与高新技术相结合的新型农业发展模式。它的特点是“精确”，它充分体现的是因地制宜，科学管理的思想观念，其核心技术是“3S”技术与计算机控制系统。

1 精准农业

1.1 精准农业（precision Agriculture）的核心思想

精准农业（precision Agriculture，简称PA）是农业实现低耗、高效、优质的重要途径，是由信息技术支持的根据空间变异，定位、定时、定量地实施一整套现代化农事操作技术与管理的系统[1]， 实时获取地块中每个小区内的土壤信息、农作物信息，诊断作物的长势和产量在空间上形成的差异是PA的内涵思想，并对每一个小区做出分析，决策，随后进行灌溉、施肥以及喷药，从而使水、肥以及杀虫剂的利用率被最大限度地利用，增加产量，减少环境污染，进而高效地利用各类农业资源，取得非常可观的经济效益和环境效益。

1.2 精准农业的技术核心

实现PA，它的核心是除了建立一个完善的地理信息系统（GIS），还有全球定位系统（GPS）、遥感（RS）、传感器以及检测系统等。前3项组成了 “3S”技术，若要对农作物抽样调查，获取作物生长的各种影响因素数据，那就离不开3S技术，同时可以实时采集时间、空间变化信息，绘制电子地图，并对其进行加工处理，还可对精准农业的效果、效益进行评估（图1）。

1.3 S技术在精准农业中的综合应用

1.3.1 GIS技术的应用

地理信息系统（GIS，Geographical Information System）作为农田空间数据库采集、分析、处理和显示地理空间信息的计算机软件平台。其在精准农业中的应用主要包括以下几个方面：

GIS能作为农田空间数据库的管理系统。它即管理农业空间数据库，也能实现对土壤性状、自然条件、农作物长势状况及产量等数据远程查询，也能参与分析，最终显示与输出分析的结果； GIS能绘制农作物产量分布图。在新型联合收割机上安装GPS，每隔几分钟，GPS就记录下它的位置， 而产量计量系统能自动称出农作物的重量，此时计量仪器能测出农作物流入Υ娌值乃俣群筒獬鲆丫流出的总量，所以一旦结果显示，就记录在农田空间数据库中； GIS可以分析农业专题图。GIS有空间叠置功能，能将不同类型农业专题数据叠置在一起，形成新的数据集，从而能分析出土壤中各种限制因子与作物的相互影响。

1.3.2 GPS技术的应用

GPS在精准农业中非常重要，它可以精准定位，精准施肥，精准灌溉，精准喷药以及精准耕作，GPS根据地区不同，土壤类型差别以及土壤中各种养分的盈亏状况，作物的差异和作物的需求状况，将微量元素与有机肥科学配方，做到精准施肥；同时，GPS利用土地参数采样器，采集植物的生态环境等参数，通过GPS中心控制基站，然后让专家系统进行植物分析，可以做到精准调控节水灌溉系统；GPS也能监测病虫草害，它能连接高质量的视频摄像系统，可以收集原始数据，分析图像，实时监测田间作物，从而能得出受灾范围与位置，还可跟踪虫害的迁飞路线、种群数量和受灾程度，病虫害发展方向及流行趋势，随后可选择装有差分GPS的飞机引导飞行员在特定的路线与高度进行喷洒；精确种子与播种工程有机结合，能让播种机均匀播种，深浅一致，这样可以使田间作物获得充足的营养，收获机械不但可以颗粒归仓，而且还能根据一定的标准准确分级，所以GPS能减少肥料和农药的消耗、精确灌溉、精准播种，而且还有助于提高作物产量。

1.3.3 RS在精准农业中的应用

遥感（RS）是不接触物体，对目标或自然现象远距离探测和感知的一种新型技术。RS不仅全面、准确、实时地提供作物生态环境，而且还可以提供作物生长的各种信息。所以RS是获取田间数据的重要来源，因此RS在作物产量预测，农情宏观预报等方面提供重要依据。

2 结语

目前，关于3S技术的运用仍然是精准农业发展的核心，精准农业是一种综合性很强的复杂系统，用GIS将土壤和作物数据进行存储、整理、分析，利用RS可以全面、准确及时的获取多光谱、大范围的田间遥感数据，利用GPS技术，配合RS和GIS，能够对农作物产量分布，土壤成分进行监测，做到合理施肥、精准灌溉、精准喷洒农药和精细耕作，从而实现了农业低耗、高效和优质，精准农业在3S技术支持下具有精准定位、技术性强，定量化的特点，其中，GPS与GIS的结合提供了精准位置；提供了定量的田间作业与管理的技术手段，RS与GIS的结合能提供建立农田基础数据库所需的多种数据源，因此可以优势互补 ， 从而促进精准农业的发展。

参考文献

[1]刘金铜.精准农业概论[M].气象出版社，2002.

[2]何勇.精细农业[M].杭州：浙江大学出版社，2000.

[3]唐俊华.对地观测技术与精细农业[M].北京：科学出版社，2001.

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关键词：农业精准化；生产管理；技术研究

农业精准化又被称为农业精确化、农业精细化、农业数字化或农业信息化,是依靠现代信息化技术的发展而发展起来的新型农业生产管理模式。农业精准化需要依靠卫星定位系统、遥感、地理信息系统等技术获取土地每平方米的农作物生长情况，以便及时发现病虫害等不利于农作物生长的情况，从而及时对农业相关情况进行管理。同时还可以实现相关农业资源的高效利用和节约，从而减少农业污染，保证农产品质量，保护生态环境不受污染，进而最大程度地实现农业的生态功能。

1国内外农业精准化发展状况

美国早在20世纪80年代便提出了农业精准化的相关概念及构想，随后便召开了农业精准化学术研讨会，并将相关理论成果运用于实际农业生产活动中，但是相关体系并未得到完善。然而，在以美国为代表的发达国家在规模化经营，机械化操作的情况下，农业精准化逐渐发展起来，并成功获得了良好的经济收益。随后，日本，荷兰等国家也根据本国的农业生产特点，开始了对农业精准化的相关研究与应用。如今，发达国家的农业精准化相关技术设备逐渐成熟，相关控制设备，电子装备已经被运用于农业机械上，变量播种机、变量施药机、联合收割机等一系列智能农业机械已逐渐占据国际市场。由此，发达国家农业精准化技术的成熟并被实际应用于现代农业生产，促进了农业生产效率的提高，加快了其现代农业高技术的发展。如今，在发达国家，农业精准化已成为高科技与农业生产结合的产业，逐渐被认为是农业可持续性发展的有效方法。在我国，20世纪90年代便有专家提出了对农业精准化的研究想法，随后，专家们对农业精准化在国外的实际运用状况进行了分析研究并探讨了农业精准化在国内的发展前景，根据研究结果，我国开始了农业精准化的相关研究。经过一系列研究试验，我国建立了北京小汤山精细农业示范园。

2农业精准化的相关技术基础

农业精准化主要依靠全球定位系统、地理信息系统、遥感系统、监测及信息采集处理技术、专家决策系统以及智能化农业机械装备技术等。

2.1全球定位系统

农业精准化生产管理中，广泛运用了GPS以获取相关农业信息以及精确定位。通常情况下，一般运用DGPS技术以提高精确度。这项技术最主要的特点是定位的精确度极高，并且能够基于不同使用目的选择不同精确度的GPS系统。

2.2地理信息系统

地理信息系统是农业精准化绝对不能缺少的技术之一，它能够帮助我们准确有效地管理农作物生长的相关信息与数据，并且，通过该系统传递处理田间实际信息是实现农业精准化不可缺少的。

2.3遥感技术

遥感技术对农业精准化来说，是获得农作物相关生长信息的关键技术，农作物生长环境，生长状况以及空间相关变异信息都由它准确收集提供。

3农业精准化在设施农业生产中的实际应用

3.1精确灌溉技术在我国设施农业生产中的实际应用

20世纪80年代，我国设施农业开始发展。并在90年展迅速，进入21世纪，更是势如破竹。在我国设施农业发展之初，之中，相关灌溉设备比较落后，存在着一系列的问题。比如，灌溉水浪费，现代化管理水平比较低，源头取水管理水平落后，节水设施研发水平不够等。粗放型的灌溉模式与落后的灌溉技术达不到农业精准化的相关农业生产要求。进入21世纪，为了实现对灌溉系统的灵活管理，使灌溉过程更加准确，迅速，为了实现灌溉用水的自动化现代管理，精准灌溉技术在我国农业生产中得到了广泛地运用，逐渐研发出了滴灌，微喷灌等高效的灌溉设施。同时，全球定位系统、地理信息系统、遥感技术以及信息采集与处理技术都被运用于我国农业生产灌溉过程中，提高了灌溉用水的利用效率。

3.2精确施肥技术在我国设施农业生产中的实际运用

我国的设施农业绝大部分运用于需肥量比较大的蔬菜的生产中，然而，通常情况下，我国的蔬菜种植过程中常常出现各种养分配合比例失调，肥料使用方法不当，肥料使用过量等一系列情况，使我国蔬菜种植质量下降。精确施肥技术能够利用空间与时间的变化量来进行作物的管理，改变传统的肥料使用方法，不仅避免了肥料使用过量造成生产成本增加以及农业环境污染情况的出现，而且确保了作物的生长潜力得到最大限度地发挥。相关农产品的品质得到了保证的同时还能够取得很好地经济效益。

3.3精确施药技术在我国设施农业生产中的实际运用

设施农业使农药使用的品种比传统农业多，使用农药的次数也比传统农业多。同时，农业设施常常使农作物处于封闭状态，空气流动比较慢，风力比较小，这些因素使农药溶解比较慢，可能使产出的农作物农药残余量超标。而使用精确施药技术则可以有效避免这些问题地出现，从而降低农药残余量超标的可能。

4结语

我国设施农业自20世界80年代以来发展迅速，发展后劲足，而不断研发精确农业相关技术，提高农业精准化生产能够不断促进我国农业生产向自动化，现代化方向发展，从而促进农业资源的高效利用，促进农产品作物质量的提高，确保农业环境不受到较大的污染。因而，我国应该在农业精准化生产的道路上继续努力。

作者:管仁华 单位:日照市五莲县洪凝街道办事处

篇4

张国勤一边演示一边告诉记者，运用物联网技术，现在稻田如果缺水已不需要人工操作，安装在田间的水位传感器会自动检测水层深度，通过无线传输设备，将采集的数据实时传输到智能灌溉控制系统。系统诊断后，发出的决策指令传输到田间的灌溉控制装置，之后水池内的水就会自动灌入稻田。

“以云数据为平台，我们实现了对农田作物长势、养分诊断、灾害预警监测与评估。”张国勤说。

“轻点鼠标种庄稼”――张国勤物联网种水稻是互联网+农业的一个体现。随着互联网向农业领域的不断拓展，中国农业互联网展现出了广阔前景。国务院日前印发的《关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》提出，发展精准化生产方式。在基础较好的领域和地区，普及基于环境感知、实时监测、自动控制的网络化农业环境监测系统。在大宗农产品规模生产区域，构建天地一体的农业物联网测控体系，实施智能节水灌溉、测土配方施肥、农机定位耕种等精准化作业。

专家表示，通过互联网与现有科技相结合，新的技术组合能促进现代农业发展，减少环境污染、节约成本，提高农产品品质。有利于农业可持续发展，对现代化农业发展具有较强的示范和引领作用。

过去全凭经验和感觉的传统浇水、施肥、打药方式，如今正向生产管理定量化和精确化转变。记者在采访中了解到，在黑龙江等地运用GPS定位的现代化大农机，不管白天黑夜都可以播种、收割，通过信息化智能监控系统实时定量精确把关。

当前，中国农业既受到价格“天花板”和成本“地板”的双重挤压，又面临补贴“黄箱”和资源环境“红灯”的双重约束。当务之急则要加快转变农业发展方式，走产出高效、产品安全、资源节约、环境友好的现代农业发展道路。

意见提出，提升网络化服务水平。深入推进信息进村入户试点，鼓励通过移动互联网为农民提供政策、市场、科技、保险等生产生活信息服务。

农业部副部长陈晓华认为，信息进村入户可以借助互联网，充分发挥信息指导生产、引导市场的作用，实现消费需求与生产供给的精准对接；充分发挥物联网节本增效的作用，实现生产要素的高效配置；充分发挥电子商务降低流通成本的作用，实现流通方式的创新发展；充分发挥科技第一生产力的作用，给农业插上科技的翅膀。

“这些都将推动互联网与农业全产业链的渗透融合，构筑农业新的竞争优势，促进农业转型升级，加快实现农业现代化。”陈晓华说。

记者近日在山东等地采访时，听到农民讲述关于互联网+的“新鲜事儿”。在自家80多亩的麦田旁，山东省嘉祥县坑塘村种粮大户韩桂寅说：“2015年用上了‘云农场’，从种到收不管遇到什么难题都不愁了，只要拿出手机‘点几下’就行，就像种地有了一个贴身管家。”

“云农场”是北京天辰云农场有限公司推出的集农资电商、农产品交易、农村物流、农技服务及农村金融等领域为一体的农业互联网高科技综合服务平台，提供农资汇、丰收汇、农技通、种地宝、技术包等多种服务，能满足农民种地产前、产中、产后的多种需求。其实质则是“互联网+农业+高科技”。

篇5

注入式施药由于可以直接到达植物根部土壤的深层，具有吸收快，对靶性强，污染少的特点。但技术较为复杂，使用过程中受到使用人员技术水平和使用地具体环境的相关限制。因此，在我国设施农业生产分散经营，技术人员水平普遍不高的前提下，使用设施用注入式精准变量喷药装置具有易于推广普及，和实际应用密切结合的特点。因此开发熟化的设施用注入式精准变量喷药装置配套压力自动反馈稳定的喷药加压专用泵和压力调节装置，具有很好的效果。

本文介绍了一种基于单片机自动控制的设施农业用的注入式变量施药装置，该装置主要的技术难点是解决精量和变量的问题。同时针对设施农业环境开发了一种设施专用的精准控制农药喷洒控制系统。为了达到注药量精准控制的目的，采用了单片机与L298电机驱动芯片控制技术相结合的方法，通过大量的试验表明，利用此控制系统，可以达到农药的定量精准注入，减少环境污染，减少农业生产中的资金投入。

原理

精准定量控制系统包括单片机、控制电路、液晶、键盘(4×4矩阵)、输入输出接口、防水外壳等几部分。工作控制原理如下：系统开机初始化后，自动检测键盘，用户手动选择大流量喷洒和小流量喷洒档位。首先进行系统误差因数校正，输入需要校核的时间，单片机自动启动施药装置开始工作，收集喷头的施药量，通过键盘将收集测量的校核药量数值输入单片机，单片机自动完成系统误差校核。误差校核后，系统即进入工作状态，根据自己的需要，输入单次注射施药用量，通过单片机对其数据进行运算，控制电机的开启时间，进而达到对农药喷洒流量的控制。每次只需按下注射按钮，即可完成精准定量注射。需要变量施药，只需修改注药量数值即可，其余计算和控制均由单片机自动控制完成。电源的管理是利用AD转化芯片对电压实时采集，一旦在工作中蓄电池电压低于设定的运行电压时，系统会报警，为了确保精度不受到影响，电压过低系统会自动休眠。控制系统原理图如图1所示，该装置单片机采用ATMEL公司的AT89C52单片机处理芯片，电机驱动模块采用电机控制专有芯片L298，L298是双H桥高压大电流功率集成电路(图2)。数据采集模块采用MAX197AD转换芯片可以实时的转换电平的电压量，进而有效的保证直流电机的电压值不低于我们设定的电机工作电压。

软件的设计从实际应用出发，技术上优先考虑操作的便捷性和界面的友好性，主要是利用德国KEIL公司推出的51系列单片机集成开发工具进行C语言开发。

随着设施农业的快速发展，食品安全日益得到重视，农药精量投入变成一个迫切需要解决的问题，施药逐渐受到人们的关注。作为一种新型施药手段，植物注入式施药技术是一种依靠特定注射器将药物直接注入到植物体“病灶”或利用植物内部循环可快速扩散到植物体各部分，实现快速防治病虫害的方法。因为见效快，目标明确，对于植物病虫害防治具有非常好的效果。蒋建科(2001年)针对西北农业大学的无公害农药研究介绍了一种给槐树根部直接注射低浓度药液，快速杀灭害虫的装置，效果非常明显。该装置采用根部钻孔，将特定施药装置插入孔中药液自动缓慢释放，依靠树木自流作用扩散树木全身。土壤注入式施药是将液体直接输送进植物根部附近土壤里。原理是利用喷雾器的压力，将针头和针杆的前部直接插入作物根系附近的土壤中，能充分发挥农药的药效，且不烧根，土壤不板结，提高工作效率。直接将药液注入土壤中，可以避免药液在空气中悬浮和漂移，满足设施农业低浓度、不增加湿度的施药要求，针对设施农业具有较好的应用前景。

注入式施药由于可以直接到达植物根部土壤的深层，具有吸收快，对靶性强，污染少的特点。但技术较为复杂，使用过程中受到使用人员技术水平和使用地具体环境的相关限制。因此，在我国设施农业生产分散经营，技术人员水平普遍不高的前提下，使用设施用注入式精准变量喷药装置具有易于推广普及，和实际应用密切结合的特点。因此开发熟化的设施用注入式精准变量喷药装置配套压力自动反馈稳定的喷药加压专用泵和压力调节装置，具有很好的效果。

本文介绍了一种基于单片机自动控制的设施农业用的注入式变量施药装置，该装置主要的技术难点是解决精量和变量的问题。同时针对设施农业环境开发了一种设施专用的精准控制农药喷洒控制系统。为了达到注药量精准控制的目的，采用了单片机与L298电机驱动芯片控制技术相结合的方法，通过大量的试验表明，利用此控制系统，可以达到农药的定量精准注入，减少环境污染，减少农业生产中的资金投入。

原理

精准定量控制系统包括单片机、控制电路、液晶、键盘(4×4矩阵)、输入输出接口、防水外壳等几部分。工作控制原理如下：系统开机初始化后，自动检测键盘，用户手动选择大流量喷洒和小流量喷洒档位。首先进行系统误差因数校正，输入需要校核的时间，单片机自动启动施药装置开始工作，收集喷头的施药量，通过键盘将收集测量的校核药量数值输入单片机，单片机自动完成系统误差校核。误差校核后，系统即进入工作状态，根据自己的需要，输入单次注射施药用量，通过单片机对其数据进行运算，控制电机的开启时间，进而达到对农药喷洒流量的控制。每次只需按下注射按钮，即可完成精准定量注射。需要变量施药，只需修改注药量数值即可，其余计算和控制均由单片机自动控制完成。电源的管理是利用AD转化芯片对电压实时采集，一旦在工作中蓄电池电压低于设定的运行电压时，系统会报警，为了确保精度不受到影响，电压过低系统会自动休眠。控制系统原理图如图1所示，该装置单片机采用ATMEL公司的AT89C52单片机处理芯片，电机驱动模块采用电机控制专有芯片L298，L298是双H桥高压大电流功率集成电路(图2)。数据采集模块采用MAX197AD转换芯片可以实时的转换电平的电压量，进而有效的保证直流电机的电压值不低于我们设定的电机工作电压。

软件的设计从实际应用出发，技术上优先考虑操作的便捷性和界面的友好性，主要是利用德国KEIL公司推出的51系列单片机集成开发工具进行C语言开发。

应用

针对京郊温室需求开发的背负注入式变量施药系统，可单人操作完成设施土壤注药作业，具有工作效率高，作业灵活的特点。背负式注入式变量施药系统平台，集成了注药量精量控制技术、土壤注入技术，采用内置电池驱动加压泵的方式，压力自动检测控制，能根据工作中压力系统的压力变化自动加压，保持稳定的压力。工作中采用间歇方式，可以通过注射喷枪的手柄开关的开关实现灵活的间歇工作。设备本身的重量为6kg，装满药液为22kg，配备12V／8AH蓄电池为系统加压提供动力。该喷药机可有效地提高了喷雾作业的生产效率和化学农药的利用效率。图3为样机实物图。

设施注入式喷药机可以背负在温室中快速移动。精量控制器(图4)安装在背负喷药机的下方底座上，在药桶下方，结构比较紧凑。方便使用。喷药设定好后，每次注射头插入到一个作物根部，只需要将固定在喷枪把手旁的喷药触发器按下(图5)，即可完成一次定量喷药。

注入器和喷药机的连接采用铜制快速接头连接(图6)，可以使得喷枪易于拆卸携带，同时可以在作业时，可以自由转动药管，避免因为药管缠绕引起操作不方便。

土壤注入枪有两个出药孔，可同时将药液注入到植物根部的两侧，通过土壤渗透作用，环绕在植物根部，更好的起到药液扩散的要求(图7)。根部设有药液第三层过滤器，防止土壤由于药液冲蚀倒流进入喷枪堵塞出药口。喷枪采用3／8铜制快速接头，喷枪可以快速连接在喷药机上。设置了外置的触发式脉冲出发器开关，每次注入时，喷枪上轻按触发开关，即可完成药量精准注入。

按照系统软件的设计流程，进行试验设计，通过系统的压力自动恒定调节，分别在三种不同恒定压力条件下，测试施药量的控制精度。在小汤山国家精准农业试验基地的目光温室中对样机进行了试验，对比试验检验样机的作业效果和性能。

系统单次施药量分别为200mL、400mL、800mL、2000mL、3000mL、4000mL时，在自动恒定压力0.14 MPa时，药量控制误差分别是0.3％、3.5％、3.7％、0.7％、1.7％、0.4％：当自动恒定压力增大50％(0.2 M Pa)，系统精准定量控制的误差分别为8.8％、9.5％、7.7％、7.1％、6.6％、8％；当自动恒定压力增大一倍(0.28 MPa)，系统精准定量控制的误差分别为9.8％、10％、9.7％、9.2％、12.3％、10.9％。

我们通过对试验数据的分析根据一元线性回归模型的统计检验，已知有一组样本观测值(Ti，Y)其中i=1，2，3…n，得到如下样本回归直线。

根据上面的试验数据可以得到低速模式下a=0.88，b=0.24；中速模式下a=2.87，b=22.24：高速模式下a=3.14，b=25.02；该值可代入控制算法中用来修正软件。

结论

经过完善的设施农业用注入式变量施药装置，经过了北京市农业机械试验鉴定推广站的温室现场检验，能够满足最大深度20cm的土壤注入施药。实际推广中该设施用注入式精准变量喷药装置配套免维护蓄电池，很好的实现了农药的精准化注入，实际作业在单次注药100mL作业时，系统作业误差在1.8％之内，作业效率3个温室(1.5亩≈0.1公顷)／h以上，能够满足实际的生产需要。

应用

针对京郊温室需求开发的背负注入式变量施药系统，可单人操作完成设施土壤注药作业，具有工作效率高，作业灵活的特点。背负式注入式变量施药系统平台，集成了注药量精量控制技术、土壤注入技术，采用内置电池驱动加压泵的方式，压力自动检测控制，能根据工作中压力系统的压力变化自动加压，保持稳定的压力。工作中采用间歇方式，可以通过注射喷枪的手柄开关的开关实现灵活的间歇工作。设备本身的重量为6kg，装满药液为22kg，配备12V／8AH蓄电池为系统加压提供动力。该喷药机可有效地提高了喷雾作业的生产效率和化学农药的利用效率。图3为样机实物图。

设施注入式喷药机可以背负在温室中快速移动。精量控制器(图4)安装在背负喷药机的下方底座上，在药桶下方，结构比较紧凑。方便使用。喷药设定好后，每次注射头插入到一个作物根部，只需要将固定在喷枪把手旁的喷药触发器按下(图5)，即可完成一次定量喷药。

注入器和喷药机的连接采用铜制快速接头连接(图6)，可以使得喷枪易于拆卸携带，同时可以在作业时，可以自由转动药管，避免因为药管缠绕引起操作不方便。

土壤注入枪有两个出药孔，可同时将药液注入到植物根部的两侧，通过土壤渗透作用，环绕在植物根部，更好的起到药液扩散的要求(图7)。根部设有药液第三层过滤器，防止土壤由于药液冲蚀倒流进入喷枪堵塞出药口。喷枪采用3／8铜制快速接头，喷枪可以快速连接在喷药机上。设置了外置的触发式脉冲出发器开关，每次注入时，喷枪上轻按触发开关，即可完成药量精准注入。

按照系统软件的设计流程，进行试验设计，通过系统的压力自动恒定调节，分别在三种不同恒定压力条件下，测试施药量的控制精度。在小汤山国家精准农业试验基地的目光温室中对样机进行了试验，对比试验检验样机的作业效果和性能。

系统单次施药量分别为200mL、400mL、800mL、2000mL、3000mL、4000mL时，在自动恒定压力0.14 MPa时，药量控制误差分别是0.3％、3.5％、3.7％、0.7％、1.7％、0.4％：当自动恒定压力增大50％(0.2 M Pa)，系统精准定量控制的误差分别为8.8％、9.5％、7.7％、7.1％、6.6％、8％；当自动恒定压力增大一倍(0.28 MPa)，系统精准定量控制的误差分别为9.8％、10％、9.7％、9.2％、12.3％、10.9％。

我们通过对试验数据的分析根据一元线性回归模型的统计检验，已知有一组样本观测值(Ti，Y)其中i=1，2，3…n，得到如下样本回归直线。

根据上面的试验数据可以得到低速模式下a=0.88，b=0.24；中速模式下a=2.87，b=22.24：高速模式下a=3.14，b=25.02；该值可代入控制算法中用来修正软件。

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关键词：农业机械；精准化农业；自动导航技术；研究进展

前言

农业一直都是各个国家发展所必须面临的问题之一，而农业机械的自动化导航技术虽然在我们国家的农业发展史当中存在的年头不多，但是在世界农业发展史当中可以说是一个古老的话题。在上个世纪二十年代中期，Willrodt就发明的一种的拖拉机应用附件，并且获得了专利许可。这种附件技术可以在实际的应用过程当中引导机械沿着犁沟的平行路线行驶。现代农业的机械自动导航技术在精准化农业的背景之下被广泛关注，因此对农业机械自动导航技术发展研究有着鲜明的现实意义。

一、农机位置测量方法

农业机械的自动导技术首先需要解决的就是农机位置测定，对于农业机械的位置测定将会包括机械位置、航向、速度、车轮转角等内容，其中最为重要的还是机械当前位置的测定。而对机械位置进行测定的方法大致可以分为两种，一种是相对位置测定方法，一种是绝对位置测定方法。其中相对位置的测定主要测定的内容是机械与导航基线的位置关系，而绝对位置的测定，其测定的内容为机械在地理空间当中的位置。

(一)基于机器视觉的位置测量方法

机器视觉的位置测定方法其实是利用计算机技术来模仿人的视觉效果，然后从客观图像当中发现并提取有用的信息，最终加以分析、理解及实际测量控制。这种方法最大的优点在于十分的迅速，并且其自身的信息存储量较大，功能也是十分的健全。在机器视觉位置测量方法当中，自动导航技术会将机械的摄像机作为信息传感器，利用图像技术来对环境当中的作物进行识别，以此为基础确定机械运行的基线，其中被应用于作物识别以及导航基线测定的方法主要有Hough变换法、最小二乘法、以及垂直投影法。其中Hough变换法是现阶段应用于研究最为广泛的一种直线段基线检测方法，因为这种方法在实际的应用过程当中具有较好的鲁棒性能，受到外界环境因素的影响佳较小，经过数年的发展已经成为了研究与应用最为广泛的一种导航方法。而垂直投影法则是利用图像方法，对所采取的图像进行灰化，然后利用垂直投影法图像当中的目标区域与非目标区域进行准确的划分。以此为基础确定农目标区域当中的作物行数。最小二乘法也是应用较为广泛的一种直线段基线检测方法，其具有测量速度快速，高精度等吃特点[1]。

(二)基于GNSS的位置测量方法

现阶段可以提供商业用途服务的GNSS包括NAVSTARGPS、GLONASS以及我们国家北斗系统。其中应用时间最长应用作为广泛的是NAVSTARGPS。现阶段的农业机械定位过程当中采用的定位精度是厘米级的RTK-GPS[2]。

二、农机自动导航技术发展前景

(一)卫星导航技术的应用

目前农机的自动导航技术研究已经日渐成熟，而GNSS/GIS的导航技术应用也成为了现阶段应用的主流技术，并且得到了很广泛的应用。我们国家所研制的北斗卫星导航的系统是继美国、俄罗斯之后第三个成熟的卫星导航，可以实现卫星定位系统的全部功能。2012年12月27日，北斗系统正式对亚太地区提供无源定位服务。由此来看，北斗卫星定位系统必将会在精准化农业当中发挥更加巨大的作用[3]。

(二)农机物联网技术

随着时代的变迁，以及互联网技术的进一步发展，物联网技术已经成为了一种新时代标志。智能化农业与精准化农业进程的加快，将会使物联网技术在现代农业当中的应用范围进一步增加。在农业机械的自动控制当中，物联网技术将会着手解决单机自动导航系统各功能部件之间的车载物联问题，以及多台农机之间的机群物联问题[4]。

三、结语

综上所述，新时代背景之下的农机导航系统大多数情况之下是由检测单元、机械控制单元、任务执行单元所共同构成的，在实际的应用过程当中，以上单元分工明确，合作高效，在很大的程度之上可以让农业机械良好的进行作业，符合现阶段的精准化农业要求。目前，农业机械的自动化导航技术的发展已经日益成熟，各种机械的附件技术或是辅助技术已经在实际应用过程当中取得了很好的效果。但是时代在发展，技术在进步，农业机械自动导航技术决不能仅仅局限与此，还应进一步革新。

参考文献：

[1]胡静涛,高雷,白晓平,李逃昌,刘晓光.农业机械自动导航技术研究进展[J].农业工程学报,2015(10):1-10.

[2]慕军营,戚树腾,陈军,马阳,王峰霞.自动导航系统在农业中的应用及果园适用性分析[J].农机化研究,2014(7):6-12.

[3]罗锡文,廖娟,邹湘军,张智刚,周志艳,臧英,胡炼.信息技术提升农业机械化水平[J].农业工程学报,2016(20):1-14.

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正是看到了农业无人机的广阔发展前景，上海拓攻机器人有限公司进军植保领域，并于2016年6月15日在南京楚翘城会议中心举办了其专为植保无人机设计的模块化工业级多旋翼飞控产品――T1-A的新品会。

提到拓攻，可能很多人还有些陌生。这家年轻的企业成立于2015年初，但其发展速度却极其迅猛――短短―年多时间，已从几个人的小团队壮大到50多人。CEO张羽对拓攻的定位非常明确，就是针对行业客户和无人机爱好者的需求，打造成一家致力于无人机飞控系统研发的公司，成为无人机解决方案的供应商。迄今，拓攻已开发出数款多旋翼飞控产品，包括通用版T1飞控、升级版T1-S飞控、专业版T1-PRO双备份飞控及D1差分高精度飞控等。此次推出的T1-A农业植保无人机专用飞控则是该公司在已有成熟平台的基础上，专门针对目前植保无人机的应用痛点研发而成的。T1-A集成了高精度的传感器元件，运用了先进工业级的精准校准算法，采用了智能化的植保操作模式，以实现智能、精准、高效、便捷的植保作业方式。据拓攻CTO尹亮亮介绍，T1-A具备智能作业、药量检测、断点续喷、精准喷洒、多平台适应性（可支持四旋翼、六旋翼及八旋翼等十种常用机型）、电机停转及断桨保护、失控返航、低电压保护、内置减震等丰富且实用的功能。至于这款产品的实际使用效果如何，会特邀了拓攻的行业合作伙伴一临沂风云航空科技有限公司CEO王总“现身说法”。他在现场与大家分享了自己长期从事植保行业的经验以及对拓攻产品的使用心得。

为了让与会的媒体及合作伙伴对T1-A这款新产品有更具体的了解，除了会现场的模拟演示外，拓攻还专门组织大家于当天下午到户外试飞场地进行现场作业观摩。搭载T1-A飞控的植保无人机在现场演示了手动、自动作业以及断点续喷、精准喷洒等功能；风云科技的王总则携带自行开发的搭载有拓攻飞控的“飞行蜘蛛”植保无人机进行了现场演示。这种全方位多角度的演示使人们更容易了解T1-A飞控的真实情况。

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1.1精准农业的定义精准农业的生产要素由不可控因素和可控因素组成。不可控因素又称为“先天”因素,包括气象(气温、降雨等)、土壤(母质,坡度等)等;可控因素又称为“后天”因素,包括品种、肥料、农药、水分等。精准农业生产的目的在于科学认识不可控因素(土壤、气象),合理调配可控因素(肥、水、种、药),优化作物生长条件,使经济效益和生态效益达到最优。简单来说,精准农业是指基于环境的时空变异性分析,在正确的时间和地点以正确的方式投入正确的生产资料数量,最终获得最佳的效益。

1.2精准农业问题的分类精准农业的研究对象可用2种方式分类。一类是从静态角度按生产要素分,可分为土壤、作物和气象3种要素或者分为生物(作物)和环境(土壤、气象)2种要素;另一类是从动态角度按生产环节分,可分为播种、施肥、灌溉、喷药和收获。从土壤方面来看,要解决的主要问题包括土壤类型分类、地力分级、管理分区划分、养分插值等。从作物方面来看,要解决的主要问题如表1所示,其中,重点要解决的问题包括品种选择、精准施肥、病虫害预测和产量预测等。从气象方面来看,要解决的问题主要包括气温预测和降雨量预测。与土壤因素相比,气象因素的空间变异性很小,且更不容易控制,因此,在精准农业中对气象方面的研究相对较少。

1.3重要的精准农业决策需求

1.3.1管理分区。管理分区就是由相似的地貌或土壤状况所导致的相似的作物生产潜力、养分利用效率和环境效应的子区域。科学、合理的管理分区可以指导用户以管理分区为单元,进行土壤和作物农学参数采样,并根据不同单元间的空间变异性,实施变量投入、精准管理决策,这样既能提高土壤养分利用效率、管理精度和农产品产量、品质,又能节省资源,获得较好的经济效益,达到保护农业资源和环境质量的目的。研究表明,管理分区可以作为网格采样的一种替换手段在变量施肥中应用。土壤分类和地力评价与管理分区密切相关,可被认为是一种广义的管理分区。

1.3.2品种选择。品种选择是精量播种的前提和基础。与品种选择密切相关的3个概念是品种布局、品种搭配和良种良法配套。品种布局是指依据当地的土壤因素和气象因素,确定适宜的推广品种。品种搭配是指在同一地区,有主次地搭配种植具有不同特点的品种,合理的品种搭配有助于降低风险。良种良法配套是指依据不同的品种特性采取不同的栽培措施,做到因种栽培,具体包括根据品种耐密性确定种植密度、根据品种喜肥特性进行施肥、根据生育期确定播种期、根据抗病性确定栽培管理办法等。在品种确定以后,还有2个问题需要解决,即在时间上需要确定适宜的播期,在空间上需要确定合理的种植密度。

1.3.3精准施肥。精准施肥是精准农业技术中的核心内容,其基本思想是通过GPS在农田地块上划分网格,在网格内采样、测土、化验,依据土测值利用定量施肥模型获取网格内的施肥量,最后通过变量施肥机进行精准施肥。实践证明,精准施肥可以节约肥料、增加粮食产量、均衡土壤养分、减少环境污染。

1.3.4病虫害预测。病虫害预测是玉米精准生产决策中的重要环节。准确的病虫害预测可以使生产者及时地采取相应措施,从而减少产量损失。病虫害预测的内容主要包括发生期、发生量、分布区、危害程度和损失的预测。其中,发生期和发生量的预测、预报更具实际意义。影响病虫害发生的因素主要有:病原物和虫源(病原物的数量、飞散和传播;害虫越冬、繁殖数量以及发育速度、迁飞)、寄主和食料(受害作物品种、生长状况、发育期)以及环境条件(气象、土壤、天敌)。由于影响病虫害发生的相关因素众多,而环境条件中的气象因素(温度、湿度、降雨量等)又是影响病虫害发生最主要的因素,因此,现有的预测基本都采取了简化方法,即以气象因素来预测病虫害的发生。

1.3.5产量预测及影响因素分析。产量是精准农业的出发点和落脚点,准确的产量预测可以为管理区划分、品种选择和精准施肥等提供依据。产量的影响因素分析有助于找到影响产量的限制因子,从而有针对性地采取措施减少或消除这种限制因子,达到提高产量的目的。

2精准农业的特点

2.1时空性作物生长与时间和空间密切相关,随时间的改变和空间位置的不同而呈现出不同的属性和状态,这就是农业生产的时空性。3S技术(GPS、GIS和RS)是处理时空信息的有力工具,在精准农业中具有广泛的应用。3S技术的相互作用,形成了“一个大脑,两只眼睛”的框架[5]。其中,GIS是核心,相当于“一个大脑”,用于空间信息的分析和处理;GPS和RS相当于“两只眼睛”,向GIS提供区域信息以及空间定位。基于农业生产的时空性特点,王生生等开发了数字农业时空信息管理平台,该平台可以对多源、异构的农业时空数据和推理分析方法进行集中、统一的规范化管理[6]。张伟建立了集成3S技术的数字农业空间信息管理平台,在上海市数字农业示范区进行应用,取得了良好的效果[7]。时空推理和空间数据挖掘与3S技术紧密相关,是近年来的研究热点。王娟等探讨了GIS与空间数据挖掘集成在农业中的应用[8]。充分利用空间数据挖掘和时空推理的理论成果,集成3S技术应用于精准农业中是未来的研究方向。

2.2不确定性农业生产复杂多变,农业生产对象的运动具有随机性,人们对农业生产对象的认知具有模糊性和灰色性(不完全性),这就是农业生产的不确定性。MAT-THEWL等介绍了精准农业中不确定性的来源,并给出了不同类别不确定性的处理方法[9]。随机性和模糊性的共同点是:都是针对不确定现象,都是用[0,1]来度量不确定性。不同点是:随机性是由于条件不充分导致对象的不确定性,是对“因果律”的突破;模糊性是由于外延模糊而引起对象的不确定性,是对“排中律”的突破。概率统计、模糊数学和灰色系统理论是处理不确定信息的3个基本工具,分别用于处理信息的随机性、模糊性和灰色性。①模糊数学着重研究“认知不确定”问题,其研究对象具有“内涵明确、外延不明确的特点”。对于这类问题,模糊数学主要是凭经验借助于隶属函数进行处理。②概率统计研究的是“随机不确定”现象,着重于考察“随机不确定”现象的历史统计规律。其出发点是大样本,并要求对象服从某种典型分布。③灰色系统着重研究“小样本”、“贫信息”不确定性问题,研究对象通常都是“部分信息已知、部分信息未知”的,具有“外延明确、内涵不明确”的特点[10]。

3精准农业决策需求与智能技术的结合

基于精准农业决策需求和精准农业特点,需要确定相应的智能求解技术。精准农业与智能决策的结合主要有3个步骤。第一,从精准农业的角度确定决策需求,并根据每种需求的性质对需求进行分类;第二,从计算机的角度确定智能计算方法,并根据每种方法的功能对方法进行分类;第三,根据分类结果取交集,即可得到精准农业与智能决策的结合。精准农业决策需求与智能计算方法的结合点或交集主要包括:关联、分类、聚类、评判和预测等。关联是指对数据间的相关性进行分析,如相关分析、主成分分析、层次分析等;分类是指从一系列给定类别信息的数据出发,为下一个未知类别的数据归类;聚类是指从一系列未知类别信息的数据出发,分析其可以聚成几类,以及哪些数据属于同一类;评判是指按照给定的条件对事物的优劣、好坏进行评比、判别;预测问题可以归为2种:一种是因果预测,即基于因果关系数据由过去的因预测将来的果;另一种是时间序列预测,即基于时间序列数据由过去的果预测将来的果。可以得到精准农业决策需求所对应的智能求解方案。精准农业决策需求与智能计算方法的结合属于多对多的关系,即一种决策需求可用多种智能方法求解,而一种智能方法也可用于求解多种决策需求。如管理分区的划分可采用神经网络、模糊聚类等多种方法求解,而神经网络方法可用于管理区划分、病虫害预测等。需要说明的是,尽管一种决策需求可采用多种方法求解,但具体采用何种方法,要综合考虑现有数据属性、数据量、算法的效率和算法的准确度等,然后再从中选择一种相对较好的方法。事实上,精准农业与智能决策结合的重要任务之一就是要根据现有数据的情况,对多种可能的方法进行测试和比较,并从中选择最适合当前数据的方法。一般情况下,通过标准数据集对相关智能决策技术进行测试和比较,通过应用数据集进行精准农业应用。

4精准农业问题的求解

从计算机的角度看,精准农业的智能求解主要有3种情况。第一,将传统的、已经实现的智能决策技术应用于精准农业;第二,对原有的智能决策技术进行改进,使其效率更高,更适合于某个精准农业需求;第三,如果前2种方式都行不通或者可能有更好的方法,则可以提出一种新的智能决策技术进行相关问题的求解。

4.1精准农业问题的求解层次数据、知识、决策是精准农业问题求解的3个层次,三者间的关系如图2所示。有一部分简单数据、经验知识和已知决策可直接为用户所用,而大多数情况下,数据都要经过数据挖掘形成知识,再经过知识工程方法形成决策,并最终为用户所使用。上述过程通过软件来实现,就形成了智能决策支持系统;为了实现软件开发的标准化、规范化,需要软件工程方法的指导。

4.2主要智能决策技术及其在精准农业中的应用

4.2.1神经网络。人工神经网络是一个大规模自组织、自适应的非线性动力系统,能较好地模拟人的思维,具有大规模并行协同处理能力及较强的容错、联想和学习能力,能依据一定的学习算法自动地从训练事例中学习,并根据外界环境的变化调整自己的行为。神经网络经常和遗传算法、模糊计算配合使用,三者合在一起又称为软计算方法[11]。软计算通过对不确定、不精确及不完全真值的容错以取得低代价的解决方案和鲁棒性,它模拟自然界中智能系统的生化过程(人的感知、脑结构、进化和免疫等)来有效处理不确定性信息。软计算方法的以上特征,适应于农业生产的不确定性。神经网络的功能主要有分类、聚类、预测等,可用于土壤分类、管理区划分、病虫害预测和产量预测等。单个神经网络具有不稳定性,为了进一步提高神经网络的预测精度和泛化能力,可引入神经网络集成技术。神经网络集成是由Hansen与Salamon在1990年提出的,旨在通过训练多个神经网络并将其进行组合来提高神经网络系统的泛化能力[12]。

4.2.2贝叶斯网。贝叶斯网方法是20世纪80年展起来的,最早由JudeaPearl于1986年提出,当时主要用于处理人工智能中的不确定性信息。随后它逐步成为了处理不确定性信息的主流技术,并且在工业控制、医疗诊断等领域的许多智能系统中得到了应用。贝叶斯网络作为图形模型的一种,具有图形模型的大多数性质,图形模型是概率理论和图论的结合。他们提供了一种自然的工具来处理贯穿于应用数学和工程中的2个问题———不确定性和复杂性。一个复杂系统是由多个简单部分构成的。概率理论提供了各个部分联合起来的粘合剂,保证系统作为整体是一致的,并提供模型到数据的接口;图论则提供了一个可以诉求于知觉的界面,人们可以通过它将高度互动化的变量集和数据结构模型化。贝叶斯网具有双向推理能力,既可以用于预测也可以用于诊断。贝叶斯网还具有分类功能。有代表性的分类器包括朴素贝叶斯分类器和TAN分类器,两者都是贝叶斯网的特例[13]。由于贝叶斯网的建造需要大量数据,而农业数据获取相对困难,因此,贝叶斯网在精准农业中的应用还不多见。在国外,F.trai将贝叶斯网应用于冬小麦产量预测,KristianKristensen等将贝叶斯网应用于大麦麦芽生产决策,均取得了很好的效果[14-15]。而在国内,几乎没有相关研究。随着3S技术的发展,获取大量农业数据已经成为可能,将贝叶斯网与遥感结合应用于精准农业是一个发展趋势[16]。另外,在数据量相对不足的情况下,可以采用一定的方法简化贝叶斯网建造的复杂性,如充分利用领域专家的先验知识,采用“噪音“或和“分离”技术等[17]。总之,贝叶斯网在精准农业中必将具有良好的发展前景。

4.2.3灰色系统理论。灰色系统理论由我国学者邓聚龙教授于1982年提出,其研究对象是“部分信息已知、部分信息未知”的“小样本”、“贫信息”不确定性系统,通过对“部分”已知信息的生成、开发实现对现实世界的确切描述和认识。由于农业系统具有复杂性,对于农业生产者来说,信息是残缺不全的,内部特征“若明若暗”。因此,农业是一个典型的灰系统,农业系统和灰色系统理论具有天然的联系。与概率论相比,在某些场合,灰色系统理论在处理农业不确定性信息方面更具有优势和独到性。这是因为:首先,在农业生产过程中,存在着大量不确定现象,要获取足够的数据,并使其具有典型的概率分布特征是相当困难的;其次,概率统计方法要求试验设计复杂,且基本假定过于严格,而实际很难办到。灰系统理论的主要功能有关联分析、聚类、预测、评判等。可用于产量影响因素分析、品种评价、病虫害预测等。

4.3精准农业智能决策系统精准农业决策需求的实现,需要智能决策系统的开发,而智能决策系统的开发依赖于大量数据的获取,三者之间的关系见图3。这是一个具有沙漏计时器形状的技术体系,在该体系中,智能决策系统处于核心地位(信息处理层),它对下要处理各种多源、异构数据(信息获取层),对上要解决各种需求。由于农业生产的复杂性,数据获取相对困难,大部分知识都是以经验的形式存在于人的头脑中,因此,早期的智能决策系统主要是知识驱动的,以农业专家系统的开发和应用为主要标志,侧重于软件的实现,这一阶段可称为智能农业阶段。随着3S技术的发展,采集和获取大量属性或空间数据成为可能,因此,后期的智能决策系统主要是数据驱动的,以3S技术的开发和应用为主要标志,侧重于软硬件的结合,这一阶段可称为精准农业阶段。当前的农业智能决策系统侧重于数据驱动和知识驱动的集成。在数据量丰富的场合主要采用采用数据驱动模型,在知识量丰富的场合主要采用知识驱动模型。智能决策系统的发展趋势主要有3个方面:一是集成性,如集成GIS的空间决策支持系统[18-20];二是分布式,如面向服务的分布式精准农业信息平台[21];三是网络化,如基于网络的作物品种选择信息系统[22].

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作为一名经常在乡村一线摸爬滚打的农业技术干部，我经常深入本单位包保的四个精准扶贫联系村，帮第一书记出谋划策，和自己的联系户对接，有时还应邀为其它贫困村提供培训与技术指导。通过多次深入调研，与第一书记及乡村干部、贫困农户交流座谈，就如何当好扶贫第一书记谈一些粗鄙之见。

首先要查实情，这是搞好扶贫工作的基础。查实情就必须深入千家万户、深入田间地头，和广大的基层干部群众融为一体，要跑遍全村，把当地的自然环境、人口状况、土地资源、主要产业、区位优势、贫困人数、致贫原因、群众诉求、干部想法等基本情况都摸清楚。这项工作看似简单，其实需要花费大量的时间与精力，要多跑、多问、多记、多思，没有捷径可走，只能脚踏实地。只有在深入调查研究、掌握丰富详实的第一手资料的基础上，才能避免偏听偏信、以偏概全，或者靠“拍脑袋”草率做出决定，才能使后面的决策与措施更加紧贴实际、思路清晰、精准科学。2011年，我参加湖北省组织的“入万户”活动，在鄂西北某偏远山村驻点整整一个月。在此期间，我看到了一些过去坐在办公室里，或者“蜻蜓点水”式调研怎么也想不到的问题，听到了不少来自基层群众的真知灼见。一些情况和问题，只有当脚踏实地，亲眼见到、亲耳听到、亲手做到，才从心底里感到震撼、才更有切身体会。一个月的驻村生活，让我对山区的“三农”情况有了一次更为全面深入的了解，感到收获颇丰、受益匪浅。虽然“入万户”并没有为当地农民解决多少困难，但却查清了农村当时存在的很多突出问题，如库塘堰渠常年失修影响农业生产，乡村环境污染影响农民生活，农村人口老龄化、空壳化导致种田后继无人等，这些问题汇总梳理后，为上级制定下一步农村政策、加大帮扶力度提供了重要决策参考。

其次要出实招，这是抓好精准扶贫工作的关键。出实招，就是要决策科学，将扶贫的规划与措施都抓到“点子”上，把宝贵的精准扶贫资金用到“刀刃”上，把扶贫工作真正做到百姓的“心坎”里。山区农村情况千差万别，每个农户的情况更是大不一样，扶贫工作要求一户一策、精准施策，说到容易，但要真正做到却非常困难。首先要熟悉情况，即“查实情”要下真功夫，要真正沉在“下面”而不是浮在表面；其次还要有丰富的专业知识与技能，以及解决农村实际问题的能力和方法，尤其是要懂得一些对农业发展、农民增收有重要帮助的种养殖业方面知识和技能。很多贫困村第一书记，都是从各机关单位或企业抽调，对农村到底应该种什么、养什么，怎么种，怎么养，最后怎么加工、怎么销售并不十分清楚，这就很容易导致一些地方在扶贫时不是出“实招”，而是搞“花架子”，把大量资金投向能立竿见影、易于实施、容易出彩的地方，或者上面要求发展什么就发展什么、政策扶持什么就发展什么、别人发展什么就发展什么，不是因地制宜、因人而异，而是盲目跟风、人云亦云，最终群众的一些实际困难并未得到真正解决，尤其是产业没有真正发展起来。如果农民的增收来源没有解决好，贫困地区、贫困农户就不能实现真正意义上的“脱贫”。第一书记不可能都是农业专家，即使是农业专家也不可能对当地需要发展的农业产业样样精通，怎样才能做到“出实招”呢？这就需要第一书记们放下架子，甘当“学生”，设法邀请一些专家实地考察，多向专家虚心求教，必要时还要请专家参与规划，并在规划实施过程中做现场培训与技术指导，确保目标正确、规划科学，有的放矢、不打乱仗。我在帮助几个贫困村做农业产业规划与指导时，就发现一些地方的精准扶贫急功近利、好大喜功，产业趋同、产品相似等问题比较严重，极有可能导致一些农产品出现新一轮价格下滑。因此，在扶贫规划上，一定要立足实际，请“专业人”做“专业事”，只有这样，才能把扶贫招数做“实”，做得恰到好处。

其三要办实事，这是抓好精准扶贫工作的核心。无论梦想多么美好、规划多么科学，必须要有人将其落到实处。这就需要第一书记们既要善于谋事，又要善于做事，规划一旦确定，就脚踏实地去做。有的地方花费不少精力做了规划，有的甚至专门请专家帮助规划，但做好的规划却一直留在纸上、挂在墙上，或者只拿来作为展示的资本，并没有按照规划的内容与要求扎扎实实一步步推进。有的第一书记没有把工作重点放在抓大事、要事和推进产业建设、解决实际问题上，而是把大把的时间与精力都耗费在一些琐碎的事务上，对务虚的事情抓得很紧，表面上看扶贫工作做得漂亮，但真正的实事却没有办成几件。要办实事，要学会“弹钢琴”的工作方法，要善于处理好主要工作与一般性工作之间的关系，既要牢牢抓住重点，将主要的时间与精力放在主要工作上，又要兼顾好其它工作。要搞好与所在村干部群众的协调与配合，充分调动广大干部群众，尤其是村主职干部工作的积极性与主动性，将琐碎的事招怨ぷ鹘桓更加合适的人去做，或大家齐心协力高效率共同完成，这样才能腾出时间与精力抓真正需要自己去解决的实际问题。要按照事情的轻重缓急或农时季节，安排好规划确定的每一件实事的推进时间与步骤，有条不紊地加以推进，不能事事操之过急，为赶进度乱兵上阵、胡子眉毛一把抓。

其四要讲实效，这是抓精准扶贫工作的最终目的。精准扶贫工作做得好不好，要靠实际效果来说话，要看当地老百姓的真实评价。要将精准扶贫工作抓出成效，仅有深入细致的调查研究、有科学合理的脱贫规划、有脚踏实地地办事作风还不行，还要有较强的执行力。要把“好事”真正办“好”，既要为当地干一些任期内能够见到实效的事情，还要因地制宜培育见效虽慢但适合当地发展、市场前景看好的产业，同时对贫困农民进行知识与技能培训，增强其自我“造血”发展能力，帮贫困村建立起增收脱贫的长效机制，为村里留下几件打基础、管长远，经得住时间考验、经得起群众评说的“业绩”。与此同时，要进一步完善对精准脱贫工作成效的考评机制，避免一些贫困村第一书记为了早日实现脱贫，在数字上想办法，在宣传上做文章，在应付检查上下功夫，弄虚作假搞“数字脱贫”。

篇10

关键词物联网；现代农业；应用

中图分类号F323.3文献标识码A文章编号 1007-5739（2013）12-0329-02

ResearchonApplicationofInternetofThingsTechnologyinModernAgriculture

YU Shuang-jie

（Yangling Jinghua Agricultural Science and Technology Inverstment Services Co.，Ltd.，Yangling Shaanxi 712100）

AbstractThe internet of things technology was regarded as the third world technology innovation in the world information technology industries after computer and internet，which had become a necessary trend of the world information network development. The concept and the system architecture of the internet of things technology were explained.Its application in modern agriculture was introduced，so as to promote the development of modern agricultural technology.

Key wordsthe internet of things；modern agriculture；application

近年来，我国农业现代化发展速度加快，农业机械化、信息化和网络化的农业发展能力有了显著的增强，要进一步加快农业的现代化进程就要结合物联网技术，实现农业生产的高度信息化、智能化以及网络化。物联网技术结合现代农业科技可以实现农产品的智能化培育，更好地保障农产品的质量安全，方便快捷地追溯农产品以及农业生产信息等。农业作为民生的基础国家产业，其现代化发展的程度直接关系到一个国家发展的强弱。物联网技术在农业生产和科研中的引入与实际应用，为农业现代化发展提供了可行的技术支持。现代农业的物联网技术可以改变粗放的农业经营管理方式，提高农产品质量，加强农业信息监测等方面[1-2]。该文对物联网技术在现代化农业发展领域的应用进行深入的分析，论述其可行性以及在我国农业现代化建设中的应用前景。

1物联网的概念及体系结构

1.1物理网的概念及体系结构

物联网本身是针对特定管理对象的“有限网络”，是以实现控制和管理为目的，通过传感、识别器和网络将管理对象连接起来，实现信息感知、识别、情报处理、态势判断和决策执行等智能化的管理和控制[3]。2009年，在无锡市发表的“感知中国”的重要讲话为我国物联网开发研究做出方向性指导，物联网基础被列为国家五大新兴战略性产业之一。物联网技术即是将物品通过信息传感设备（射频识别装置、基于光声电磁的传感器、3S技术、激光扫描器等）与物联网相结合，实现数据采集、融合、处理，并通过操作终端，实现智能化识别和管理的科学技术。其技术的简单含义便是“物物相连的互联网”，其核心仍然是互联网，借由互联网的技术基础得以延伸和扩展，其独特性在于其用户延伸和扩展到任何物体与物体之间进行信息交换和通信。物联网技术是在已经发展起来的传感、识别、接入网、通讯网、互联网、智能控制系统等技术基础上的信息集成、发展和全面提升。

1.2物联网的体系结构

物联网主要分为3个层次：第1层次为传感器网络，包括RFID（radio frequency identification）、条形码、传感器等设备在内的传感器网络，其作用是实现信息的感知、识别、筛选和采集；第2层次为信息传输网络，即信息通道，以实现远（近）距离信息的传输与共享；第3层次为信息应用网络，其主要作用是通过数据的处理和反馈来提供人们所需的各种信息服务。物联网的3个层次使得其可以实现整个网络系统的信息感知，方便、快捷的信息传递以及有效的系统智能反馈处理。其系统结构如图1所示。

2物联网技术在现代农业中的实际应用

物联网技术在农业和农村信息化领域有广泛的实际应用，如智能化信息管理系统、远程生产监控和遥感系统、食品的安全追溯系统等。通过物联网的数据采集系统和信息存储系统可以分析总结出植物生长对外界温度、湿度、光照度、土壤肥沃度等的需求规律和数值范围，实现农产品生产的精准科学控制；通过智能分析和实时控制系统，能够准确地把握植物生长对环境因素各项指标的要求，并作出相应的调整，以达到产量的增加和质量的提高等。

2.1物联网在精准农业中的应用

中国在精准农业方面已经取得了较高的水平，并广泛地应用于生产实践。精准农业技术是一种以信息为基础的农业管理系统，其利用传感器以及监测技术来获得土地的必要数据，根据影响农作物生长的环境因素之前的相互作用关系，做出合理的管理措施，对作物的投入和作业进行量化控制。物联网技术在精准农业上的具体应用途径为：应用地理信息系统将作物生长信息进行资料采集，制成具有时效性和可操作性的田间管理信息系统，在此基础上通过全球定位系统、遥感技术以及计算机网络控制系统，按照作物生长的具体条件，对资源的投入量进行量化控制，达到减少投入成本、提高单位产量、保护农业资源和维护农村环境质量的目的[4]。我国在国家精准农业研究示范基地进行了一系列农业定量遥感试验。结果表明：示范区的农作物产量相对提高15%~20%，经济效益提高10%，设施成本降低10%，经济效益提高18%。精准农业在中国的发展可以采用以下2种模式：一是充分利用地理信息系统，将农作物的生长决定因素（土壤类型、质地、pH值、有机质含量、地下水分布等）信息输入系统数据库，并构建接收各种定位动态数据的接口，实现农作物的定位定量施肥灌溉，以地理信息系统为基础，操作的农业高度集约化农区；二是将信息技术与现有农业机械设施相结合，将定位、定量灌溉、施肥、施药等生产密切结合，制定一套行之有效的精准农业生产技术，推动农业的现代化进程。

2.2物联网在食品安全追溯中的实际应用

在食品安全控制和追溯中引入物联网技术可以加大对农副产品从生产到流通整个流程的监管，降低食品安全隐患。2009年“金卡猪”正式出现在市场上，市民购买贴有“电子身份证”的猪肉时更放心。所谓的“金卡猪”便是利用物联网技术采用RFID电子标签对生猪的饲养、防疫灭菌、产品加工、食品流通等各个环节实行全面的信息监控，将每头猪的信息都储存在芯片中，制成电子耳标和体标。市民在购买猪肉时，只需要通过销售店中的电子读写器扫描条形码，便能查出猪肉的生产厂家、屠宰时间、检疫时间、饲养场环境等详细信息，从而建立“从农场到餐桌”的食品供应链跟踪和可追溯系统，达到科学的全程化饲养监控、安全生产监控、市场化可追溯的高质量、高水平、高效益的生产目标。实践应用方面，国家农业信息化工程技术中心应用安全溯源系统，条码生成与打印以国际通用的EAN/UCC为编码基础，用户只需填入相关产地、地块等信息，即可自动生成条码并打印出来。2006年中国水产业推出鱼类产品智能防伪卡，实现水产品的全程质量跟踪管理[5]。2009年10月，江苏大闸蟹利用RFID信息追溯系统实现其产品的质量可追踪性、食品安全性以及食品质量的可验证保证系统。

2.3物联网在农业信息监测中的应用

信息除在精准农业中监测农作物的害虫、土壤的酸碱度和施肥状况等外，还包括从种子选择到病虫害防治，从幼苗培育到收割入库等方面。信息监测范围涵盖广义农业的各个方面，包括畜牧业、农副产品加工业及渔业等[6]。

3结语

物联网是全球未来四大技术产业之一，农业物联网技术的应用是现代农业发展的需要，也是衡量一个国家未来农业发展水平的一个重要标志。物联网技术结合现代农业生产能有效地提高农产品的产量和质量，为农民创造更好的经济效益，实现农业生产的科学化、精准化、智能化、机械化和规范化。

4参考文献

[1] 马兴，王巍，韩洁，等.以物联网技术加快实现农业现代化[J].山西农业科学，2011，39（4）：376-378.

[2] 文黎明，龙亚兰.物联网在农业上的应用[J].现代农业科技，2010（15）：54，56.

[3] 潘明，钟锋.物联网在现代农业上的应用研究[J].现代农业装备，2011（7）：55-57.

[4] 李炳坤.加入世贸组织与农业发展对策[J].中国农村经济，2002（1）：14-20.

[5] 朱晓姝.物联网技术在现代农业信息化中的应用研究――以广西玉林市为例[J].沈阳师范大学学报：自然科学版，2010，28（3）：391-393.

[6] 杨玉建.农业物联网综合应用模式初探――以向阳坡生态园区为例[J].山东农业科学，2013（3）：17-20.