农业自动化与信息化技术

农业自动化与信息化技术

AutomationandInformationinAgriculture罗玉成中国农业机械与信息融合技术1月农业自动化与信息化技术第1页农机系统控制复杂性、动态性、可靠性执行机构控制运动、方向、次序动力系统控制转速、马力、过载操作系统控制操向、调整、鲁棒机器状态监测检测、显示、报警、自动处理农业自动化与信息化技术第2页全球定位系统(GPS)是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制新一代空间卫星导航定位系统。其主要目标是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性导航服务，并用于情报搜集、核爆监测和应急通讯等一些军事目标，是美国独霸全球战略主要组成。经过20余年研究试验，耗资300亿美元，到1994年3月，全球覆盖率高达98%24颗GPS卫星星座己布设完成；中国北斗导航系统已经到达国际水平，已经应用于军事，工业，农业等当代化设备上。农业自动化与信息化技术第3页

这项技术能够用来引导飞机、船舶、车辆以及个人，安全、准确地沿着选定路线，按时抵达目标地。农业自动化与信息化技术第4页农业自动化与信息化技术第5页农业自动化与信息化技术第6页全球定位系统主要特点：(1)全天候；(2)全球覆盖；(3)三维定速定时高精度；(4)快速省时高效率：(5)应用广泛多功效。农业自动化与信息化技术第7页精准农业技术体系精准农业是当代信息技术、生物技术、工程技术等一系列高新技术最新成就基础上发展起来一个主要当代农业生产形式，其关键技术是地理信息系统、全球定位系统、遥感技术和计算机自动控制技术。精准农业系统是一个综合性很强复杂系统，是实现农业低耗、高效、优质、安全主要路径。农业自动化与信息化技术第8页农业自动化与信息化技术第9页三、GPS在精准农业中应用

利用GPS技术，配合遥感技术（RS）和地理信息系统（GIS），能够做到监测农作物产量分布、土壤成份和性质分布、做到合理施肥、播种和喷洒农药，节约费用、降低成本、到达增加产量提升效益目标。农业自动化与信息化技术第10页GPS与精准施肥

GPS为控制施肥提供空间定位和导航支持，基于GPS变量施肥技术能依据不一样地域、不一样土壤类型、土壤中各种养分盈亏情况、作物类别和产量水平，将微量元素与有机肥加以科学配方，做到有目标地科学施肥。农业自动化与信息化技术第11页农业自动化与信息化技术第12页GPS与精准浇灌准确浇灌既能满足作物生长过程中对灌水时间、灌水量、灌水位置、灌水成份准确要求，又能按照田间每个操作单元详细条件，精细准确地调整农业用水管理办法，最大程度地提升水利用效率和利用率。在田间利用GPS土地参数采样器采集植物生长环境参数，如土壤湿度、地温等，经过GPS中心控制基站利用教授系统进行植物分析，能够调控植物生长环境，准确凋控节水浇灌系统。农业自动化与信息化技术第13页农业自动化与信息化技术第14页GPS与精准喷药利用GPS监测病虫草害是预测预报新伎俩，经过GPS系统连接高质量视频摄像系统拍摄分析图像，能够搜集原始数据，监测大田作物，得出田间病虫草害分布大小位置，并能够经过逐次拍摄确认害虫迁飞路线、种群数量和为害程度，以及病虫草害发展方向及流行趋势。农业自动化与信息化技术第15页

如要对大面积农田集中进行喷药，则可选择装有差分GPS(DGPS)飞机。DGPS航空导航系统能够引导飞机从机场直接前往作业区，在已设计航线和高度飞行喷洒药品，若飞机加满药品再次返回作业区时，系统还能让飞机抵达上次药品喷洒停顿时准确地点，方便确保既无重复喷洒又无遗漏区域。

农业自动化与信息化技术第16页GPS与精准耕作

将GPS,GIS和精细农业、旱作节水农业相结合，开发精细农业和田间实时导航监控相结合地理信息管理系统，实现了田间车辆多目标监控;农业自动化与信息化技术第17页

建立农业机械装备数据库和查询系统，可方便地进行100各种农业机械装备数据查询、添加、删除、保留等操作;经过获取车辆实时信息，调取地图中信息，将田间动态车辆信息与农业机械装备相结合实现了信息可交互性、可扩展性和通用性。农业自动化与信息化技术第18页农业自动化与信息化技术第19页准确种子工程和准确播种工程有机结合，要求准确播种机含有播种均匀、精良播种、深浅一致，这么准确播种技术既可节约大量种子，又能使作物在田间取得最正确分布，从而提升作物对营养和太阳能利用率。而利用准确收获机械不但能够做到颗粒归仓，同时也能依据一定标准，准确分级。农业自动化与信息化技术第20页插秧机市场

年：水稻种植机械化水平要到达45％。全国插秧机保有量需到达100万台以上，近期每年平均新增6-8万台，产品及配件总销售额预计到达150亿元。若种植机械化水平到达70％，插秧机市场产品及配件总销售额预计到达300亿元。农业自动化与信息化技术第21页农业机械导航及自动作业系统”是由中国工程院罗锡文院士与福田雷沃重工共同研发。该系统基于在欧美自动导航技术基础上，结合国内农业生产详细情况，采取三维技术优化设计，集全球卫星定位、GPS自动导航、电控液压自动转向、作业机具自动升降、油门开度自动调整和紧急遥控熄火等多项自动化功效为一体，直线导航跟踪精度小于5厘米，自动对行精度小于10厘米，转向轮偏角控制精度小于1度，实现了拖拉机自动控制精密播种、施肥、起垄、施药等作业，大大提升了拖拉机作业标准化，从而实现了精准作业。罗锡文表示，这是我国首次真正在大田测试应用农机导航及作业自动系统，表达了中国当代农业机械信息化、智能化、自动化水平。在今后实际生产应用中，还将继续提升智能化程度，真正能够实现无人驾驶。批量生产后，在确保质量和性能前提下，价格最少比美国廉价1/3。当前，这套农机导航及自动作业系统经过屡次测试显示，自动导航精度为5厘米，靠近国际先进水平中国工程院院长周济院士高度赞扬“农业机械导航及自动作业”从理论到实践成功转化，并伴随中国“北斗卫星导航系统”网络不停发展完善，能够大幅降低成本，有利于农业机械导航及自动作业推广及应用。周济院士还充分必定了福田雷沃重工对中国农业当代化做出努力，并希望今后有更多产学研结合结果，促进国家农业当代化发展。据福田雷沃重工副总经理王玉荣介绍，农机导航及作业自动系统是自主研发结果，系统应用真正表达了智能化和自动化水平，利于精准作业，减轻了劳动强度，而且能够实现夜间连续作业，尤其是大地块，作用显著。农业自动化与信息化技术第22页经过Zigbee方式组建局部私域网，连接当地采集节点和控制节点；然后经过智能网桥GPRS连接功效，实现和广域网互联互通。第23页种植型客户处理方案农业自动化与信息化技术第23页农业自动化设备到了改革阶段美国，日本，荷兰，德国，英国，农业已经发展到2-3个农民种500-3000亩地地步，农业机械已经发展到无人驾驶地步；中国农业机械自动化发展必须有跃发展才能赶得上那些发达国家。我们这几年工业，电子业追赶给无人驾驶农业机械自动化打下了良好基础，相信我们用5-时间就能够追上及超越他们。农业自动化与信息化技术第24页农业自动化建设范围无人驾驶拖拉机，犁地，播种，插秧，施肥，除虫，收割，烘干，装袋，入库。无人自动浇灌系统，无人自动温湿度控制系统无人自动土壤分析系统建立农业智能数据库农业自动化与信息化技术第25页在强大国家机器支持下，建立科研机构，由其负担农机技术研发、判定及其应用。任何时候都要深深记住一点，科学技术永远是第一生产力。农业机械化要想不停发展、不停进步，不停地向机械化、自动化、智能化，一步步前进，就必须在先进科学技术推波助澜下，一步步向前发展，譬如：美国、日本等发达国家，哪一个不是在政府支持下建立科研机构、研发中心，投入大量人力、物力，用于科学技术研究，试验、判定，从而把研究结果一步步转化到生产实践中去，从而到达促进农业机械化发展目标农业自动化与信息化技术第26页温室喷灌、苗床设备农业自动化与信息化技术第27页当代温室控制系统农业自动化与信息化技术第28页农业自动化与信息化技术第29页农业自动化与信息化技术第30页农业自动化与信息化技术第31页8月7日，温家宝总理在无锡就“感知中国”谈话，掀起了传感网巨大浪潮。10月27日，工信部部长李毅中在《科技日报》撰文提出，开启”传感网络“研发应用，并将其上升到”战略性新兴产业“高度。11月3日，温家宝总理在人民大会堂向首都科技界发表“让科技引领中国可连续发展”文章，指出：要着力突破传感网、物联网关键技术。12月27日，温家宝总理在接收新华社记者采访时，再次把物联网提到”占领新型产业制高点，决定国家未来“高度。3月5日，温家宝工作汇报首次提及物联网：尤其指出要大力培育战略性新兴产业。要加紧物联网研发应用。4月9日，工业和信息化部部长李毅中出席年经贸形势汇报会时表示，要大力发展3G、物联网等新兴产业，同时，也要提升警觉，不能受制于人。政策大事记第32页农业自动化与信息化技术第32页主要技术内容农业自动化与信息化技术第33页关键步骤机械化技术需求深入扩大主要是粮食作物全程机械化技术和经济作物关键步骤机械化技术。在小麦基本实现全程机械化基础上,粮食机械化技术需求将主要表现在:水稻生产工厂化育秧技术、高速插秧技术、半喂入水稻联合收割技术,适应多个地域、不一样行距玉米联合收割技术。经济作物机械化技术需求主要集中在种植、管理和收获等关键步骤。如:棉花机械化播种或移栽、采摘,薯类、鳞茎类作物种植和收获机械,油料作物和糖类作物播种、收获机械化技术。农业自动化与信息化技术第34页黑龙江“北大仓”粮田万顷，喷洒农药飞机从低空擦过；江苏太湖之滨，当代化养殖基地，监控屏幕上，8个区域水质情况同时展现，水产医院及时诊治虾蟹病情；四川凉山，坝子里老水牛踯躅前行，赶牛小伙两腿淤泥……这是我国农业发展现实状况真实写照。先进与落后，集约与粗放，开放与闭塞，甚至幸福与煎熬，同时展现在乡村大地。你熟悉这么画面吗？农业自动化与信息化技术第35页农机作业自动监控复杂性、动态性、可靠性作业工况监控速度、温度、负荷、作业量作业质量监测精度、损失、重漏动力能耗监测输出、燃油、电耗作业效率监测幅宽、处理量安全失效监控发动机、工作部件、易损、润滑、防护部位农业自动化与信息化技术第36页农机系统控制复杂性、动态性、可靠性执行机构控制运动、方向、次序动力系统控制转速、马力、过载操作系统控制操向、调整、鲁棒机器状态监测检测、显示、报警、自动处理农业自动化与信息化技术第37页设施环境系统监控集约化、高度依赖人工气候、敏感环境参数监测温湿度、气体浓度、养分环境调控光、温、水、气、肥生产系统控制栽植、管理、摘收、饲喂、废弃物处理农业自动化与信息化技术第38页二、农业生产过程自动化

自动化机器或装置在无人干预情况下按要求程序或指令自动进行操作或控制过程，其目标是“稳，准，快”。生产过程自动化生产系统自动化智能化---农业机器人技术农业自动化与信息化技术第39页农业自动化与信息化技术第40页三、农业信息技术信息技术相关数据与信息应用技术。其内容包含：数据与信息采集、表示、处理、安全、传输、交换、显现、管理、组织、存放、检索等。农业信息技术农村信息化农业自动化与信息化技术第41页四、精细农业系统集成

机械化、自动化、智能化、信息化空间信息空间定位与自动行驶实时变量作业农业自动化与信息化技术第42页农业自动化与信息化技术第43页农业自动化与信息化技术第44页农业自动化与信息化技术第45页无人系统AutonomousSystems智能系统IntelligentSystems辅助驾驶Operator-Assist+x+2x农机驾驶系统发展辅助转向TurningAssistance多机组协同Multi-vehiclecooperation统计-重放Record-Playback远程操纵系统Tele-operatedSystems功效扩展HumanFunctionAugmentation全自动导航FullyAutonomous准确导向PrecisionGuidance非接触式作物探测Non-ContactCropDetection对行系统SwathTrackingSystems农业自动化与信息化技术第46页PurposeProvidetheoperatorwithguidancecuesformanualsteeringofthevehicleComponentsLocalizationsensorGPSVehicleControllerPrecisionfarmingsystemforcropyieldmappingwithintegrateduser-interfaceStand-alonesystemforguidancefunctionUser-InterfaceforPositionControlGraphicalDisplayAudibleTonesLightBars平行跟踪ParallelTrackingSystems农业自动化与信息化技术第47页动态精度DynamicAccuracy农业自动化与信息化技术第48页农机导航行走速度犁地：旋耕:2-7km/hr凿式犁:5-10km/hr割草:5-10km/hr喷雾:3-7km/hr施肥施药:5-11km/hr操向精度普通精度:12-40cm

(适合耕地)很好精度:4-12cm

(适合施肥施药)高精度:2-4cm

(适合播种、中耕、收获)农业自动化与信息化技术第49页自动驾驶定位系统平行跟踪辅助操纵基于GPS基于传感自动导航农业自动化与信息化技术第50页准确农业技术系统关系图计算机控制器GPSGISRSS实时传感器变量执行设备农业自动化与信息化技术第51页面向地方农村经济发展，多学科团体协力推进

无线传感器网络应用农业自动化与信息化技术第52页广域、自组织、高可靠性、节能短程通信与远程通信相结合：Zigbee,Bluetooth,WirelessLAN,GSM->GPRS->3G固定终端与移动终端相结合：点与面基于GPRS大田监测系统、基于TD-SCDMA农情监测及灾害预警系统、基于GPRS设施农业管理系统

无线传感器网络应用农业自动化与信息化技术第53页电化学离子敏传感器：土壤N、P、K,重金属含量快速检测...生物传感器：禽流感快速检测、高致性细菌…气敏传感器：食品品质、气体污染、排放监测…生物传感器

各种先进农用传感器农业自动化与信息化技术第54页作物苗情传感器研究开发作物长势诊疗仪作物冠层信息获取装置重点试验室研究进展：

各种先进农用传感器农业自动化与信息化技术第55页

各种先进农用传感器土壤传感器研究开发机载式农田土壤水分/压实/电导率测量装置便携式电导率测量仪机载式土壤电导率测量装置有线、无线分体式太阳能供电无线传感器农业自动化与信息化技术第56页可靠传递智能处理全方面感知利用云计算，含糊识别等各种智能计算技术，对海量数据和信息进行分析和处理，对物体实施智能化控制农业自动化与信息化技术第57页机器