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智能化農(nóng)業(yè)機械裝備技術(shù)解析

1.“精確農(nóng)業(yè)”中新一代農(nóng)業(yè)機械裝備技術(shù)的研究與開發(fā)，與基于信息技術(shù)的作物生產(chǎn)管理決策支持系統(tǒng)的研究發(fā)展等，都是近六七年來“精確農(nóng)業(yè)”技術(shù)得以進人日益廣泛試驗實踐的重要條件。如今，支持“精確農(nóng)業(yè)”的若干重要農(nóng)業(yè)機械，如帶產(chǎn)量圖自動生成的用于小麥、玉米和大豆收獲的谷物聯(lián)合收割機，實施變量處方農(nóng)作的谷物精密播種機、施肥機、施藥機和灌溉設(shè)備，在國外都已有若干類型的商品化產(chǎn)品，但需繼續(xù)得到完善并擴大到更多的農(nóng)機作業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域。近幾年來，若干發(fā)達(dá)國家已開始了對棉花、甜菜、土豆、水稻、甘蔗、牧草和水果等收獲機械產(chǎn)量計量傳感器的研究，在精確農(nóng)業(yè)國際會議和重要刊物上已報道了有關(guān)試驗研究成果，研究樣機已進入試驗應(yīng)用?！熬_農(nóng)業(yè)”應(yīng)用實踐可根據(jù)不同國家、不同地區(qū)的社會、經(jīng)濟條件，圍繞提高生產(chǎn)、節(jié)本增效和保護環(huán)境的目標(biāo)，采用不同的技術(shù)組裝方式，逐步提高作物生產(chǎn)管理的科學(xué)化與精細(xì)化水平。其中，建立一個完整的精確農(nóng)業(yè)技術(shù)體系，需要有多種技術(shù)知識和先進技術(shù)裝備的集成支持，這為農(nóng)業(yè)機械工程師提供了進行技術(shù)創(chuàng)新的機遇。研究適于不同國家的農(nóng)業(yè)機械裝備、種植特點，適于不同作物和更為精確的上述各環(huán)節(jié)的智能化技術(shù)，仍然是農(nóng)業(yè)機械工程師面臨的挑戰(zhàn)。“精確農(nóng)業(yè)”的示范試驗研究已成為應(yīng)用信息高新技術(shù)實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械技術(shù)創(chuàng)新的重要切入點。以下若干課題可以作為推動農(nóng)業(yè)機械裝備創(chuàng)新的優(yōu)先領(lǐng)域。

（1）GPS、GIS在農(nóng)業(yè)機械田間導(dǎo)航、作業(yè)面積計量、引導(dǎo)定位作業(yè)和空間數(shù)據(jù)定位采樣中的應(yīng)用及軟件開發(fā)研究。

（2）用于與作物收獲機械配套的產(chǎn)量傳感技術(shù)與帶產(chǎn)量圖自動生成系統(tǒng)軟件的開發(fā)研究。

（3）實施定位處方農(nóng)作和控制的施肥、施藥、澆水、精播和栽植的移動作業(yè)機械的研究。

（4）自走式農(nóng)田土壤、病蟲草害和作物苗情定位信息采集機械裝備的開發(fā)研究。

（5）大中型拖拉機和自走型農(nóng)業(yè)機械智能化技術(shù)狀態(tài)實時診斷、監(jiān)控與顯示裝置的開發(fā)研究。

（6）農(nóng)機作業(yè)信息高效處理、存儲、傳輸、通信技術(shù)及其總線與接口的標(biāo)準(zhǔn)化。

（7）GPS、GIS有關(guān)技術(shù)國產(chǎn)化、產(chǎn)業(yè)化和用于支持農(nóng)業(yè)機械社會化服務(wù)的規(guī)劃、組織、調(diào)度與輔助管理決策支持系統(tǒng)的研究。

（8）采用上述智能化聯(lián)合收割機支持“易地收割”，實施機群科學(xué)調(diào)度與管理的技術(shù)經(jīng)濟效果研究，以及在引進技術(shù)消化吸收基礎(chǔ)上加快國產(chǎn)聯(lián)合收割機的智能化裝備技術(shù)的自主開發(fā)。

（9）研究試驗帶GPS接收機的智能化節(jié)水灌溉機械、植保機械和播種機械，盡快形成國產(chǎn)化的自主產(chǎn)品，為農(nóng)機社會化服務(wù)體系提供新一代技術(shù)裝備。

2.“精確農(nóng)業(yè)”中急需研究的科技問題。由于作物生產(chǎn)受到眾多因素的綜合影響，當(dāng)今作物生產(chǎn)的精細(xì)管理還是以對小區(qū)產(chǎn)量分布特征信息的分析為基礎(chǔ)來制定處方管理決策。作物產(chǎn)量是許多自然環(huán)境因素和種植管理水平綜合影響的結(jié)果，因而獲取農(nóng)田小區(qū)作物產(chǎn)量及其空間分布的差異性信息是實踐精確農(nóng)業(yè)的關(guān)鍵。有了收獲機械產(chǎn)量計量設(shè)備和小區(qū)產(chǎn)量分布圖生成系統(tǒng)，農(nóng)戶既可以根據(jù)自己的經(jīng)驗知識，分析產(chǎn)出和小區(qū)產(chǎn)量差異的原因，選擇經(jīng)濟適用的對策，在現(xiàn)實可行條件下采取適當(dāng)措施實施調(diào)控。也可以根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟發(fā)展的條件，利用先進的科技手段或智能化變量處方，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械生產(chǎn)過程的自動調(diào)控。研究“精確農(nóng)業(yè)”體系中的產(chǎn)量實時計量和產(chǎn)量圖自動生成技術(shù)，需要解決如下的科學(xué)技術(shù)問題。

（1）流量傳感器的計量精度、穩(wěn)定性、通用性和標(biāo)定簡便性的進一步改善。

（2）產(chǎn)量計量中同時獲得收獲產(chǎn)品的含水量、收獲機的實際割幅和前進速度信息。

（3）生成產(chǎn)量分布圖技術(shù)及其需要的空間分辨率不大于收獲機械工作幅寬的DGPS定位系統(tǒng)。

（4）針對不同收獲機械建立谷物由割臺至流量測量點的谷物運移過程模型，以校正產(chǎn)量分布信息的動態(tài)誤差。

（5）研究采集的定位數(shù)據(jù)和產(chǎn)量數(shù)據(jù)編碼格式與快速存儲傳輸方式。這些數(shù)據(jù)通常都是存儲在軟盤或智能卡中，能一次存儲至少一個作業(yè)班內(nèi)的全部數(shù)據(jù)，然后再傳入PC機進行處理和生成產(chǎn)量分布圖。

（6）開發(fā)基于PC機和掌上電腦的、能進行產(chǎn)量分布圖生成的軟件，含文件結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、誤差校正、數(shù)據(jù)圖形化和顯示方式等。

谷物聯(lián)合收割機電子裝置，包括谷物產(chǎn)量自動計量和產(chǎn)量圖自動生成技術(shù)，是當(dāng)代農(nóng)機研究的一個重要方向，也應(yīng)是我國農(nóng)機裝備機電一體化、信息化研究的優(yōu)先發(fā)展方向之一。對于提高農(nóng)機作業(yè)信息化意識，促進作物生產(chǎn)科學(xué)管理，支持改善易地收獲和農(nóng)機社會化服務(wù)的科學(xué)技術(shù)水平，都有十分重要的現(xiàn)實意義和示范作用，應(yīng)是21世紀(jì)我國農(nóng)機技術(shù)創(chuàng)新的重要課題。

（牛曉）