作物智能化发展

作物生产智能化研究进展内容•1、背景•2、作物生产智能化技术•（1）、智能化栽培技术•（2）、智能化耕作技术•（3）、智能化喷灌技术•（4）、智能化收获技术•3、作物生产智能化的优点•4、智能化研究给我国农业发展的启发1、背景•农业机械化使农业生产的效率得到了很大的提高，并且使农业生产成本下降、用工减少，但制约农业生产的一些难题至今尚未解决。•主要原因有：•①机械本身固有的局限性，如机械无法辨别气味、颜色等。•②所有的农业机械都是为在特定条件下从事某项工作而设计的，因此适应性差。•为了解决这些问题，近年来，电子技术和自动化技术被大量用于农业和农业机械领域。智能技术在农业上应用的日益广泛，为农业的进一步发展奠定了基础，同时也给人们提供了许多新的研究方向。2、作物生产智能化技术•现代农业智能化包含了在育种育苗、植物栽种管理、土壤及环境管理、农业科技设施等多个方面实施程序化和计算机软件的参与。•作物生产智能化已逐渐渗透到农业生产的各个方面，下面依次简述智能化栽培技术，智能化耕作技术，智能化喷灌技术和智能化收获技术。（1）智能化栽培技术•作物智能栽培学就是将系统分析原理和信息技术应用于作物栽培学研究，着重以作物栽培智能决策支持系统来指导作物生产管理，是一门以计算机技术与传统的作物栽培学相结合的新兴的交叉学科。•其核心和基础的研究内容是作物生长系统的计算机模拟模型及智能化决策支持系统，关键是将生长模型的预测功能、专家系统的推理决策功能、资源环境系统的信息管理功能相融合，对不同环境下的作物生长状况作出实时预测并提供优化管理决策，实现作物生产的高产、高效、优质、持续发展。•在我国的南北方芽苗菜十分火热，但是传统的芽苗菜生产方法是靠人为的经验判断湿度够不够，所以不能准确的控制其湿度，而导致湿度的忽高忽低，容易造成细菌真菌的滋生，并且生产效率低。•芽苗菜智能化生产通过环控设备与控制计算机系统来实现，具有产量高、周期短，效益高，节约劳动力并且清洁干净等优点。（2）智能化耕作技术•优点:采用高度自动化和智能化的作业机械不仅具有操作舒适性和安全性,而且能提高工作效率,保证作业质量,降低生产成本。各种传感技术、遥感技术及电子和计算机技术在农机上的应用,为拖拉机的自动化和智能化提供了技术支持和保障。因此,自动化、智能化是未来拖拉机尤其是大中型拖拉机发展的必然趋势。•美国东伦敦综合技术学院土地管理系研制成功一种激光拖拉机，利用激光计算机导航装置，不仅能够准确无误地测定其所在位置及运行方向,使误差不超过25厘米，而且能够根据送入农场计算机中心的电子图表，查出该处土地的湿度、化学成分、排水沟位置和其它一些特点，准确计算出最佳种植方案，所需种子、肥料和农药数量等。并且一人在室内荧屏前可操纵多台激光拖拉机进行耕作，耕作速度快，且可减少种子、化肥和农药消耗，节约生产成本50%，提高作物产量20%。•英国开发的带有电子监测系统(EMS)的拖拉机具有故障诊断和工作状态液晶显示功能,EMS可严密地控制机器各主要功能的变化,可以控制耕作以及播种的宽度、深度等。（3）智能化喷灌技术•智能化喷灌技术在农业中的应用,不仅可以提高生产效率,还可以节约成本,降低污染,是智能化农业机械的重要组成部分。•美国内布拉斯加州的瓦尔蒙特工业股份有限公司和ARS公司开发出一种能实现农田自动灌溉的红外湿度计,安装在环绕着一片农田的灌溉系统上后,每6s可读取1次植物叶面湿度。当植物需水时,它会通过计算机发出灌溉指令,及时向农田灌水。•德国Dammer推出一种能识别莠草的喷雾器。它在田野移动时,能借助专门的电子传感器来区分庄稼和杂草,当发现只有莠草时,才喷出除莠剂,可以节省除莠剂24.6%,从而减轻了对环境的污染。（4）智能化收获技术•智能收获机械包含水果采摘机器人、粮食收割机械等。•采摘机器人由机械手、末端执行器、移动机构、机器视觉系统以及控制系统等构成。机械手的结构形式和自由度直接影响采摘机器人智能控制的复杂性、作业的灵活性和精度。移动机构的自主导航和机器视觉系统解决采摘机器人的自主行走和目标定位,是整个机器人系统的核心和关键。•美国学者Schertz和Brown于1968年首先提出应用机器人技术进行果蔬的收获,1983年第一台西红柿采摘机器人在美国诞生。•之后，法国科学家开发的摘苹果机器人，能辨别出苹果是否成熟，摘一只苹果仅需6秒，比人工节省一半时间。•还有美国一家公司发明一种采蘑菇机器人，可按的蘑菇伞最小直径进行采摘，平均每6秒钟采摘一个蘑菇，还不会使蘑菇受损。•智能收获机械能够节约人力,具有胜任危、难、险、单调、繁琐的工作等优点,主要应用于田间作业、园林生产和在线分级,潜在应用包括果蔬的采摘、林木的修剪等,具有广泛的应用前途。在保证良好性能的前提下,应向高效、大型、大功率、大割幅、大喂入量和高速发展。•日本研制了自动控制半喂入联合收割机。其车速自动控制装置可以利用发动机的转速检测行进速度、收割状态,通过变速机构,实现车速的自动控制,当喂入脱粒室的量过大时,车速会自动变慢。作物喂入深度全自动调节机构,可以保证作物穗部在脱粒室内的合理长度,可减轻脱粒负荷和脱粒损失。•国内研制方面,石家庄试验成功了装着“天眼”、“触角”和“心脏”的智能化收割机,“天眼”就是全球定位系统，“触角”由速度传感器、割台传感器和冲量传感器组成,“心脏”是被安装在驾驶室内带屏幕的主控单元。在收割过程中,土地的土壤质地、肥力、产量、杂草病虫害、经纬度等信息,通过装在该收割机上的这些先进技术设备传到远方的控制中心进行分析,科研人员就可据此对农业生产进行决策。•作物生产的智能化不仅仅只是这四种技术，随着计算机及信息技术的发展，智能化已经渗透于农业生产的各个方面。例如：智能化温室技术，智能化除草技术等，同时一些智能化放牧机械，智能化施药机械已经在欧美等国家开始应用。3、智能化的优点•(1)智能化技术使传统机械无法作业的项目实现了机械化。•(2)智能化技术使农业机械的工作更加符合农艺要求。•(3)智能化技术研究使农业机动机器人有了重大突破。•(4)农业生产和农场的管理是智能化技术在农业上应用的又一重要领域。4、智能化研究给我国农业发展的启发•作物生产智能化在欧美等国家已经取得了很大的进展，但我国在这方面的研究还相当落后。而国外在农业智能化发展中所获得的成就也给我国农业发展指明了一条道路。•当前我国正处于社会经济发展的转型期，无论从生产效率还是从环境保护方面，农业生产智能化也定是我国农业发展的必由之路。•谢谢观赏！