精准农业特点
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精准农业特点范文第1篇
随着社会经济的快速发展和农业地位的提高，现代信息技术在精准农业中得到广泛应用。现代信息技术与农业技术的有机结合一方面可以提高农作物质量，另一方面可以减少化肥对农作物的污染，从而在改变农业生产方式的同时弥补精准农业发展的不足。
1精准农业技术体系
现代通信技术作为现代农业体系的重要组成部分，其在精准农业中的应用主要表现在农业物联网中的应用[1]。农业物联网的最大特点是可以借助计算机联动报警，其外在表现形式是利用传感器数据采集系统将视频、温度、土壤有机物等的数据进行采集，以计算机网络信息平台绘制数据的最大值和最小值，并分别绘制最大值和最小值之间的频数分布直观平面图，观察频数分布状况，最终确定合适的数值和报警值，相关技术人员就可以根据事先确定好的数值和报警值在计算机中安装联动报警装置。比如，农作物的生长状况会随着时间的长短、温度的变化、天气以及土壤影响农作物的质量。因此，技术人员就可以利用棚内气候条件通过温度传感器向联动报警器传输信息参数，向管理电脑发送农作物的实际生长情况，如果温度过低或者温度过高就会导致农作物面临死亡的危机。一旦触发报警装置农作物技术人员就可以在计算机界面上调整棚内温度，无需工作人员在现象进行温度控制，不仅可以节约成本，还大大提升了工作效率。在这一过程中涉及的技术包括定位技术、传感技术、遥感遥测技术、数据库技术、无线通信技术等，这些技术组成了精准农业的技术体系。
2精准农业对无线通信技术的要求
现阶段无线传输标准和方式主要包括：IrDA、WiFi、Bluetooth、Zig-Bee等短距离无线通信技术及GPS、卫星遥感等远距离无线通信技术。由于精准农业自身的特点，其对通信技术有一定的要求。主要归纳为以下几点：其一，实时性。可以在规定时间内接受到需要的信息和数据资料，但是这些信息和数据资料并不是连续不间断地传输，而是非连续性。其二，相互性。所谓相互性是指节点之间可相互交换数据。其三，可使用语音业务。其四，集成节点。无论是采集数据资料还是实时监控，都可以在无线通信领域中得以实现。其五，拓扑结构。采用树桩网络，增加采集点。综合以上技术和要求，可以在无线通信领域全方位、多角度地分析精准农业的优点和缺点。
3无线通信技术在精准农业中的应用
3.1短距离无线通信技术
1）所谓IrDA通信技术是指借助红外线在计算机系统中展开点与点的数据传输活动。这种无线通信技术具有成本低、安全指数高等特点，但是IrDA是一种视距传输，如果在数据传输过程中没有校对设备或者通信设备没有对准的话，就会数据传输的安全性。另外，这种技术具有局限性，即只能在相互通信的两台设备之间展开数据传输活动，不利于在大型农业中的推广与运用。
2）WiFi）无线通信技术。这种技术是以太网的一种无线扩展，能以最高约11Mbps的速度接入WEB。该技术具有覆盖范围广、速度快等特点，但是其安装过程较为复杂、成本较高。3）蓝牙通信技术。该技术的数据传输频段为全球通用的2.4GHzISM频段。能够在规定的传输时间内提高传输速度，实现双赢。但是这种技术与WiFi无线通信技术一样，其运输成本较高，且在数据传输过程中容易被其他信号干扰。4）ZigBee无线通信技术。该技术的传输频率为2.4GHzISM频段，数据速率为20～250Kbit/s，最大传输距离为75m[2]。这种技术具有成本低、性能高和低功耗等特点，但是其数据传输速度较低。
3.2远距离无线通信技术
远距离无线通信技术主要把包括GPRS网络系统和卫星遥感技术。
1）GPRS技术属于移动通信技术领域的重要组成部分之一，无论是在数据传输方面还是在技术处理方面，都具有明显的优势[3]。①随着社会经济的快速发展以及现代信息技术发展脚步的加快，目前，GPRS技术是现有GSM网络系统（3G）向移动通信（4G）演变，并在不断调整和优化网络结构中加快了信号覆盖速度和数据运行速度。其网络覆盖信号基本不存在“盲区”这一说。②理论数据传输速率可高达171Kbps。如果将GSM技术进行综合改造，可以为社会提供384Kbps带宽的广域数据通信服务。③登录时间短。由于GSM技术具有速度快、传输效率高、等待接入时间短等优势，在精准农业中得到广泛推广与应用。根据实践表明，在接入网络到登录成功所花费的时间不超过两秒。除此之外，该技术还具有实时提供在线功能。用户可以在第一次登陆之后通过记住登陆密码功能节约下一次登陆时间，且长期在线，不会被迫下线。这样不仅可以为用户提供便利，还可以促使网络管理更加简单、快捷。该技术的运行模式主要是根据流量计费为主，无论是用户接受资料或者发送数据包，都是根据数据包的数量和占用资源的流量计费。根据实践表明，GPRS的上述优点特点一般适用于间歇性、突发性、频率性、小流量的数据传输。与此同时，改技术也使用与大流量的数据传输，尤其适用于现代精准农业领域。全球导航卫星体系是我国农业生产中应用最为普遍的一个系统，我国现代化农场中大部分安装了GPS系统的联合收割机。联合收割机作为作业机械中的一种，不仅可以促使GPS精准定位的实现，还可以帮助农业生产者快速有效地计算出农作物的产量数据，农场主根据有效完整的产量数据利用计算机加工、分析、整理数据信息，从而在计算机中呈现出一幅彩色的图形，为构建农业信息化技术提供理论基础，最终达到农业生产的自动化、信息化的目的[4]。
2）卫星遥感技术。该技术主要是通过卫星的传感器测得目标物体的信息数据，再通过处理系统对所获得的目标信息数据进行分析、判读，识别改目标的通信技术。换而言之，遥感技术主要依托于超高的分辨率传感器对目标实现探测的目的。利用遥感技术对不同的农作物生长期实行全方位、多角度的监控，目的是为了避免农作物“被虫吃”的现象。传感器、指挥体系、载体是组成遥感技术的三大成分，指挥体系、传感器、载体与GPS系统的组合可以提升农机技术水平，不仅可以确保遥感技术数据的精确度，还可以降低农作物遭受自然灾害破坏的影响[5]。该技术覆盖的信息量较大、处理信息数据的速度快、分辨率高，因此将其引入精准农业领域，可以提高收集相关信息数据的速度以及数据信息的精确性和完整性。
4结束语
精准农业的发展需要科学技术作为支撑，促使精准农业向现代高科技农业方向发展。纵观我国的农机技术水平还不够成熟，还需要国家加大对信息化农业技术的投入力度，相关技术要利用远程技术加强对农作物的有效检测，为促进农机新技术的发展提供技术和理论基础，最终实现信息技术在精准农业中的推广。
作者:肖维 张阔 单位:西北民族大学
参考文献：
[1]李晋，楚栓成.浅谈几种短距离无线通信技术在精确农业中的应用前景[J].电子世界，2013(11)：78-79.
[2]姜立明，庄卫东.ZigBee/GPRS技术在精准农业中的应用研究[J].农机化研究，2014，36(4)：179-182.
[3]史国滨.GPS和GIS技术在精准农业监控系统中的应用研究进展[J].湖北农业科学，2011，50(10)：1948-1950.
精准农业特点范文第2篇
关键词：精准农业；科技创新；制约因素；对策；山东
中图分类号：S127文献标识号：A文章编号：1001-4942（2017）03-0143-05
AbstractOn the basis of analyzing the research and applications of precision agriculture at home and abroad， the common restriction factors in the technological development of precision agriculture in China and the main problems in scientific and technological innovation of precision agriculture in Shandong Province were found out. The key direction of scientific and technological innovation of precision agriculture in Shandong was cleared， and the related countermeasures and suggestions were put forward.
KeywordsPrecision agriculture； Scientific and technological innovation； Restriction factors； Countermeasures； Shandong
山东是农业大省，粮食产量全国第三，蔬菜、水果、畜产品和水产品产量全国第一，但存在大而不强、多而不优、快而不稳的问题。通过精准农业科技示范工程，在山东优势农业领域打造一批精准农业绿色发展模式，实现种、肥、水、药等生产要素的高效利用，减少浪费、提高效益、保护环境，提升农业现代化水平，是山东省现代农业发展的内在需求。
本项目从山东农业实际出发，贯彻创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念，围绕山东精准农业发展的重大需求，以资源环境约束问题为导向，以实现农业生产全过程精准化管理为目标，按照关键技术突破、服务一体化设计[1]，充分利用国家农村农业信息化示范省建设成果，广泛吸纳国内外先进成熟经验，以切实服务山东区域农村经济和社会发展为重点，发挥专家咨询和政府引领作用，有效聚集创新要素和资源，研究提出精准农业科技创新的对策，促进山东农业的转型升级和现代农业的发展。
1精准农业的内涵与发展概况
1.1精准农业的涵义
精准农业作为传统“精耕细作”农业的现代延伸，是科学合理利用农业资源、提高农作物产量和品质、降低生产成本、解决改善生态环境及促进经济和环境协调发展的典范[2]。
精准农业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[3]。实施精准农业就是要确保我国农产品总量、调整农业产业结构、改善农产品品质、解决资源缺乏且利用率低及环境污染等问题的有效方式[4]。
1.2国外精准农业研究与应用概况
20世纪90年代精准农业首先在美国、加拿大进行产业化实施，目前部分精准农业技术和装备已经成熟，但还没有形成系统，仍然处在研究发展阶段[5]。
美国最早将3S技术应用于精准作业、农情监测等方面。据统计，美国有近16万个年收入25万美元以上的大规模农场，其中60%～70%采用精准农业技术，提高产量、降低成本[6]。在GPS产业化方面，几家大规模农机制造商成功推出绑定GPS系统的精准农机，并提供精准作业服务。
加拿大多年碇铝τ谝劳GPS系统开展精准耕作，提倡民间资本进入导航产业，鼓励企业将GPS技术用于精准农业领域，参与导航基础设施建设，并由政府购买企业的导航定位、数据挖掘等增值服务。
法国不断探索将卫星应用技术推广到农业生产中，开展精准农业，提高农业生产效率。在精准作业方面，通过引进基于GPS的大型农机、自动导航驾驶仪等设备，农业机械精准作业水平得到了显著提升，逐步实现了变量施肥、变量施药、变量灌溉等精准作业。
韩国注重农业卫星应用技术的实效性和产业的延续性，现已形成完善的农业卫星应用体系，利用农情监测、精准作业等手段实现农业增产、稳产，并通过商业化运营开展数据增值业务，政府和民间资本共同注资建立精准农业应用公司，向大规模农户提供精准作业服务。在精准作业方面，基于GPS发展导航产业，实现农田精细耕作。
1.3国内精准农业研究与应用现状
我国精准农业研究始于20世纪90年代[7]。1999年，黑龙江农垦总局从美国凯斯公司购买了20台2366轴流谷物收获机，并在其中1台上安装了精准农业系统，标志着精准农业在我国实施的开始。此后，北京、陕西、黑龙江、新疆、内蒙古等地相继建起了一批具有一定规模的试验区[8]，如北京小汤山精准农业开发园区。目前，国家“863计划”已在全国20个省市开展了“智能化农业信息技术应用示范工程”。但从总体上看，我国的精准农业仍处于试验示范和孕育发展阶段[9]，目前还存在技术支持不足、信息收集系统不全、专家系统未完善等问题，特别是高精度农业机械精密控制系统产品长期依赖国外产品，成本投入过高，严重影响了我国精准农业的发展。
1.4山东省精准农业技术研究与应用情况
《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006―2020年）》后，山东把农业精准作业与信息化作为农业领域科技发展的优先主题[10]，列入省科技支撑计划、星火计划、农转资金、国际科技合作专项及科研院所技术开发研究专项等计划的支持，以建设智慧农业为目标，依托数字农业技术、精准作业技术、物联网技术、农村信息服务技术等，研发了一批核心关键技术产品，有利地推动了农业生产的智能化、管理数据化、服务在线化，在引领和支撑山东现代农业发展上发挥了重大作用；利用多种方式构建“官产学研用”相结合的协作机制，通过政策引导、产业化推动、人才培养、研究创新以及示范带动[11]，有力地推动了山东精准农业的发展。
近年来，山东省结合国家示范省建设，围绕特色优势农业产业发展需求，重点面向设施蔬菜、设施畜禽、设施水产等领域开展农业物联网、精准农业等规模化示范应用，重点在1 000多个设施蔬菜大棚、300万平方米水产养殖场和200多个规模化设施猪、牛、鸡养殖场推广应用物联网和精准农业生产技术，实现了生产现场的信息采集、无线传输、智能处理、智能控制，生产效率有了明显提升，示范和辐射带动作用明显。
2精准农业发展及其科技创新存在的主要问题2.1制约我国精准农业发展的共性因素
2.1.1成本因素精准农业机构实施的做法在农场产生额外的费用被认为是过度消费，尤其是在以家庭为单位的生产模式和在产品价格比较低时。
2.1.2农艺障碍因素早期的精准农业应用某些谨慎和有效率的方法如产量映射扩展法、选站点的具体做法，包括作物营养和精确农业信息系统等，在大多数情况下精准农业的快速发展受益于改良土壤和投入管理，使得作物产量、品质和销售业务显著提升。但精准农业目前仍处于农艺学婴儿期[6]，存在重大障碍。
2.1.3技术障碍国外对于先进农业技术设备的垄断，国内农业科技的落后，研发能力的不足，致使我国精准农业技术装备大量依靠进口，专用肥料和作物品种的开发也严重依赖进口。
2.1.4传统因素国外精准农业技术是针对大平原地区、大块农田来实施，而我国复杂的地形条件，各式各样的农田类型，农机化技术水平、土地利用率、规模化集约化程度、综合生产力等都与发达国家相比存在相当大的差距，且大都是以农户为单位的小块耕作，大型智能农业机械在有些地区根本就无法实施。
2.1.5基础设施因素我国农业基础相当薄弱，发展相对滞后，还达不到精准农业的相关要求。据调查，由于农田水利灌溉设施老化，现有耕地有效灌溉面积不足45%，中低产田比例高达78%[12]。此外，农村青壮年劳动力中，文化程度在初中及以下的占90%，而大专及以上的仅占0.6%。
2.2制约山东省精准农业发展的主要因素
一是耕地类型差异、地形条件及不同地貌区域经济发展水平差异较大，耕地高度细碎化，农业机械化和集约化水平不高。二是农业基础设施建设滞后，经济效益显现时间漫长，农民素质整体水平不高。三是信息技术和装备对农业支撑不够，设施装备简陋，特别是计算机管理不能完全配套，难以达到精准操作，专用品种及肥料的研发滞后[13]。四是经营管理水平较低，行业质量标准难以统一，产品市场定位不明确针对性不强，缺乏专门的营销配送网络，经济效益不高。五是精准农业关键技术仍依靠国外引进，成本较高且针对性不强。山东精准化养殖走在全国前列，但大田的精准化作业与东北相差很大，智能化农机装备少。
2.3山东省精准农业科技创新存在的主要问题
2.3.1创新效率与产出效益不高山东在人均课题数量、获奖成果、技术性收入等方面与先进省市相比差距较大，在国内外有重大影响的科研成果相对较少，农业科技投入增幅有限，农业科研成果产出效率较低。
2.3.2科研队伍整体实力不强有重大学术影响的专家和创新团队少，部分领域缺乏高水平学科带头人，高层次后备人才储备不足。
2.3.3相关学科发展不平衡农业科研院所、高等院校之间发展不平衡，内部存在着学科研究方向不明、布局重复、传统优势学科弱化、新兴学科发展缓慢、综合学科不强等问题。高水平研究人才主要集中在几个优势学科，分布不均衡，科技推广力量相对薄弱。
2.3.4农业科研成果转化机制不完善农业科研与产业有效对接的机制以及农业科技成果快速转化的渠道还未建立；知识产权的利用、保护和管理水平还比较低，对外农业科技合作的领域层次和机制模式等需要继续拓展和完善，科技产业开发能力需要提升。r业科技对产业发展支撑不足，对农民增收的显示度不高。
3支持山东省精准农业科技创新的对策建议
结合国内外精准农业的发展趋势及具体省情，山东省精准农业科技创新应关注以下主要方向：一是粮食作物精准种植，以各级农业科技园区为主体，结合渤海粮仓工程深度实施，重点研发精准播种、收割技术以及节水、节肥精准农业技术体系。二是自主研发与引进相结合，储备和发展精准农业信息技术、智能设备及种肥等配套物资；因地制宜地引进以以色列、荷兰为代表的小型工厂化精准农业和投资少、对设施要求不高的新西兰数字农业模式，推进集成创新和引进消化吸收再创新。三是开展农田信息和农情监测服务，通过地理网络信息系统和基于传感器的精确田间管理系统提供农田基本信息；利用卫星遥感监测数据进行产量预报，通过基于多源遥感数据的协同反演与监测提供基于农田尺度的关键农情参数，满足农业生产管理的远程调度和即时调整需求。
随着山东农村经济实力的不断增强，农村土地的三权分立使土地流转加速，农业经营规模不断扩大，生产组织形式逐步由单家独户向农业合作社统一经营，精准农业技术在全省大范围应用的时机已经基本成熟。本研究从以下几方面提出支持山东省精准农业创新的对策建议，全面推进精准农业技术的应用和快速发展。
3.1把握精准农业科技创新重点
适应山东现代农业发展需求，坚持“三化两型”，提升精准农业关键核心技术的原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新能力，加快研发性能稳定、操作简单、价格低廉、维护方便的适用“傻瓜”型智能装备，逐步实现精准农业技术重点领域的自主、安全、可控。
工程化：建设精准农业技术学科群，进行工程化技术创新，科学布局一批工程化实验室，培育成果孵化平台，构建“基础研究-工程化-产业化”科技创新链条。
智能化：研发适合省情的传感器、采集器、控制器，推动传统设施装备的智能化改造，提高设施和装备的智能化水平。重点进行光、温、水、土、肥、饲料投喂、灾害防治等精准管理技术研究[14]。
机械化：以农业机械化为突破，研究适合复杂地形的大中小型智能机械，建立农业机械信息收集体系[15]，提升农业生产精准化、智能化水平。
绿色型：围绕高效绿色种养、循环农业、资源综合利用以及资源数据的采集、分析与管理等，开展相关工程化技术创新研发。
安全型：促进农机精准作业、遥感监测、病虫害远程诊断、温室环境自动监测与控制、水肥药智能管理、精准饲喂、水体监控、饵料自动投喂等快速集成应用，构建健康栽培、生态养殖模式和标准化体系以及质量安全可追溯体系。
3.2以农业产业发展需求为导向，开展精准农业关键领域创新
精准农业的发展要由市场定位， 并随着市场的变化在更高层次上实现精准农业科技创新[16]。以市场为主导，面向产业需求，促进精准农业关键适用技术研发和成果转化。一是建立以产业需求为导向的科研立项制度和机制，强化激励机制，鼓励科技人员通过技术入股、技术承包等形式，创办涉农科技型企业、家庭农场、农民专业合作组织等生产经营主体。二是加强关键技术节点的衔接研究，精准对接产销，推进产业链与创新链的整合。三是对接产业技术支撑体系。以创新团队、重点实验室、试验台站为主构建产业技术支撑体系，实行产业配套、技术集成、市场运作相结合，建设农业产业链技术支撑。四是发展科技金融。完善金融资金支持精准农业科技创新的政策措施，探索社会资金投入创新的机制[17]。五是围绕农业转型升级，运用跨界融合、共建共享的互联网思维，促进现代信息技术在精准农业各环节、各行业的应用。
3.3加强政策引导，完善创新管理
充分发挥政府的引导作用，强化精准农业科技创新与服务，促进科技成果转化[18]；持续投入、技术进步、人才储备是精准农业科技创新的不竭动力。要加强协同创新，推进产学研、农科教紧密结合，探索科研与创新并重、创新创业一体化的科技创新管理机制，引导科技人员围绕精准农业创新体系建设开展科学研究、技术创新和市场应用。以科企联合研发为抓手，企业和团队相互融合，搭建科技创业孵化服务和技术交易等平台，加快培育领军人才、专业人才和创新团队，提高科研效率和效果。
3.4研究构建精准农业全程社会化服务体系
工业化、城市化的发展，造成了农村大量劳动力的转移，精准农业是未来农业发展的趋势。围绕“种、管、收、运、储、加”全产业链，探索建立全省精准农业社会化服务体系，通过科研院所、农业企业、专业合作组织与政府管理的紧密结合，实现科技、推广、培训服务一体化，推动全省精准农业科技服务社会化。
3.5构建精准农业科技创新体系
为满足农业现代化发展的要求，研究适度规模的、高度机械化、装备智能化的精准农业技术模式，有针对性地开展精准农业科技创新，构建农机农艺相结合的精准农业标准化技术支撑体系，集成创新支撑精准农业发展的信息化、生态化、标准化关键技术，研发一批适合不同区域、不同对象的精准高效的农业生产智能化装备，培育精准农业产业集群，形成一批适合山东主要粮食作物、设施蔬菜、果树、畜禽、海洋水产等产业特点的精准农业发展模式。具体来说，一是进行农业信息精准处理与决策关键技术研究；二是精矢种控制技术研究；三是水肥药精准施用技术研究；四是高效采收控制技术研究。
3.6实施山东省精准农业科技示范工程
以切实服务山东区域农村经济和社会发展为重点，有效聚集创新要素和资源，建立健全覆盖全省的精准农业协作攻关体系，构建运行高效的协同创新模式。以实现农业节本增效和农田生态环境改善为目标，探索适合山东特点的精准农业发展模式和创新机制。选择农业产业化龙头企业、农民合作社、家庭农场、互联网企业等市场主体，加快主要粮食作物、设施蔬菜、果树等精准农业技术的推广应用，通过信息化、智能控制等技术，实现农业产前、产中、产后全产业链上的精准化、生态化、标准化，促进农业产业结构调整和转型升级。
参考文献：
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精准农业特点范文第3篇
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。
精准农业特点范文第4篇
关键词：农业信息化；获取方式；农业大数据；环境监测
农业经济是我国国民经济重要组成，农业发展会对社会发展产生直接影响，因此国内一直极为重视农业发展，并开始将多种科学技术运用到了农业领域之中，在这种背景下农业大数据价值开始凸显。但由于农业大数据存在着结构较为复杂且形式变化多元等方面的特征，导致处理难度相对较大，因此为对大数据进行准确获取与合理运用，首先应对“农业大数据”概念进行明确，以便大数据后续工作的顺利开展。
1农业大数据
所谓农业大数据，就是指大数据理念与技术等，在农业领域中的实践与运用。数据中融合了农业季节性以及地域性等方面的特征，并在融合与转化过程中，逐渐形成类型多样以及来源广泛等特有特征，直接加大了数据分析与处理的难度。数据包含农业领域多个环节，像育种、耕地以及播种等，都会产生一定量的数据，相关人员需要跨业务、跨行业对数据进行收集与分析，以保证数据可视化效果。按照产业链条而言，国内农业大数据目前集中在农业管理、环境、资源以及生产等领域，其中环境与自然资源，以气象资源以及水资源等数据为主；生产数据则以养殖业与种植业生产数据为主；而市场数据，不仅包含市场信息与价格，同时生产资料以及供求信息等内容也涵盖在其中。事实上，利用大数据技术进行农业数据管理，能够成功推动国内农业信息化步伐，能够通过将大数据技术和其他农业领域技术有机结合在一起，可以为农企业发展与农业科研等相关工作，提供新思路与精准数据，这对于我国农业发展而言，极为有利，可以有效消除农业信息化发展中所面临的瓶颈问题。
2农业大数据获取
在对大数据进行获取时，有关人员需要对农业大数据特征进行深入研究，并要以此为依托，逐渐探索出适合的数据获取方式，以保证最终数据获取质量。在进行数据获取过程中，相关人员应按照数据类型，采取相应的收集手段。（1）在对农业生产环境数据进行获取过程中，可以利用传感网以及智能传感器等技术，对动植物生长相关因素，向空气污染程度以及土壤温湿度等进行监测与收集。随着传感器基础以及其他检测技术的不断创新与升级，目前农业环境数据检测精准度以得到切实提升，而传感器终端成本费用却在逐渐减少，该数据收集方式发展前景较为理想。（2）在对变量信息进行采集过程中，要对农田内土壤含水量以及作物病虫害等动态化信息进行实时监控，一般会通过非接触式遥感技术或接触式传感技术等，对信息进行获取。由于变量信息主要是为农业精准化工作进行服务的，要保证信息的精准性与实时性，以保证变量信息收集质量，确保可以为精准化农业生产做出准确指导，进而为各种精准化农业种植手段开展打下坚实基础。（3）“生命信息智能感知”指的是，对动植物活动以及生长等规律进行感知的指标数据，向动物运动轨迹以及植物生理信息等，都属于该感知范畴。目前较为常用的感知技术主要包括机器视觉技术以及热红外技术、光谱技术等，这一指标能够改善以往过度依赖人工检测数据获取的弊端，感知结果更加准确、智能，能够将动植物自身情况以数据化形式展现出来，以便相关人员对检测对象进行监测与管理。（4）在对市场经济数据进行收集过程中，要对产品生产成本、生产以及进出口实际情况等内容实施动态化采集。由于数据获得过程需要涉及农产品质量安全、农业流通以及农产品价格等内容，动态性以及突发性特点较为突出，所以数据收集流程也相对较为复杂，需要将专业群体、智能终端以及通信网络等内容组合在一起，而随着移动信息技术的不断完善，该类型数据采集也开始转向智能终端，4G基层农技推广平台就是典型的市场经济数据收集方式。（5）网络数据抓取模式，是指通过对网络数据抓取技术，像“爬虫”等技术的运用，完成对博客、网站以及论坛等涉农数据的提取，以实现对各项数据的动态化监测与定向化收集。例如运用“爬虫技术”进行信息获取时，能够以每月几十亿网页数据收集的频率，对相关数据量进行处理，可以通过分布式的排布方式，保证该项技术数据收集质量。此种网络数据收集模式更加符合信息化时代的特点，数据规模也相对较为庞大。
3农业大数据利用
（1）在农业生产中的运用。大数据在农业生产中的运用极为广泛，其可以通过在生产现场布置传感节点的方式，对所在地土壤化肥浓度以及环境温湿度等内容进行监测，并完成对相应数据的采集、处理与分析，能够从中挖据出有利信息，以帮助人员明确生产环境状态，进而结合经济以及持续性发展等因素，构建起智能化产业发展模型。而相关人员可以按照这一模型，进行追肥或提高土地含水量等处理，并会按照土地情况，进行科学选种、育种，实现精准化农业种植，可以真正做到精准防控病虫害以及灌溉、施肥等处理，保证农产品生产品质与数量，以便为种植户带来更多客观的经济收益。（2）在生产环境监测中的运用。农业生产环境因素较多，整体环境监测体系属于系统性工程，需要涉及自动化控制、农业信息获取以及网络通信等多项技术。通过建设环境监测系统，在进行水产养殖以及粮食作物生产过程中，相关人员可以通过对传感器技术的运用，对养殖以及种植环境进行全面性监测，并会对监测结果进行处理，将其以数据化的方式呈现出来，以保证人员对作物生长环境营养成分以及动物生长环境状态进行明确，以做出针对性环境改善方案。技术人员要对数据传输精准度以及效率等进行保证，要确保在数据综合程度不断增强的条件下，可以合理对大数据技术进行运用，可以对动植物展开长期性动态监管模式，进而为动植物工厂化以及集约化管理的开展做好铺垫。（3）在食品、产品安全监测中的运用。由于农副产品安全事件频发，导致社会极为注重农产品以及食品安全，有关部门会对产品与食品安全情况进行重点控制，所以农业大数据也会在产品与食品安全检测中进行运用。有关部门会对食品、产品生产环境以及仓储加工等环节进行监控，并按照所得数据与相应标准进行比照，以判定是否存在超标等不合格问题，并要就可能问题进行预警，进行展开危险源查询以及消除等一系列处理，从而实现对产品安全性的高效管控。（4）在农情监测中的运用。实施农情监测的主要目的，与农业生产环境监测基本相同，都是通过对信息数据的收集与分析，为农业生产与管理进行服务的。相关人员可以通过建立农情检测系统的方式，对农业数据进行合理处理，以为农业生产提供准确数据信息。在具体使用过程中，相关人员可以通过对遥感技术以及其他信息技术的使用，对农业灾害以及农作物长势等情况进行监控与分析，并会做出综合性评定，以为农业生产进行服务与辅助。但这一监测系统不仅有着远程监控与管理的优势，同时还存在海量数据融合处理方面的弊端，加之农业信息数据量的不断增加与传感器分辨率辨识度要求不断升高等方面诉求，都为遥感数据分析工作开展增加了难度，这也是今后技术人员需要进行研究的主要方向之一。此外，在开展农情监测的同时，还需要结合历史天气变化情况，构建起相应的天气变化识别模型，要利用该模式对一段时期内的天气状况与气候特点进行直观性分析，并以此为前提对将来一定时间内的天气进行预估，从而为农业生产与管理提供正确指导。（5）在产品市场追踪中的运用。农业大数据在市场追踪中的运用较为明确，就是会利用对消费者购买行为、产品销售价格以及销售需求等数据进行调查与分析的方式，明确各农副产品在市场中的实际供求情况，进而判断出农产品今后的价格变化情况与市场整体销售情况等，进而准确帮助种植物与养植物，对农副产品品种进行挑选，从而更好地迎合市场需求。目前我国农业大数据发展已经取得了一定的成绩，但在进行农业产业链普及过程中，还是遇到了诸多阻碍，在这种情况下，想要达到理想化产品市场追踪目标，科研人员需要不断对各种相关技术进行创新与完善。（6）在农产品物流中的运用。国内物流行业发展极为迅猛，为农产品物流建设与发展形成了良好的助力，民众可以足不出户品尝到本地以及其他地区的新鲜产品，切实对农产品销售范围进行拓展，这对于国内农产品市场发展而言是极为有利的。为保证农产品物流运输质量，物流部门应对农业大数据进行合理运用，要通过对产品配送、收购以及包装等环节数据的统计与整理，准确分析出物流各环节实际开展情况，进而完成对消费需求主体与农业主体的完美衔接，确保农产品价值可以得到切实提升。同时合理的数据分析模式，也能及时认识到物流运输中存在的问题，科学制定出产品最优配送线路以及物流中心位置，进而实现理想化物流管理模式。
4结语
通过文章对农业大数据相关内容的论述，使人们对农业大数据概念、特点以及类型等内容有了更加深入的了解。相关部门也应认识到大数据在农业信息化发展中所起到的作用，要按照现代化农业发展特点，结合各农业数据类型，采取相应的数据采集技术，保证数据信息采集质量。同时要对大数据进行合理运用，要将其真正运用到农业生产以及环境监测等多领域之中，确保大数据价值能够得到最大化挖掘，进而实现智能化农业生产与销售模式，为我国农业经济水平提升做出相应的贡献。
参考文献
［1］郭雷风.面向农业领域的大数据关键技术研究［D］.北京：中国农业科学院，2016.
［2］谢润梅.农业大数据的获取与利用［J］.安徽农业科学，2015，（30）:383-385.
［3］王文生，郭雷风.关于我国农业大数据中心建设的设想［J］大数据，2016，（1）:28-34.
［4］李俊清，宋长青，周虎.农业大数据资产管理面临的挑战与思考［J］.大数据，2016，（1）:35-43.
［5］汪琛德，王楠，曹丹星.农业大数据给商品交易所带来的机遇和挑战［J］.大数据，2016，（1）:76-85.
［6］王东杰，李哲，张建华，等.农业大数据共享现状分析与对策研究［J］.中国农业科技导报，2016，（3）:1-6.
［7］韩家琪，毛克彪，夏浪，等.基于空间数据仓库的农业大数据研究［J］.中国农业科技导报，2016，（5）:17-24.
［8］李秀峰，陈守合，郭雷风.大数据时代农业信息服务的技术创新［J］.中国农业科技导报，2014，（4）:10-15.
精准农业特点范文第5篇
关键词：农业机械；自动化；应用途径
1农业机械自动化
农业机械自动化是指在具体的农业生产过程中，为了节约生产成本和大量的人力资源，利用农业自动化机械来高效完成相关农业活动的过程。农业机械自动化，不仅节约了大量的人力和劳力资源，也减轻了农民的工作强度，在一定程度上提高了农业生产的效率，提高了农产量。因此，要结合不同地域的综合生产水平和技术特点，因地制宜，确定合适本地综合发展的机械自动化设备，大力发展创新我国机械自动化发展机制。
2农业机械自动化应用中存在的问题
2.1机械设备结构复杂价格高
为了节省生产成本，提高农作物的生产率，实现农业生产机械自动化操作。农业机械本身结构复杂、操作繁琐，对专业操作技术水平要求比较高，后期的维修难度较大，这就对农业机械自动化的维护和应用带来了很大的难度。此外，我国作为一个农业大国，农民的知识水平不高，缺乏良好的专业技术能力，农业机械自动化发展的起步也相对比较晚。因此这就造成了机械自动化在我国的认可率不高，对机械自动化的重要性认识不足，也就导致了农业自动化机市场覆盖不够广、推广难度大和不能大批量的生产。从而生产成本相对较高，导致后期的价格也比较高，这就导致了市场的恶性循环，在一定程度上影响了我国农业自动化机械的整体性发展。
2.2精准农业机械发展滞后
目前，我国县域机械自动化主要是针对农作物的种植和生产领域，这在一定程度上提高了农业生产效率，大大节约了生产投入成本，促进了农产量的的提高。但是，我国目前针对精准农业生产上的应用没有得到很好的应用和普及，因为在我国农业机械自动化在精准农业的发展上缺乏明确的定位，而且也缺乏能够保障精准农业有效生产和操作的高性能自动化设备，在精准农业的技术上还缺乏一个完善健全的参考和监管机制。因为，我国目前在精准农业机械自动化建设领域的发展还明显滞后。
3推进我国县域农业机械自动化应用的途径
3.1拓展机械自动化范围
我国县域机械自动化，主要应用于农产品加工和生产领域，同时也要积极拓展和加强其在养殖业、水产业、畜牧业等各个领域的普及和应用。针对农业生产环节上，除了进一步优化其在传统种植生产和收割等各个程序中的机械自动化应用技术，也要进一步拓展并加强其在储藏、运输、植保、烘干、浇灌等多个程序中的普及和应用水平。只有拓展更多的农业机械自动化应用渠道，全面加强农业机械自动化建设和创新发展，才能初步保障我国机械自动化发展方向。
3.2逐步推进机械自动化建设
机械自动化建设是我国农业综合发展的根本性任务，然而机械自动化的逐步创新和发展，是一个长期而漫长的过程。在自动化建设进程中，要根据县域本地的优势和生产水平和技术特点因地制宜，逐步系统化的加强机械自动化建设。在具体的建设进程中，要本着节约能源的基本宗旨，根据具体的生产水平和技术特点，选择合适的机械自动规划创新发展模式，选购机械自动化设备。
3.3促进农业机械自动化创新
要改善我国机械自动化现状，应该：①逐步健全优化我国机械自动化发展体制，为我国农业生产提供科学现代化的基础保障；②在此基础上，强化我国县域农业机械的创新力度，不断优化机械自动化知识结构，引进国外先进的机械自动化经验，进一步强化机械自动化核心技术的发展创新工作，加强机械智能化和功能化建设，为我国农产业的规模化、产业化发展提供强有力的技术支持和科学保障；③要进一步加强我国县域机械自动化内部体制的优化和结构创新，紧密结合市场行情，强化与高新技术产业、制造业、科研行业的合作和交流。针对我国县域机械自动化发展现状中存在的问题，发展我国县域机械自动化发展机制的优化和创新，为县域机械自动化领域的整体性发展和普及，提供科学的基础保障。
3.4加强专业技术教育
在推进我国县域农业机械自动化建设中，需要：①从根本上提高农民的机械自动化意识，利用各种渠道对农民进行机械专业技能的教育，加强农民的文化水平和机械自动化专业知识，强化机械自动化在农民心中的重要地位，使机械自动化在我国农村获得比较大的推广和应用普及；②加强机械自动化专业人员的培养工作，充分结合现有教育资源强化对机械自动化专业人才的后期培养，打造一支具有专业技术能力和实践能力的专业管理人才；③优化内部管理结构，不断更新机械自动化知识结构，创建一支优质专业的农业机械管理班子。
4结束语
随着农业综合水平的快速发展，我国县域农业机械自动化领域，获得了很大的普及，并且成为促进农业生产效率、提高我国农产量的重要方式。县域农业的整体发展作为我国农业经济中的中流砥柱，它的农业机械自动化程度对于我国农业机械自动化行业的综合发展方向具有积极的指导意义。
参考文献：
