时代的趋势——自动化农业.doc
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时代的趋势——自动化农业自动控制技术已广泛应用于制造业、农业、交通、航空及航天等多产业部门,极大地提高了社会劳动生产率,改善了人们的劳动环境,丰富和提高了人民的生活水平。在今天的社会生活中,自动化装置无处不在,位人类文明做出了重要贡献。我在此浅谈自动化控制在农业当中的应用例子与展望。一、精准农业精准农业在美国等发达国家已经形成一种自动化和信息技术与农业生产相结合的产业,也是未来农业发展的重要途径。美国等国家在八十年代初提出精准农业的概念和设想,九十年代初进入生产实际应用,目前已经具有相当的规模,部分技术和设备已经成熟和成型,在实际应用中产生了巨大的经济效益。但是实施精准农业是根据需要、经济、实用的原则来进行的,不同的农业生产采用不同的技术和设计,灵活针对需求而设计,事实上,精准农业是一种农业发展的方向,并没有成型的系统,也不可能形成完善的系统,它是随着自动化和信息技术和农业生产技术的发展而不断调整甚至全盘替换的系统,自动化和信息技术的摩尔定律同样在将来会适用于精准农业的发展,只不过农业技术发展更依赖于自动化和信息技术以及生物技术和农业技术人员的经验,而不是传统的农业生产模式。在国际上,英国、德国、荷兰、法国、加拿大、澳大利亚、巴西等国家都在进行精准农业应用的研究以适合自己本国的农业发展;日本、韩国等国家近年来已加快开展精准农业的研究工作,并得到政府部门和相关企业的大力支持。国际上对这一技术体系的发展潜力及应用前景有了广泛共识,并将成为发展农业高新技术应用的重要内容。我国科学家在1994年就提出在我国进行精准农业研究应用的建议,由于当时条件所限,没有引起政府有关部门的重视。近几年信息技术飞速发展,信息技术在农业上的应用也提到了重要的议事日程。国家计委刘江副主任访美后,认为我们应该跟踪国际农业生产技术的前沿领域,开展“精准农业”的研究应用。科技部徐冠华副部长在谈发展“数字地球”时认为,“精准农业”是中国“数字地球”发展战略的切入点之一。国家在S863计划中已列入了精准农业的内容,国家计委和北京市政府共同出资在北京搞精准农业示范区中科院也把精准农业列入知识创新工程计划,另外,新疆、黑龙江也在争取立项。目前我国关于精准农业的研究和应用还处于起步阶段。精准农业的提出和设想是以自动化信息技术为基础的,随着计算机技术的发展,使农业生产的工厂化成为可能。很久以来,人们就在梦想农业生产能象生产汽车一样,了解生产过程中的每一个参数并控制它们,使用自动化信息技术基本上可以实现这个梦想。从技术上说,精准农业的概念应该是由自动化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业操作技术与管理的系统。精准农业由以下部分组成,即定位系统信息采集系统(包括遥感监测系统,环境监测系统、地理信息系统),农业专家数据库、智能化农业设备、系统集成、网络化管理系统和培训系统。其核心是建立农业专家数据库和信息采集系统。(其中最重要的是农业专家数据库),可以说是自动化信息技术与农业生产全面结合的一种新型农业。精准农业并不过分强调高产,而主要强调效益,它将农业带入数字和信息时代,是现代农业的重要发展方向。精准农业的一般构成如下:现阶段精准农业主要是简单的农业生产自动化过程,从监测到控制一个非常简单的闭环反馈控制结构,计算机从传感器获得的数据,根据简单的计算机程序计算得出控制农业生产设备的数据进行控制农业生产。但是,随着自动化信息技术和生物技术以及工程制造业的发展,智能控制技术的广泛应用,农业生产的精确控制必然是现代农业生产的发展方向。在精准农业当中有几个很好的例子。例如:温室大棚自动温室大棚自动化技术可对温室大棚实现实时采集温室内气温,湿度光照、土壤温度、浓度、叶面湿度以及露点温度等环境参数以直观的图表或曲线方式显示给用户,并根据种植作物的需求提供各种声光报警信息利用环境数据与作物信息,用户可进行正确的栽培管理,温度的控制可以通过温度控制柜来完成。用实时采集温、湿度值与设定值进行比较。通过集中监控电脑对温室大棚的温湿度进行控制,模拟仿真作物需要的自然环境,以求达到最佳生长条件,收到预期的经济效果。应用自动化技术控制温室大棚,可以实现多种监控内容,实时历史曲线报表显示环境变化、系统监控,多种形式的报警适合不同场合需要。通过网络、实现短信监控、远程数据传输、故障诊断、手动打印和自动定时打印、系统设计预留接口、精简数据、长期保存等。这样可以根据自然环境条件与自动控制的温室大棚全程记录条件作物生长状况与调节变化进行对比,适当修订控制参数,实现最优化管理。又例如:节水灌溉近年来,随着水资源的日趋紧张,世界各国都在积极探索行之有效的节水途径和措施。喷灌和微灌技术是为解决水资源不足,提高灌溉效率而发展起来的现代灌溉技术之一世纪,灌