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時間：2022-06-11 18:00:53
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1 技術(shù)背景
隨著電子技術(shù)及信息化的飛速發(fā)展，計算機(jī)控制與管理技術(shù)的運(yùn)用已廣泛深入到各個領(lǐng)域。智能灌溉控制器，是為了提高灌溉效率并實(shí)現(xiàn)信息化智能管理而發(fā)展起來的一款電子產(chǎn)品。考慮中國土壤面積廣、人多、地形復(fù)雜以及人文特點(diǎn)，絕大部分的土地?zé)o法實(shí)現(xiàn)智能灌溉。為了實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確計量和有效管理，廣大農(nóng)村可采取簡單可行的節(jié)水灌溉控制措施。此舉不僅具有廣闊的市場前景，而且具有不可估量的社會價值。
2 農(nóng)業(yè)灌溉智能控制的現(xiàn)狀
農(nóng)業(yè)灌溉用水一直主要考慮收取電費(fèi)，對用水量沒有概念。用戶灌溉前，需找電工記錄電表讀數(shù)，灌溉后再記錄一次，向村里繳納電費(fèi)即可。這樣既浪費(fèi)了人力資源及大量的時間，又不準(zhǔn)確，且不便于統(tǒng)計管理，尤其對于科學(xué)灌溉和信息化管理毫無作用。鑒于此，市面上出現(xiàn)了各種IC卡預(yù)付費(fèi)電表，當(dāng)用戶IC卡內(nèi)金額足夠的時候，刷卡時候預(yù)付費(fèi)電表通過內(nèi)部控制電路發(fā)出開泵指令，啟動井泵開始灌溉；當(dāng)用戶主動刷卡停泵或是IC卡內(nèi)金額不足時，電表發(fā)出停泵指令，停止井泵運(yùn)行。雖然方便了電費(fèi)的收取，一定程度起到了管理的目的，但是經(jīng)筆者調(diào)查，用戶普遍反映設(shè)備故障率較高維護(hù)不及時，影響用戶使用；管理系統(tǒng)只記錄了售電情況，管理系統(tǒng)不完善，沒有受到上級管理者的認(rèn)同和推廣。
3 農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉信息化系統(tǒng)的研究與發(fā)展
3.1 精細(xì)型信息化系統(tǒng)
此系統(tǒng)需要提前收錄該村所有用戶的用戶名、所有地塊信息（包含地塊的位置、面積以及種植作物類型）和灌溉方式，并寫入智能控制器內(nèi)。使用過程中，用戶通過IC卡識別出自己的資料，并選定地塊及作物后啟動井泵開始灌溉，同時開始計量電量，當(dāng)用戶再次刷卡時結(jié)束灌溉，控制器存儲該用戶此次的記錄信息。由管理員定期利用智能掌上電腦（下文簡稱PDA），通過藍(lán)牙的無線通訊，將控制器內(nèi)存儲的所有記錄信息傳送到PDA內(nèi)。再通過USB數(shù)據(jù)線將PDA連接到PC機(jī)上，在管理軟件中導(dǎo)入所有的記錄信息，統(tǒng)計出每月的總用水量及每種作物的灌溉時間及用水量，經(jīng)由GPRS無線傳送給上級管理部門。如下圖1所示。
圖1 節(jié)水灌溉信息化系統(tǒng)
此款設(shè)備操作明了，記錄信息詳盡，但也存在一些不足：（1）控制箱的設(shè)計存在一定問題；（2）前期所提供數(shù)據(jù)量太大，村里管理員用到的數(shù)據(jù)量很小，且上級管理部門目前也不具備全面管理所有地區(qū)灌溉資料的力量；（3）控制器內(nèi)存儲的信息過多，設(shè)備老化快；（4）控制器與PDA之間是雙向操作，對設(shè)備的壽命及穩(wěn)定性都造成不利影響；（5）藍(lán)牙傳輸不夠穩(wěn)定且速度太慢，不夠人性化。
3.2 簡單實(shí)用型信息化系統(tǒng)
考慮精細(xì)型操作過于復(fù)雜，在第二代產(chǎn)品的研發(fā)過程中，將人性化設(shè)計和有效管理放在了第一位。用戶直接刷卡進(jìn)行灌溉，控制器自動存儲灌溉的起始時間、終止時間、用戶信息、使用電量；管理員利用PDA通過紅外技術(shù)將控制器內(nèi)的灌溉信息抄取到PDA內(nèi)；再將PDA與村級管理平臺PC機(jī)連接，信息導(dǎo)入管理軟件中；由GPRS無線傳輸給上層管理平臺。
改進(jìn)點(diǎn)：（1）控制器內(nèi)部芯片也進(jìn)行了升級，確保了設(shè)備的穩(wěn)定性和壽命；（2）控制器只通過村莊編碼來識別用戶卡，簡化了操作方法，保證灌溉記錄的完整性和準(zhǔn)確性；（3）在管理軟件上，針對機(jī)井錄入了相對的灌溉面積及作物種類，統(tǒng)計灌溉時間、用電量，通過水電轉(zhuǎn)換系數(shù)來變換成相對的用水量，滿足用戶需求；（4）將藍(lán)牙傳輸改為紅外傳輸，確保了數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和完整性。（5）改進(jìn)了控制箱的設(shè)計，將進(jìn)線孔全部封閉。
經(jīng)過一段時間的運(yùn)行，設(shè)備返修率僅為5%，且滿足上級管理部門的基本需求。在定期維護(hù)時候，又發(fā)現(xiàn)了一些新問題：（1）灌溉記錄的抄取需要人為操作，且抄取時間不定，不能同時滿足各級管理者的不同需求；（2）通過估算水電轉(zhuǎn)換系數(shù)，來計算用水量，誤差太大。
3.3 實(shí)用拓展型信息化系統(tǒng)
在此基礎(chǔ)上，經(jīng)過筆者公司相關(guān)專業(yè)人員的研究，應(yīng)管理部門的新需求，在北京順義區(qū)又展開一個新項(xiàng)目，在簡單實(shí)用型的基礎(chǔ)上，又開發(fā)了控制器與超聲波水表之間的無線數(shù)據(jù)傳輸、控制器與村級管理PC機(jī)的無線傳輸兩種新功能，以及健全信息化系統(tǒng)。（1）設(shè)備的使用環(huán)境條件較好，配備了超聲波水表，可以將水表讀數(shù)直接無線數(shù)傳給灌溉控制器，在用戶使用過程中實(shí)時顯示灌溉的用水量以及用電量，保證了用水量及用電量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，同時為水電系數(shù)計算提供了參考數(shù)據(jù)；（2）控制器可以直接將灌溉記錄定時通過無線組網(wǎng)方式無線傳輸給村級管理平臺的PC機(jī)，并由PC機(jī)通過GPRS傳輸?shù)缴霞壒芾砥脚_。（3）在管理平臺上，細(xì)化了機(jī)井的各種信息，并關(guān)聯(lián)了用戶的地塊面積、作物類型，由管理員記錄到軟件管理平臺上?？梢噪S時按照用戶名、機(jī)井來統(tǒng)計總的用水量、用電量，使得管理更加智能化。
設(shè)備運(yùn)行良好，維護(hù)率很低，且管理簡單，受到了用戶、村級管理員和上級管理部門的好評！
4 農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉信息化系統(tǒng)的應(yīng)用與推廣
目前在大興、順義多地大力推廣該系統(tǒng)的使用。電子化、信息化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化是管理系統(tǒng)的發(fā)展必然趨勢，提高無線傳輸?shù)姆€(wěn)定性、更人性化的處理用戶誤操作導(dǎo)致的設(shè)備故障，以及更恰當(dāng)?shù)挠仙霞壒芾聿块T的需求，才能最終實(shí)現(xiàn)節(jié)水灌溉控制及信息化管理系統(tǒng)的全面推廣。
參考文獻(xiàn)：
[1]姜吉順，張亮，趙艷雷.農(nóng)田灌溉節(jié)能節(jié)水智能控制系統(tǒng)的研究[J].中國農(nóng)村水利水電，2013（5）.
[2]國務(wù)院.關(guān)于實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度的意見[Z].國發(fā)，2012，（3）號.
本文通過對國內(nèi)外智能化節(jié)水灌溉技術(shù)的研究及應(yīng)用現(xiàn)狀分析，分析了我國智能化節(jié)水灌溉技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及其存在問題，并闡述了在我國發(fā)展智能化節(jié)水灌溉技術(shù)的必要性，這將對節(jié)約用水、提高作物產(chǎn)量，促進(jìn)我國現(xiàn)代化節(jié)水農(nóng)業(yè)的發(fā)展具有十分重要的意義。
我國水資源總量豐富，但人均占有量不足世界人均值的1/4，作為農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)用水占據(jù)全國總用水量的70%以上，日益嚴(yán)重的水環(huán)境污染和水資源浪費(fèi)，更加劇了水資源的缺乏，使得用水矛盾更加凸顯。隨著水資源的日趨緊張，世界各國都在積極探索行之有效的節(jié)水措施[1]。
噴灌法、微灌法、滲灌法等，都是為解決水資源不足、提高灌溉水利用效率而發(fā)展起來的現(xiàn)代化的高效節(jié)水措施[2-3]。然而與節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)的國家相比，我國的噴灌、滴灌占有效灌溉面積的比例極低，且自動化、智能化程度不高，這與我國水資源嚴(yán)重緊缺的形勢不相適應(yīng)。
1 國外智能化節(jié)水灌溉技術(shù)的研究
智能化灌溉是為了能更加高效的利用水資源，達(dá)到最優(yōu)的節(jié)水增產(chǎn)目標(biāo)，把生物學(xué)、人工智能、微電子等多種高新技術(shù)結(jié)合到節(jié)水灌溉技術(shù)中，按照不同作物對水的需求量不同進(jìn)行不同水量的灌溉。
其中智能化灌溉控制器是智能灌溉的核心，能根據(jù)降雨量、當(dāng)前溫度、歷史用水情況，以及土壤含水量等要素，自動調(diào)整灌溉運(yùn)行時間[4]。
隨著現(xiàn)代工業(yè)向農(nóng)業(yè)的滲透和微電子技術(shù)的應(yīng)用，國外的設(shè)施農(nóng)業(yè)也不斷地向智能化方向發(fā)展[5]。雨鳥公司、摩托羅拉等幾家公司在20世紀(jì)80年代成功研制了智能化中央計算機(jī)灌溉控制系統(tǒng)，并且隨著計算機(jī)硬件、軟件的飛速發(fā)展，該系統(tǒng)也得到了越來越多的應(yīng)用。
國外節(jié)水灌溉技術(shù)發(fā)展較早，已經(jīng)形成了一定的規(guī)模，加上他們利用先進(jìn)的電子計算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對灌溉控制的自動化管理。其中又以美國、以色列、澳大利亞等幾個國家最為突出。
美國瓦爾蒙特工業(yè)股份有限公司和ARS公司聯(lián)合開發(fā)的一種紅外濕度計能夠自動讀取作物葉面濕度，并將其反饋給中央控制器，然后通過電腦對灌溉系統(tǒng)發(fā)出灌水的指令;以色列極度缺水，通過全國鋪設(shè)管道輸水來降低輸水損失，并大量采用噴灌、滴灌技術(shù)，通過家庭計算機(jī)和無線控制技術(shù)對灌溉實(shí)行自動化的管理使得其灌溉水有效利用系數(shù)達(dá)0.9以上[6-7]。
2 國內(nèi)智能化節(jié)水灌溉技術(shù)研究現(xiàn)狀
我國的節(jié)水農(nóng)業(yè)根據(jù)我國國情，在科技工作者不斷地推陳創(chuàng)新中形成了自己的特色和優(yōu)勢，但在現(xiàn)代化的信息技術(shù)、現(xiàn)代工業(yè)、人工智能的利用上與發(fā)達(dá)國家相比依舊存在差距。在農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)上缺乏競爭力。
自1990年起科技部通過863計劃，我國就開始實(shí)施農(nóng)業(yè)節(jié)水智能化示范區(qū)的工程建設(shè)，近些年來智能化節(jié)水灌溉已有所發(fā)展。
北京市第1個農(nóng)村節(jié)水灌溉計量信息化管理的示范區(qū)通州區(qū)，于2010年建成實(shí)現(xiàn)了村級農(nóng)業(yè)用水的智能化計量管理[8];云南省昭通市昭陽區(qū)的智能化灌溉蘋果園，利用電磁閥實(shí)現(xiàn)了對園內(nèi)滴管、微噴設(shè)施的遠(yuǎn)程控制[9];
唐山市豐南區(qū)的智能井房建設(shè)更是做到了計算機(jī)與遙感技術(shù)、傳感器等的結(jié)合，聯(lián)系農(nóng)業(yè)部土壤墑情、氣候預(yù)報，做到了更加精準(zhǔn)的農(nóng)業(yè)灌溉[10]。這些智能化的灌溉及管理措施給當(dāng)?shù)毓┧块T的工作帶來了便利的同時也極大地提高了農(nóng)業(yè)用水的效率，也實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)的增產(chǎn)增收。
雖然智能化節(jié)水灌溉在我國已有所探索并在局部地區(qū)開始應(yīng)用，但這些只是局部小范圍的，而且靠大量的財政扶持，尚沒有形成一個完整的產(chǎn)業(yè)體系，也沒有做到大范圍的推廣。
3 智能化節(jié)水灌溉的必要性與趨勢
2012年國務(wù)院辦公廳印發(fā)的《國家農(nóng)業(yè)節(jié)水綱要(2012-2020年)》[11]給出了到2020年農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)達(dá)0.55以上發(fā)展目標(biāo)。截止2013年底，我國高效節(jié)水灌溉面積為1.42×107hm2[12]，根據(jù)相關(guān)部門預(yù)測，到2030年底我國缺水量將高達(dá)1300～2600億m3，其中農(nóng)業(yè)缺水量達(dá)500～700億m3。
而且我國水資源分布極不均勻，在地域上南多北少、東多西少，在時間上雨季旱季明顯，占耕地面積60%以上的北方水資源量只有20%左右。
“十三五”規(guī)劃中，我國要新增高效節(jié)水灌溉面積0.067億hm2，農(nóng)田有效灌溉面積達(dá)0.67億hm2以上。如何解決缺水與灌溉面積增加之間的矛盾，來緩解水資源緊缺的問題，實(shí)現(xiàn)作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，這就需要在灌溉系統(tǒng)中合理地推廣自動化控制，并逐步提高節(jié)水灌溉的智能化水平。
就目前而言，我國智能化節(jié)水灌溉技術(shù)還處于初級發(fā)展階段。與節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)的國家相比，我國農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉現(xiàn)有水平不高，在引進(jìn)的自動化控制器中大多不能適應(yīng)中國的實(shí)際情況，不僅如此，高昂的價格更是阻礙了在我國的推廣[14-16]。
在國家對農(nóng)業(yè)發(fā)展要求和農(nóng)業(yè)用水緊缺的矛盾中，高效的、自動化、智能化的節(jié)水方式應(yīng)該成為我國農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉的發(fā)展目標(biāo)。而發(fā)展的相對滯后也帶來了潛在的巨大市場。
4 結(jié)束語
水資源短缺與水污染嚴(yán)重是世界性問題，農(nóng)業(yè)是用水大戶，如何解決農(nóng)業(yè)用水浪費(fèi)、提高灌溉水利用率是世界各國面臨的共同問題。在現(xiàn)代工業(yè)的支撐下，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)也在向著智能化方向發(fā)展。
1.1智能化農(nóng)機(jī)的內(nèi)涵
智能化農(nóng)機(jī)是指裝備有中央處理芯片（CPU）和各種各樣的傳感器或無線通訊系統(tǒng)的現(xiàn)代化農(nóng)機(jī)，其特點(diǎn)是加裝在農(nóng)業(yè)機(jī)械上的微型計算機(jī)對傳感器傳回的各種信號進(jìn)行邏輯運(yùn)算、傳導(dǎo)、傳遞，進(jìn)而在動態(tài)作業(yè)環(huán)境下發(fā)出適宜指令驅(qū)動農(nóng)業(yè)機(jī)械來完成正確的動作，由此實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和管理的智能化。智能化農(nóng)機(jī)所要達(dá)到的目的是實(shí)現(xiàn)工作效率化、作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化、農(nóng)機(jī)舒適化、人機(jī)交互人性化、操作傻瓜化等。目前智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備已成為當(dāng)今世界農(nóng)業(yè)裝備發(fā)展的新潮流，是近幾年來國際上農(nóng)業(yè)科學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。
1.2智能化農(nóng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)
智能化農(nóng)機(jī)是應(yīng)用計算機(jī)技術(shù)、電控技術(shù)和人工智能等技術(shù)裝備農(nóng)業(yè)機(jī)械的高新技術(shù)產(chǎn)品，與傳統(tǒng)的功能性農(nóng)機(jī)相比具有以下幾個方面優(yōu)點(diǎn)：
（1）功能強(qiáng)大。智能化農(nóng)機(jī)由于裝備了智能化控制系統(tǒng)，不但能完成傳統(tǒng)農(nóng)機(jī)的耕作、收獲、灌溉和病蟲害防治等作業(yè)，還可進(jìn)行土壤信息采集、農(nóng)作物產(chǎn)量信息采集等工作，進(jìn)而為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的實(shí)施提供技術(shù)支撐。
（2）結(jié)構(gòu)緊湊、通用性強(qiáng)。由于中央處理芯片的功能越來越強(qiáng)大，因此智能化農(nóng)機(jī)的結(jié)構(gòu)變得更加緊湊、通用性更強(qiáng)。通常只需改變部分軟件，就能改變判斷基準(zhǔn)，變更動作順序，以適應(yīng)不同的作業(yè)環(huán)境及作業(yè)對象對作業(yè)機(jī)械的功能要求。
（3）勞動強(qiáng)度低、作業(yè)效率高。智能化農(nóng)機(jī)能根據(jù)作業(yè)的需求變化進(jìn)行自動調(diào)整、控制，減少了許多人工操作，不僅降低了操作人員的勞動強(qiáng)度，而且還擁有很高的作業(yè)效率，一個人甚至可在辦公室內(nèi)通過計算機(jī)同時控制幾臺智能化農(nóng)機(jī)完成不同的生產(chǎn)作業(yè)。
（4）安全性、可靠性高。智能化農(nóng)機(jī)裝有各種各樣的傳感器用于監(jiān)視作業(yè)環(huán)境和作業(yè)狀況，可根據(jù)作業(yè)環(huán)境和對象變化自動調(diào)整工作狀態(tài)，并始終處于良好的技術(shù)狀態(tài)下作業(yè)，加之具有自動保護(hù)功能，因而安全性和可靠性較傳統(tǒng)農(nóng)機(jī)高。
（5）節(jié)能、環(huán)保。由于智能化農(nóng)機(jī)在良好的技術(shù)狀態(tài)下進(jìn)行各種作業(yè)，加之其作業(yè)效率高，因而能耗較低；同時智能化農(nóng)機(jī)采用精準(zhǔn)方式作業(yè)，不僅能大幅提高化肥和農(nóng)藥的利用率，而且能減少兩者對農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的污染，降低農(nóng)產(chǎn)品中的農(nóng)藥殘留。
2國內(nèi)外智能化農(nóng)機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀
自20世紀(jì)90年代中期，美國將衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)安裝在農(nóng)業(yè)機(jī)械上，從而開啟了農(nóng)業(yè)機(jī)械高科技、高性能、智能化的先河。目前歐、美、日等發(fā)達(dá)國家農(nóng)業(yè)不僅已基本實(shí)現(xiàn)全面機(jī)械化，而且智能化農(nóng)機(jī)應(yīng)用也具有相當(dāng)高的水平。雖然近年來，國內(nèi)智能化農(nóng)機(jī)有了較大發(fā)展，但總體上還處于研發(fā)階段，智能化機(jī)具很少、智能化程度低，與國外發(fā)達(dá)國家的差距還很大。
2.1智能化動力機(jī)械
農(nóng)業(yè)動力機(jī)械的智能化包括農(nóng)用拖拉機(jī)、大型自走式農(nóng)機(jī)（聯(lián)合收獲機(jī)械、植保機(jī)械）在行走、操控、人機(jī)工程等方面的智能化。利用GPS自動導(dǎo)航、圖像識別技術(shù)、計算機(jī)總線通信技術(shù)等汽車航天技術(shù)來提高機(jī)器的操控性、機(jī)動性和人員作業(yè)舒適性。在上述機(jī)械駕駛室中，都有一臺或數(shù)臺計算機(jī)，具有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的接口，用于與不同類型的農(nóng)機(jī)具配套使用。與傳統(tǒng)農(nóng)機(jī)駕駛室中采用儀表盤顯示作業(yè)參數(shù)不同的是，智能化農(nóng)業(yè)動力機(jī)械安裝有信息顯示終端的人機(jī)交互界面，通過屏幕菜單操作者可任意選擇顯示機(jī)組中不同部分的終端信息，調(diào)用數(shù)據(jù)庫信息，顯示數(shù)據(jù)、圖形、語音等多媒體信息。如美國研制成功一種激光拖拉機(jī)，利用激光導(dǎo)航裝置，不僅能夠精確地測定拖拉機(jī)所在位置及行駛方向，而且誤差不超過25cm；英國開發(fā)的帶有電子監(jiān)測系統(tǒng)（EMS）的拖拉機(jī)具有故障診斷和工作狀態(tài)液晶顯示功能，通過EMS可嚴(yán)密地控制作業(yè)機(jī)具的耕作及播種的寬度、深度等。是德國的一款智能化甜菜收獲機(jī)及其駕駛室內(nèi)景。近年來，國內(nèi)的福田、一拖等一些農(nóng)機(jī)企業(yè)已意識到了農(nóng)機(jī)“智能化”研發(fā)的重要性，開始著手研發(fā)智能化動力機(jī)械，并取得一定成效。據(jù)《中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展報告》顯示，在國產(chǎn)東方紅X￣804拖拉機(jī)上已經(jīng)設(shè)計開發(fā)出載波相位差分全球定位系統(tǒng)（DGPS）自動導(dǎo)航控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)使得拖拉機(jī)的自動化和智能化水平大大提高，成功實(shí)現(xiàn)拖拉機(jī)的無人駕駛。
2.2智能化作業(yè)機(jī)械
智能化（有時亦稱變量）作業(yè)機(jī)械主要包括播種機(jī)、施肥機(jī)、整地機(jī)械、田間管理機(jī)等作業(yè)機(jī)具，其智能化應(yīng)用如激光平地、變量施肥與噴藥，以及機(jī)具作業(yè)狀態(tài)的監(jiān)控、故障報警等。
（1）智能化收獲機(jī)械。聯(lián)合收割機(jī)裝備有各種傳感器和GPS定位系統(tǒng)，既可收獲各種糧食作物，又可實(shí)時測出作物的含水量、小區(qū)產(chǎn)量等技術(shù)參數(shù)，形成作物產(chǎn)量圖，為處方農(nóng)作提供技術(shù)支撐。如美國衛(wèi)西•弗格森公司在聯(lián)合收割機(jī)上安裝了一種產(chǎn)量計量器，能在收割作物的同時，準(zhǔn)確收集有關(guān)產(chǎn)量的信息，并繪成小區(qū)的產(chǎn)量分布圖，農(nóng)場主可利用產(chǎn)量分布圖確定下一季的種植計劃及種子、化肥和農(nóng)藥在不同小區(qū)的使用量；日本研制的自動控制半喂合收割機(jī)，其作業(yè)速度自動控制裝置可利用發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速檢測行進(jìn)速度、收割狀態(tài)，通過變速機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)作業(yè)速度的自動控制，當(dāng)喂入量過大時，作業(yè)速度會自動變慢。智能化糧食收獲機(jī)械是當(dāng)今國內(nèi)智能化農(nóng)機(jī)裝備研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)，目前已研制開發(fā)出實(shí)用化的大型智能化糧食收割機(jī)。如國機(jī)集團(tuán)所屬的中國農(nóng)機(jī)院研制出智能型10kg/s通用性多功能谷物聯(lián)合收割機(jī)，創(chuàng)造了中國收割機(jī)最大喂入量記錄，并憑借自動化、智能化控制等先進(jìn)技術(shù)，打破了國外技術(shù)壟斷和市場壟斷，可用于水稻、小麥、大豆等糧食作物收獲；福田雷沃創(chuàng)新研發(fā)的基于GPS定位系統(tǒng)的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)遠(yuǎn)程信息化服務(wù)系統(tǒng)，能夠?qū)κ崭顧C(jī)故障進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時診斷，并能指導(dǎo)維修作業(yè)。
（2）智能化噴藥機(jī)械。智能化噴藥機(jī)械能提高農(nóng)藥利用率，減少對土壤、水體、農(nóng)作物的污染，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。如作為智能農(nóng)機(jī)領(lǐng)域中的引領(lǐng)者，美國約翰迪爾公司生產(chǎn)的自走式精確噴霧機(jī)具有靈活高效、 作業(yè)精準(zhǔn)等諸多優(yōu)勢；德國推出的一種莠草識別噴霧器，在田間作業(yè)時能借助專門的電子傳感器來區(qū)分莊稼和雜草，只有當(dāng)發(fā)現(xiàn)莠草時才噴出除莠劑，除莠劑使用量只有常規(guī)機(jī)械的10%甚至更低，減少了對環(huán)境的污染；俄羅斯研制的果園對靶噴霧機(jī)采用超聲波測定樹冠位置，實(shí)現(xiàn)對果樹樹冠的噴霧，大幅度減少或基本消除了農(nóng)藥噴到非靶標(biāo)植物上的可能性，節(jié)省農(nóng)藥達(dá)50%，生產(chǎn)效率提高20%。國內(nèi)對自動對靶噴霧等變量噴藥技術(shù)進(jìn)行了較深入的研究，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際開發(fā)了相應(yīng)的機(jī)具。如將紅外探測技術(shù)、自動控制技術(shù)應(yīng)用于噴霧機(jī)上，研制出果園自動對靶噴霧機(jī)，較好地解決了現(xiàn)行果園病蟲害防治存在的農(nóng)藥利用率低、污染環(huán)境等問題。2012年作為智能農(nóng)機(jī)領(lǐng)域中的領(lǐng)導(dǎo)者，約翰迪爾4630自走式噴霧機(jī)在中國實(shí)現(xiàn)本土化生產(chǎn)，目前已廣泛地應(yīng)用于國內(nèi)玉米、棉花、高粱和甘蔗等高稈作物的大面積、高效率和精準(zhǔn)植保作業(yè)。
（3）智能化施肥機(jī)械。施肥機(jī)可以在施肥過程中，根據(jù)作物種類、土壤肥力、墑情等參數(shù)控制施肥量，提高肥料利用率。如美國Ag￣Chem儀器裝配公司生產(chǎn)的施肥系統(tǒng)可進(jìn)行干式或液態(tài)肥料的撒施，該系統(tǒng)通過電子地圖內(nèi)疊存的數(shù)據(jù)庫處方，可同時分別對磷肥、鉀肥和石灰的施用量進(jìn)行調(diào)整；日本久保田株式會社推出的農(nóng)業(yè)服務(wù)支援系統(tǒng)“久保田智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)（KSAS）”，該系統(tǒng)的正式套餐中，聯(lián)合收割機(jī)搭載了與KSAS對應(yīng)的傳感器，插秧機(jī)附帶電動調(diào)節(jié)施肥量的功能，對應(yīng)農(nóng)機(jī)連動制作產(chǎn)量分析及施肥計劃。國內(nèi)山東省農(nóng)機(jī)科研院、福田雷沃國際重工股份有限公司等單位研制出“2BYFZ￣4型智能玉米精密播種施肥機(jī)”，該機(jī)采用自主研發(fā)的種、肥專用傳感器分別設(shè)計了種子檢測與自動補(bǔ)種系統(tǒng)、化肥檢測與自動疏通系統(tǒng)，以及基于CAN總線的專用控制器與觸控軟件系統(tǒng)等三個主要系統(tǒng)，其中前者能完成已播數(shù)、重播數(shù)、漏播數(shù)的計量和缺種、堵塞故障報警及自動補(bǔ)種，而后者能實(shí)現(xiàn)株距與施肥量的電動無級調(diào)節(jié)。
（4）智能化灌溉機(jī)械。灌溉機(jī)械的智能化不僅可大量節(jié)約用水，而且還能省工、省時。如美國瓦爾蒙特工業(yè)股份有限公司和ARS公司開發(fā)的智能紅外濕度計，被安裝在農(nóng)田灌溉系統(tǒng)后，可每6s讀取一次植物葉面濕度，當(dāng)植物需水時，灌溉系統(tǒng)會及時通過計算機(jī)發(fā)出灌溉指令向農(nóng)田中灌水；美國、以色列等國在大型平移式噴灌機(jī)械上加裝GPS定位系統(tǒng)，結(jié)合存放在地理信息系統(tǒng)中的信息和數(shù)據(jù)，通過處方實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物的人工變量灌溉。此外，目前發(fā)達(dá)國家已實(shí)現(xiàn)噴水和施肥、噴藥同步進(jìn)行的一體化作業(yè)。國內(nèi)將計算機(jī)與分布于農(nóng)田內(nèi)的各種傳感器，如土壤水吸力、管道壓力、流量、空氣溫度、空氣濕度、雨量、太陽輻射、氣壓等傳感器進(jìn)行相連，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集自動化，同時對采集到的各種數(shù)據(jù)信息進(jìn)行計算、分析，其結(jié)果不僅可作為確定精確的灌溉時間和最佳灌溉水量的依據(jù)，而且還可根據(jù)決策結(jié)果對灌溉設(shè)備進(jìn)行自動控制與監(jiān)測。
（5）智能化播種機(jī)械。智能化播種機(jī)械能根據(jù)播種期田塊的土壤墑情、生產(chǎn)能力等條件的變化，精確調(diào)控播種機(jī)械的播種量、開溝深度、施肥量等作業(yè)參數(shù)。如美國依阿華州生產(chǎn)的“ACCU￣PLANT”的播種機(jī)控制系統(tǒng)可附加在各類播種機(jī)上，通過該系統(tǒng)調(diào)控播種機(jī)上的播種量計量裝置，實(shí)現(xiàn)不同地塊的播種量調(diào)整。另外，部分條播機(jī)還加裝了同時撒施肥料、殺蟲劑和除草劑的撒施裝置，將這些裝置的驅(qū)動機(jī)構(gòu)與播種機(jī)計量裝置連結(jié)在一起，能實(shí)現(xiàn)撒施量與播種量大小的同步調(diào)整與變化。國內(nèi)研制了基于全球定位技術(shù)(GPS)的智能變量播種、施肥、旋耕復(fù)合機(jī)，并在一些農(nóng)場投入使用。此類機(jī)械具有復(fù)式作業(yè)功能，可一次性完成耕整、播種、施肥等多種功能，適用于小麥、大豆、油菜等多種作物，并且操作簡便，通過電腦觸摸屏調(diào)控機(jī)具作業(yè)參數(shù)。
（6）智能化設(shè)施農(nóng)業(yè)裝備。目前歐美、日本等發(fā)達(dá)國家已形成溫室成套裝備，其溫室結(jié)構(gòu)、環(huán)境控制設(shè)施設(shè)備，以及室內(nèi)作業(yè)機(jī)械裝備的制造技術(shù)都非常成熟，并向高度自動化、智能化方向發(fā)展，并已建立不受或很少受自然影響的全新農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)體系。如荷蘭的溫室能夠常年穩(wěn)定地生產(chǎn)蔬菜和花卉，黃瓜、番茄等作物的產(chǎn)量可以達(dá)到40～50kg/m2；設(shè)施農(nóng)業(yè)中的植物工廠（plantfactory）則完全擺脫了自然環(huán)境對植物生長的影響，其產(chǎn)量可達(dá)到常規(guī)栽培的幾十甚至上百倍，圖3為植物工廠的內(nèi)部情況。國內(nèi)許多機(jī)構(gòu)利用計算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、通訊技術(shù)研制出溫室環(huán)境監(jiān)測和自動控制系統(tǒng)，不僅可自動監(jiān)測溫室內(nèi)的氣候和土壤參數(shù)，而且還能自動控制溫室內(nèi)配置的所有設(shè)備的優(yōu)化運(yùn)行，如開窗、加溫、降溫、加濕、補(bǔ)光照、CO2補(bǔ)氣、灌溉施肥、環(huán)流通氣等；與此同時利用物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和云計算等先進(jìn)技術(shù)，研制遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，并能通過手機(jī)或計算機(jī)實(shí)現(xiàn)溫室可視化遠(yuǎn)程監(jiān)控。圖4是基于物聯(lián)網(wǎng)的控制大棚。
（7）農(nóng)業(yè)機(jī)器人。在先進(jìn)發(fā)達(dá)國家，農(nóng)業(yè)機(jī)器人在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的許多領(lǐng)域得到發(fā)展和應(yīng)用。如美國明尼蘇達(dá)州一家農(nóng)業(yè)機(jī)械公司研究推出的施肥機(jī)器人（如圖5所示），會從不同土壤的實(shí)際情況出發(fā)，適量施肥；法國發(fā)明了專門服務(wù)于葡萄園的機(jī)器人，它幾乎能代替種植園工人的所有工作，包括修剪藤蔓、剪除嫩芽、監(jiān)控土壤和藤蔓的健康狀況等；美國波士頓研制出育苗機(jī)器人，工作人員只要在觸摸屏上設(shè)定地點(diǎn)參數(shù)，機(jī)器人就能感應(yīng)盆栽，并自動把它們移動到目的地；英國、日本研發(fā)了擠奶機(jī)器人，不僅能完成擠奶工作，還可在擠奶過程中檢測奶質(zhì)；澳大利亞發(fā)明了一種像牧羊犬的機(jī)器人（如圖6所示），能在農(nóng)場代替?zhèn)鹘y(tǒng)的放牧勞力。國內(nèi)農(nóng)業(yè)機(jī)器人起步晚、底子薄、投資規(guī)模小、發(fā)展速度緩慢，目前仍處于理論研究時期，距離實(shí)際應(yīng)用還有許多難題需要解決，與發(fā)達(dá)國家相比，在可靠性、精度和效率等方面差距很大。盡管如此，國內(nèi)農(nóng)業(yè)機(jī)器人的研究目前也已取得了一定的成果，如中國農(nóng)大研制出蔬菜嫁接機(jī)器人，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)、上海交通大學(xué)、西北農(nóng)林科技大學(xué)、陜西科技大學(xué)等高校已成功研制出采摘草莓、黃瓜、茄子、番茄等水果蔬菜的農(nóng)業(yè)機(jī)器人和用于除草的農(nóng)業(yè)機(jī)器人；但總體上處于研究試驗(yàn)階段，進(jìn)入實(shí)用化的農(nóng)業(yè)機(jī)器人則很少。
2.3智能化農(nóng)機(jī)管理
農(nóng)業(yè)機(jī)械性能發(fā)揮程度和使用率高低受許多條件限制，既受農(nóng)機(jī)具的保有量、配置和狀態(tài)的制約，又受作物生長情況、氣候變化等因素影響。只有在一個農(nóng)場或區(qū)域形成一個高效的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理網(wǎng)絡(luò)，并實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)具的智能化管理，才能充分發(fā)揮各種農(nóng)業(yè)機(jī)械的效率與作用。農(nóng)機(jī)具管理智能化包括機(jī)具配置、機(jī)具狀態(tài)監(jiān)控、實(shí)時調(diào)度和維修保養(yǎng)的智能化。如歐洲一些大農(nóng)場已建立和使用農(nóng)場辦公室計算機(jī)與移動作業(yè)機(jī)械間通過無線通信進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的管理信息系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)不僅能夠制定詳細(xì)的農(nóng)事操作方案和機(jī)械作業(yè)計劃，而且駕駛員還能根據(jù)作業(yè)機(jī)械顯示的相關(guān)數(shù)據(jù)，調(diào)整機(jī)械作業(yè)的負(fù)荷與速度，確保機(jī)組能在較佳的工況下運(yùn)行，與此同時利用作業(yè)過程采集的數(shù)據(jù)，通過系統(tǒng)運(yùn)算和處理，能夠?qū)崿F(xiàn)如作業(yè)面積、耗油率、產(chǎn)量的計算、統(tǒng)計及友好的人機(jī)界面顯示等智能化功能；日本洋馬株式會社的農(nóng)機(jī)“智能助手”，通過搭載在農(nóng)業(yè)機(jī)械上的GPS天線和通信終端，農(nóng)機(jī)能夠自動發(fā)送位置、運(yùn)轉(zhuǎn)及保養(yǎng)方面的信息，并每天自動生成作業(yè)報告，還可實(shí)現(xiàn)監(jiān)視防盜、運(yùn)轉(zhuǎn)狀況管理、保養(yǎng)服務(wù)、突發(fā)問題自動通知與迅速應(yīng)對等方面的功能，該“智能助手”不僅能自動支持農(nóng)業(yè)機(jī)械作業(yè)，還可與第三方公司提供的農(nóng)業(yè)云應(yīng)用程序“facefarm生產(chǎn)履歷”配合使用，進(jìn)一步提高效率，目前“智能助手”已在日本全國推廣應(yīng)用。國內(nèi)一些省份農(nóng)機(jī)管理部門、高校與有關(guān)公司合作，利用“互聯(lián)網(wǎng)+”實(shí)現(xiàn)了農(nóng)機(jī)智能化管理。如寧波市農(nóng)機(jī)總站與寧波移動合作建設(shè)“智慧農(nóng)機(jī)”信息服務(wù)平臺，該平臺整合了無線通信、農(nóng)機(jī)定位、地理信息、計算機(jī)控制等先進(jìn)技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)定位、農(nóng)機(jī)調(diào)度、農(nóng)機(jī)作業(yè)面積統(tǒng)計計算等功能，通過幾年試點(diǎn)工作，現(xiàn)已取得較好成效；中國移動湖北公司為湖北省農(nóng)機(jī)局研發(fā)了“農(nóng)機(jī)寶”手機(jī)APP智能應(yīng)用系統(tǒng)，為全省農(nóng)機(jī)手免費(fèi)提供農(nóng)機(jī)作業(yè)電召信息、農(nóng)機(jī)維修及加油站點(diǎn)位置服務(wù)等九大類手機(jī)智能應(yīng)用服務(wù)；浙江大學(xué)正呈科技有限公司與江蘇北斗衛(wèi)星應(yīng)用產(chǎn)業(yè)研究院聯(lián)合開發(fā)的“北斗農(nóng)機(jī)作業(yè)精細(xì)化管理平臺”能為農(nóng)機(jī)作業(yè)提供定位監(jiān)控、指揮調(diào)度、面積統(tǒng)計、信息管理等智能化精細(xì)化管理服務(wù)，經(jīng)浙江省一些縣市農(nóng)機(jī)管理部門使用，反映效果好，目前已進(jìn)入加快示范推廣階段。
3我國智能化農(nóng)機(jī)未來發(fā)展建議
加強(qiáng)以信息化技術(shù)為先導(dǎo)的智能化、自動化農(nóng)機(jī)技術(shù)與裝備的研發(fā)制造，既是轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的現(xiàn)實(shí)要求，也是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的客觀需要；因而國家非常重視智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備技術(shù)發(fā)展，“十二五”期間，國家不僅在《高端裝備制造業(yè)十二五發(fā)展規(guī)劃》《農(nóng)機(jī)工業(yè)十二五發(fā)展規(guī)劃》要求重點(diǎn)發(fā)展農(nóng)機(jī)自動化、信息化和智能化技術(shù)，以提高農(nóng)機(jī)裝備的控制水平和智能水平，而且啟動了當(dāng)今農(nóng)業(yè)裝備領(lǐng)域財政投入最大的國家863計劃項(xiàng)目“智能化農(nóng)機(jī)技術(shù)與裝備”重大項(xiàng)目。另外，還將農(nóng)業(yè)機(jī)械列為智能制造試點(diǎn)的十大領(lǐng)域之一。根據(jù)目前國內(nèi)智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械的研發(fā)、制造和應(yīng)用現(xiàn)狀，應(yīng)采取如下幾方面措施加快智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域發(fā)展，以適應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展對先進(jìn)適用農(nóng)業(yè)機(jī)械的需要。
（1）積極營造發(fā)展智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械的良好氛圍。目前國內(nèi)對農(nóng)機(jī)“智能化”理解偏差較大，尤其是許多農(nóng)機(jī)企業(yè)過于關(guān)注眼前利益，因而對發(fā)展智能化農(nóng)機(jī)并不完全認(rèn)同。為此，需要強(qiáng)化宣傳，營造良好氛圍，提高對發(fā)展智能化農(nóng)機(jī)重要性的認(rèn)知，使社會各界尤其是農(nóng)機(jī)企業(yè)認(rèn)識到中國農(nóng)機(jī)走“智能化”發(fā)展道路，既是我國從“農(nóng)機(jī)大國”走向“農(nóng)機(jī)強(qiáng)國”的必然選擇，也是由我國未來現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和新時代人群的需求所決定的。
（2）加強(qiáng)現(xiàn)有智能化農(nóng)業(yè)裝備成果轉(zhuǎn)化和示范推廣?！笆濉睂?shí)施的國家863計劃項(xiàng)目“智能化農(nóng)機(jī)技術(shù)與裝備”重大項(xiàng)目，目前已在秧苗高速栽插與精密播種技術(shù)研究、瓜菜田間生產(chǎn)智能化關(guān)鍵技術(shù)與裝備研究、茶園智能化關(guān)鍵技術(shù)與裝備開發(fā)等方面取得了許多研究成果。為使上述智能化農(nóng)機(jī)技術(shù)與裝備對農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展確實(shí)起到支撐作用，應(yīng)加快建立若干以智能化技術(shù)為引領(lǐng)的智能農(nóng)機(jī)裝備產(chǎn)業(yè)化示范基地，推進(jìn)成果的轉(zhuǎn)化與應(yīng)用。
二、現(xiàn)實(shí)意義
為了解決我國農(nóng)業(yè)用水存在的水資源緊缺與水資源污染、浪費(fèi)嚴(yán)重的突出矛盾以及節(jié)水灌溉管理體系有待加強(qiáng)完善的問題，應(yīng)該更新觀念，以現(xiàn)代化大農(nóng)業(yè)的發(fā)展為中心，不斷向節(jié)水灌溉、高效用水模型和綠色環(huán)保的研究領(lǐng)域擴(kuò)展、加強(qiáng)作物需水規(guī)律和灌溉制度的研究、加強(qiáng)農(nóng)田水利應(yīng)用基礎(chǔ)研究等措施，解決農(nóng)業(yè)水資源短缺，保證農(nóng)業(yè)、水利可持續(xù)發(fā)展。
三、研究目的
實(shí)現(xiàn)水稻用水灌溉的最優(yōu)控制，為農(nóng)田灌溉排水工程設(shè)計和運(yùn)行管理提供科學(xué)依據(jù)，為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支撐，對現(xiàn)代化大農(nóng)業(yè)發(fā)展起到引領(lǐng)和示范帶動的作用。
四、系統(tǒng)功能
把田間多余灌溉用水排進(jìn)蓄水池進(jìn)行保存，最大限度地節(jié)約水資源。由于循環(huán)水中含有化肥、農(nóng)藥、養(yǎng)料，使之循環(huán)利用，做到不污染環(huán)境，節(jié)約農(nóng)藥、化肥、節(jié)約生產(chǎn)成本，綠色環(huán)保。水稻田間鋪設(shè)灌水、排水管道，田間裝設(shè)電動進(jìn)水閥門和電動排水閥門、電磁流量計、水位計、水質(zhì)檢測等儀表，按照寒地水稻的全生育期的灌溉需水規(guī)程要求，做到灌溉水的自動循環(huán)利用，減輕勞動強(qiáng)度，降低人工成本。
五、系統(tǒng)理論基礎(chǔ)
智能化循環(huán)節(jié)水灌溉項(xiàng)目以水稻葉齡診斷技術(shù)為理論基礎(chǔ)，根據(jù)水稻不同葉齡時期的需水規(guī)律，分別制定出水稻各葉齡生育時期的灌溉控制策略。秧苗三葉一心開始插秧，田間保持花達(dá)水狀態(tài)；4葉返青期，上護(hù)苗水3-5cm；分蘗期保持3-5cm水層，分蘗盛期即7葉期晾田控蘗5天左右；拔節(jié)期和孕穗期實(shí)行間歇灌溉，水層自然落干后，再灌水3-5cm；孕穗末期至始穗期可根據(jù)水稻長勢適當(dāng)晾田；抽穗、開花至蠟熟期繼續(xù)實(shí)行間歇灌溉；水稻成熟前30天停止灌溉，等待收獲。
六、系統(tǒng)工作過程
安裝在灌水渠和排水渠上的智能灌溉控制裝置接到系統(tǒng)決策指令后，通過控制灌水和排水電磁閥的開啟和關(guān)閉，將蓄水池中的水流入格田或?qū)⒏裉飪?nèi)多余的灌溉水回收到蓄水池進(jìn)行儲存，供下次灌溉使用，從而實(shí)現(xiàn)自動化的循環(huán)灌溉。
由于天氣高溫、蒸發(fā)量大或其他原因造成格田內(nèi)的水層深度低于水稻該葉齡期的水位臨界值時，系統(tǒng)對傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析診斷后，自動發(fā)出灌水指令，蓄水池中的水泵接到指令后立即啟動，蓄水池中儲存的灌溉水流向灌水渠，同時灌水渠的電磁閥自動打開，灌溉水進(jìn)入到格田內(nèi)。當(dāng)格田內(nèi)的水層深度達(dá)到系統(tǒng)預(yù)設(shè)值時，系統(tǒng)發(fā)出停止指令，蓄水池的水泵停止工作，灌水渠電磁閥自動關(guān)閉，停止灌溉。
由于栽培技術(shù)要求需要排水，或者是遇到較強(qiáng)的降雨造成格田內(nèi)的水層深度高于水稻該葉齡期的水位臨界值時，系統(tǒng)診斷后立即發(fā)出排水指令，排水渠電磁閥自動打開，田間多余的水通過排水渠流向蓄水池并儲存起來。當(dāng)格田內(nèi)的水層深度降到系統(tǒng)預(yù)設(shè)值時，系統(tǒng)發(fā)出停止排水指令，排水渠電磁閥關(guān)閉，停止排水。
七、應(yīng)用效果分析
1、 用水量監(jiān)測
對系統(tǒng)灌溉監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，智能化循環(huán)節(jié)水灌溉用水量107m3/畝，其中排水量45m3/畝，需地下水62m3/畝，常規(guī)灌溉需地下水128m3/畝，全年省水66m3/畝。節(jié)約了水資源，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。
2、 節(jié)約肥料成本分析
分別在水稻插秧排水、分蘗、曬田排水和齊穗4個時期，采集水樣。養(yǎng)分化驗(yàn)結(jié)果見下表1。
蓄水池全氮含量1.2mg/L，曬水池全氮含量0.34mg/L，差值為0.86mg/L，循環(huán)水二次利用水量45m3/畝，增加全氮養(yǎng)分含量38.7g/畝，可節(jié)約尿素0.09kg/畝；磷肥比較穩(wěn)定，養(yǎng)分流失量很小，可忽略不計，速效鉀流失量最高，按上述方法計算，可節(jié)約50%硫酸鉀0.6kg/畝，通過智能化循環(huán)節(jié)水灌溉技術(shù)畝節(jié)約尿素0.09kg，50%硫酸鉀0.6kg，節(jié)約肥料成本3.1元/畝。
2、 節(jié)約人工成本分析
應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)灌溉管理的智能化、自動化控制，節(jié)約水稻生產(chǎn)灌溉田間管理人工費(fèi)15元/畝。
引言
隨著我國經(jīng)濟(jì)、社會的不斷發(fā)展，我國對各種農(nóng)產(chǎn)品的需求量也在不斷增加，在這種情況下必須不斷采取措施提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率和質(zhì)量，滿足我國對農(nóng)產(chǎn)品日益增長的需求，推動我國經(jīng)濟(jì)、社會的平穩(wěn)、可持續(xù)發(fā)展。
1在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械中應(yīng)用智能化技術(shù)的意義
農(nóng)業(yè)是我國社會、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱型產(chǎn)業(yè)，與我國人民的日常生活密切相關(guān)。我國農(nóng)業(yè)發(fā)展歷史十分悠久，距今已有數(shù)千年的歷史。我國最早期的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是依靠人力進(jìn)行的，后來逐漸使用耕牛等牲畜進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，這種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的效率非常低，人和牲畜的勞動強(qiáng)度也非常大。隨著人類社會、經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中逐漸出現(xiàn)收割機(jī)、播種機(jī)、脫粒機(jī)等農(nóng)業(yè)機(jī)械，取代了傳統(tǒng)的人工勞動，使得農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率得到了極大提高。隨著我國信息化技術(shù)、機(jī)械化技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式已經(jīng)無法滿足我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展要求，迫切需要提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的機(jī)械化水平、智能化水平，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械的自動化生產(chǎn)，解放傳統(tǒng)的勞動力，減輕農(nóng)民的負(fù)擔(dān)，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，提高農(nóng)作物產(chǎn)量。近年來，我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化得到了十分迅猛的發(fā)展，各種農(nóng)業(yè)機(jī)械逐漸走進(jìn)廣大農(nóng)民的生活，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展發(fā)揮著重要的推動作用。目前我國農(nóng)業(yè)機(jī)械的使用率在飛速提高，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)已經(jīng)具有較高的機(jī)械化水平。在這種背景下，我國政府大力推動智慧農(nóng)業(yè)的建設(shè)和發(fā)展，不斷采取措施提高農(nóng)業(yè)機(jī)械的智能化水平、自動化水平，希望能夠依靠智能的農(nóng)業(yè)機(jī)械來解放農(nóng)村勞動力，提高農(nóng)民收入水平，推動農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展。2018年國務(wù)院提出，應(yīng)當(dāng)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中大力應(yīng)用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星定位等先進(jìn)技術(shù)，順應(yīng)我國農(nóng)業(yè)發(fā)展趨勢，推動我國農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展。通過在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械中應(yīng)用智能化技術(shù)，可以促使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資源、勞動力利用率不斷提高，減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境所造成的污染和破壞，在提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益的同時還可以提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的環(huán)境效益，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會三者的協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展。應(yīng)用智能化技術(shù)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械功能更加齊全，許多依靠人力難以解決的問題都能夠得到有效解決，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率得到了極大提高［1］。與傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)機(jī)械相比，應(yīng)用智能化技術(shù)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械運(yùn)行的安全性、可靠性更高，在運(yùn)行過程中可以自動監(jiān)控運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對故障問題的自我診斷，當(dāng)出現(xiàn)故障問題時可以及時通過系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)警，農(nóng)民可以及時明確農(nóng)業(yè)機(jī)械的故障問題，并對故障問題進(jìn)行解決，避免故障問題進(jìn)一步擴(kuò)大而阻礙整體農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的順利進(jìn)行。此外，應(yīng)用智能化技術(shù)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械還可以對氣候、環(huán)境信息進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，根據(jù)收集的氣候、環(huán)境信息以及目前的實(shí)際產(chǎn)量對接下來的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動進(jìn)行預(yù)測，根據(jù)農(nóng)作物具體的生長情況、周邊的環(huán)境因素制定下一階段的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)計劃，確保制定出的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)計劃有著極高的科學(xué)性、合理性。
2現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械中對智能化技術(shù)的應(yīng)用
2.1新能源技術(shù)
在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械中應(yīng)用新能源技術(shù)，主要是加強(qiáng)對風(fēng)能、太陽能等的利用。太陽能作為環(huán)保、可再生的能源可以為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械的運(yùn)行提供動力，并可應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的病蟲害防治、農(nóng)作物的灌溉和種植等領(lǐng)域，可以推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益的有效提高，減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中對環(huán)境所造成的污染。如，利用太陽能技術(shù)建立光電溫室大棚，為大棚中各種農(nóng)作物的生長提供電能、熱能;利用太陽能技術(shù)研發(fā)誘蟲燈等設(shè)備應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，可以及時殺滅各種害蟲，避免農(nóng)作物出現(xiàn)病蟲害問題。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中大量使用農(nóng)藥、化肥所造成的農(nóng)藥殘留、土壤肥力降低等問題也可以得到有效解決。此外，還可以利用太陽能技術(shù)構(gòu)建太陽能制冷器、集熱器、真空平板等設(shè)備，將太陽能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能、電能，為農(nóng)業(yè)機(jī)械運(yùn)行提供動力，太陽能制冷器可以降低農(nóng)業(yè)機(jī)械運(yùn)行溫度，避免農(nóng)業(yè)機(jī)械由于過熱而引發(fā)一系列的故障問題，確保在高溫天氣下農(nóng)業(yè)機(jī)械仍然可以穩(wěn)定運(yùn)行。對于風(fēng)能的利用主要是構(gòu)建風(fēng)力發(fā)電設(shè)備將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成電能，為農(nóng)業(yè)機(jī)械運(yùn)行提供充足的電力，有效降低農(nóng)業(yè)機(jī)械的運(yùn)行成本，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益［2］。
2.2自動控制技術(shù)
在農(nóng)業(yè)機(jī)械中應(yīng)用自動控制技術(shù)，可以有效提高農(nóng)業(yè)機(jī)械運(yùn)行的自動化、智能化水平，構(gòu)建完善的農(nóng)業(yè)機(jī)械自動運(yùn)行監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)?？梢詫⒆詣涌刂葡到y(tǒng)、電子監(jiān)視系統(tǒng)安裝到各種農(nóng)業(yè)機(jī)械內(nèi)部，在主要農(nóng)業(yè)機(jī)械的駕駛室中安裝智能顯示屏并與其它農(nóng)業(yè)機(jī)械的自動控制系統(tǒng)、電子監(jiān)視系統(tǒng)相連接，實(shí)現(xiàn)對農(nóng)業(yè)機(jī)械運(yùn)行的實(shí)時監(jiān)控。澳大利亞等國家依靠傳感器技術(shù)構(gòu)建了農(nóng)作物自動監(jiān)測與管控系統(tǒng)，能夠及時收集光照強(qiáng)度、溫度等環(huán)境數(shù)據(jù)，并將收集到的環(huán)境數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C(jī)中，經(jīng)過計算機(jī)的分析處理后傳輸?shù)秸{(diào)節(jié)裝置，調(diào)節(jié)裝置根據(jù)計算機(jī)傳輸來的數(shù)據(jù)指令實(shí)現(xiàn)對農(nóng)作物生長環(huán)境的自動調(diào)節(jié)。
2.3計算機(jī)視覺技術(shù)
在農(nóng)業(yè)機(jī)械中應(yīng)用計算機(jī)視覺技術(shù)，主要是依靠攝像機(jī)、計算機(jī)等設(shè)備對人的視覺功能進(jìn)行模擬，代替人去識別、監(jiān)控、測量不同的農(nóng)業(yè)目標(biāo)。田間作業(yè)環(huán)境比較復(fù)雜，環(huán)境因素眾多，并且依靠人的視覺對農(nóng)作物生長方向、位置等進(jìn)行確定十分困難。而依靠計算機(jī)視覺技術(shù)可以無視復(fù)雜的田間作業(yè)環(huán)境，全面收集田間的各種環(huán)境因素，對農(nóng)作物生長方向、位置進(jìn)行迅速、準(zhǔn)確地識別，后續(xù)還可以根據(jù)識別到的農(nóng)作物生長方向、位置來對農(nóng)業(yè)機(jī)械的運(yùn)行路線進(jìn)行規(guī)劃，切實(shí)提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。計算機(jī)視覺技術(shù)還可以應(yīng)用到農(nóng)產(chǎn)品的檢測工作中，只需要采集農(nóng)產(chǎn)品的圖像就可以對農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行精準(zhǔn)檢測，不需要和農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)生接觸，不會對農(nóng)產(chǎn)品造成損壞。
2.4電子智能化技術(shù)
在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械中應(yīng)用電子智能化技術(shù)，可以提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的精細(xì)化、精準(zhǔn)化水平，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)的精準(zhǔn)進(jìn)行。西方發(fā)達(dá)國家在農(nóng)業(yè)機(jī)械中應(yīng)用先進(jìn)的智能技術(shù)，并結(jié)合各種電子信息技術(shù)構(gòu)建了智能化的農(nóng)業(yè)機(jī)械控制系統(tǒng)，研發(fā)出各種能夠智能采摘、收獲、播種的機(jī)械設(shè)備。以色列利用電子智能化技術(shù)、自動控制技術(shù)研發(fā)出自動灌溉系統(tǒng)，能夠自動進(jìn)行灌溉，并自動對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)控，灌溉的精準(zhǔn)度得到了極大提升。德國研發(fā)出可以與智能手機(jī)相連接的電動小型拖拉機(jī)，大型農(nóng)場主可以通過智能手機(jī)對電動小型拖拉機(jī)進(jìn)行控制，對其駕駛室事先進(jìn)行預(yù)熱或制冷。
2.5GPS導(dǎo)航技術(shù)
GPS導(dǎo)航技術(shù)有著操作簡單、成本低、效率高的優(yōu)點(diǎn)，在農(nóng)業(yè)機(jī)械中得到了極為廣泛地應(yīng)用。日本依靠GPS導(dǎo)航技術(shù)研發(fā)出無人駕駛的拖拉機(jī)，能夠自動從倉庫中駛?cè)朕r(nóng)場，并且這種無人駕駛拖拉機(jī)還應(yīng)用了GPS測量技術(shù)，定位的精確度非常高，能夠嚴(yán)格按照規(guī)定的路線運(yùn)行。美國等國家在小型無人機(jī)等機(jī)械中應(yīng)用了GPS導(dǎo)航技術(shù)，事先在導(dǎo)航系統(tǒng)中設(shè)置好小型無人機(jī)的飛行路線、速度、高度，通過小型無人機(jī)來進(jìn)行農(nóng)藥的噴灑，農(nóng)藥噴灑的效率得到了極大提高，農(nóng)藥對農(nóng)作物的穿透性也變得更強(qiáng)，效果得到了極大提升。
3推動農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化發(fā)展的措施
公司創(chuàng)始人張侃諭教授首先在國內(nèi)提出“智慧農(nóng)業(yè)”概念，并給出其確切的定義，帶領(lǐng)公司成為國內(nèi)在智慧農(nóng)業(yè)領(lǐng)域內(nèi)唯一擁有完整自主知識產(chǎn)權(quán)的農(nóng)業(yè)科技企業(yè)。
公司主營業(yè)務(wù)
數(shù)字農(nóng)業(yè)、智慧農(nóng)業(yè)設(shè)備與系統(tǒng)提供；
節(jié)水灌溉與精準(zhǔn)施肥的水肥一體化工程與技術(shù)服務(wù)；
先進(jìn)農(nóng)業(yè)栽培和養(yǎng)殖技術(shù)支持與服務(wù)；
現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園區(qū)規(guī)劃與溫室建設(shè)的整體解決方案。
溫室建設(shè)及其自動化智能化的整體解決方案
邦伯公司把現(xiàn)代溫室建造和智能栽培環(huán)境調(diào)控技術(shù)相結(jié)合，從溫室建造和種植技術(shù)的結(jié)合點(diǎn)入手：
提高溫室自動化水平，實(shí)現(xiàn)溫室管理的省人化、智能化；
采用智能栽培專家?guī)?、決策輔助系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)溫室環(huán)境調(diào)控和智能栽培，提高溫室產(chǎn)品產(chǎn)量產(chǎn)值；
采用節(jié)能降耗，節(jié)水節(jié)肥技術(shù)，減少溫室運(yùn)行成本。
通過深入研究設(shè)施智能栽培技術(shù)和溫室環(huán)境調(diào)控技術(shù)，直接為用戶提供溫室建設(shè)智能化、自動化的整體解決方案。
邦伯公司已為上海市嘉定區(qū)特種水產(chǎn)養(yǎng)殖試驗(yàn)場設(shè)計了基于水產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)的刀魚全人工繁育環(huán)境調(diào)控和監(jiān)測系統(tǒng)的方案。
技術(shù)優(yōu)勢
溫室建造運(yùn)行與智能環(huán)境調(diào)控和智能栽培管理相結(jié)合的整體設(shè)計建設(shè)方案；
研究光合效率、干物質(zhì)積累、呼吸消耗、干物質(zhì)分配與產(chǎn)量形成等過程，建立數(shù)字的溫室智能栽培管理專家系統(tǒng)；
通過研究溫室栽培環(huán)境中的肥水需求規(guī)律，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)施肥灌溉一體化；
通過病蟲害遠(yuǎn)程診斷網(wǎng)絡(luò)技術(shù)平臺，實(shí)現(xiàn)病蟲種類識別、發(fā)生流行規(guī)律、防治決策方法和治理技術(shù)的查詢。
方案解決過程
應(yīng)用案例
已經(jīng)為全國10多個省市（南至西沙、南沙群島，北至吉林長春，西至甘肅、新疆），110多個農(nóng)業(yè)園區(qū)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)企業(yè)提供溫室建設(shè)自動化智能化的解決方案和系統(tǒng)的工程服務(wù)。
主打產(chǎn)品
GSZK-01節(jié)水灌溉與精準(zhǔn)施肥控制系統(tǒng)
GSZK-01節(jié)水灌溉與精準(zhǔn)施肥控制系統(tǒng)具有高性價比的特點(diǎn)，節(jié)水節(jié)肥、省力省時、產(chǎn)量提高，專用于連棟溫室、日光溫室、溫室大棚和大田的水肥一體化控制，是公司的主打系統(tǒng)之一。
產(chǎn)品特點(diǎn)
節(jié)水節(jié)肥——高效水肥灌溉和精準(zhǔn)調(diào)控；
可迅速大面積灌溉和施肥；
根據(jù)土壤水分等相關(guān)參數(shù)自動反饋控制灌溉；
省人力、省時；
提高產(chǎn)量——投運(yùn)該系統(tǒng)可增產(chǎn)30%～50%。
GFZP-20食用菌工廠化栽培控制與生產(chǎn)管理系統(tǒng)
GFZP-20食用菌工廠化栽培控制與生產(chǎn)管理系統(tǒng)針對食用菌工廠化生產(chǎn)，提供食用菌工廠化栽培全程智能控制系統(tǒng)。
產(chǎn)品特點(diǎn)
上、下位機(jī)的二層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，集中監(jiān)控與菇房現(xiàn)場控制相結(jié)合；
全數(shù)字的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)；
變風(fēng)量變頻調(diào)節(jié)的環(huán)境綜合調(diào)控模型；
食用菌工廠化栽培全過程自控與管理；
各種菌類栽培數(shù)據(jù)庫及栽培過程參數(shù)復(fù)用；
縮短食用菌培育時間，提高產(chǎn)量。
系統(tǒng)功能
該控制系統(tǒng)由中央集中監(jiān)控計算機(jī)和多個嵌入式控制器組成，通過CAN現(xiàn)場總線構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)，可同時對多達(dá)16 個菇房進(jìn)行生產(chǎn)監(jiān)控。中央監(jiān)控計算機(jī)集中管理菇房食用菌栽培生產(chǎn)過程控制和數(shù)據(jù)處理顯示分析；控制器承擔(dān)菇房的數(shù)據(jù)采集和控制任務(wù)，控制器具備小鍵盤和液晶顯示器，完成菇房現(xiàn)場的控制參數(shù)設(shè)置和全程生產(chǎn)管理工作。
ZPSY-30組織培養(yǎng)室環(huán)境調(diào)控與種苗生產(chǎn)管理系統(tǒng)將環(huán)境自動控制與植物組培技術(shù)融合，實(shí)現(xiàn)了環(huán)境控制和植物種苗組培全程生產(chǎn)管理及信息追溯，屬于邦伯公司的獨(dú)創(chuàng)。
ZPSY-30組培室環(huán)境調(diào)控與種苗生產(chǎn)管理系統(tǒng)
產(chǎn)品特點(diǎn)
植物種苗組培、脫毒等生產(chǎn)過程和操作流程的全程自動化管理；
組培室樓群的溫濕度、CO2、光照、菌落、空氣流通量等環(huán)境參數(shù)的自動調(diào)控；
綠色食品的基于條形碼、RFID射頻識別技術(shù)的安全生產(chǎn)監(jiān)測與追溯管理；
組培過程視頻監(jiān)控；
引言
由于國外的三次革命，這讓世界一直不停地使用地球上的資源，以至于現(xiàn)如今很多淡水資源被污染，世界各地都面臨著水資源缺乏，水資源減少的問題。同時，中國不止有著缺乏水資源的困惑，就園林灌溉而言，使用的人工的經(jīng)濟(jì)壓力就很大。全世界也都在積極探求好的節(jié)水方法和途徑，隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，自動化以及智能化時代就悄然來臨了，一種現(xiàn)代灌溉技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。就現(xiàn)在而言，自動控制技術(shù)用于園林灌溉就是十分有效的節(jié)水技術(shù)，它使園林灌溉效率得到了提高。
一、園林灌溉
現(xiàn)如今空氣一直都是有污染物的，我們要多多栽培綠植來保護(hù)地球。而園林不僅僅是美化地球的重要東西，它還是防止水土流失的必備武器以及凈化空氣的有利的手段。而園林的灌溉當(dāng)然是為了使園林里的植物更好，更健康的茁長成長。傳統(tǒng)的園林灌溉是使用人工背著連接水池的蓬頭來對園林中的樹木進(jìn)行澆溉，這樣的方式又浪費(fèi)水資源又浪費(fèi)人力，所以就有自動控制的節(jié)水系統(tǒng)出現(xiàn)了。在20世紀(jì)80年代，我國運(yùn)用的園林灌溉技術(shù)就相對比較落后，但是國家一直努力的研究園林節(jié)水灌溉技術(shù)，現(xiàn)在運(yùn)用的就是節(jié)水節(jié)勞并重的自動控制原理的園林灌溉技術(shù)，所謂的園林節(jié)水灌溉也就是指管道系統(tǒng)的安裝和管道末端在發(fā)射器適當(dāng)?shù)乃趾蜖I養(yǎng)物質(zhì)，均勻地輸送到表面附近的土壤和灌溉方法的表面，特別是用于園林，以培育更高的作物經(jīng)濟(jì)價值。在下面我們將會詳細(xì)討論園林節(jié)水的原理和意義。
二、節(jié)水自動控制的原理以及意義
（一）節(jié)水自動控制系統(tǒng)的組成
園林節(jié)水灌溉系統(tǒng)自動控制的兩個組成部分是控制系統(tǒng)以及灌溉系統(tǒng)。控制器、電磁閥就是控制系統(tǒng)的主要組成部分。下面，我將控制器、電磁閥的詳細(xì)信息表述出來，同時，請大家注意到兩者之間的重要聯(lián)系?？刂破魇菆@林節(jié)水自動控制系統(tǒng)中最重要的組成部分，只要設(shè)置好灌溉開始時間，還有灌溉持續(xù)時間和灌溉循環(huán)都正確輸入，控制器都可以控制灌溉程序不管電磁閥打開或關(guān)閉。在園林節(jié)水自動灌溉系統(tǒng)中，隔膜電磁閥是比較日常的，一般采用通過電控制電磁閥，但電磁閥還是依靠水壓來打開或關(guān)閉它，所以電磁閥必須能承受水壓必須打開或關(guān)閉比要求的最小工作壓力要高。這兩者之間的聯(lián)系就是它們之間的電氣信號通過普通埋地線傳輸，輸出電壓從控制器傳來，然后再由電線傳遞到電磁閥。
（二）節(jié)水自動灌溉的意義
@林節(jié)水自動灌溉系統(tǒng)應(yīng)該有三種灌溉（定時定量、條件控制、人工改變）方式，園林節(jié)水自動控制系統(tǒng)具有散布和記憶保存的多種控制方式，灌溉是可以帶著施肥信息，還有機(jī)器對于室內(nèi)外溫室環(huán)境因素的實(shí)時監(jiān)測，系統(tǒng)傳感器開關(guān)選擇和校正，現(xiàn)場電磁閥任意組組合，泵恒壓變頻調(diào)速等功能。還有就是這樣的自動控制可以智能的灌溉園林，它可以被人稱為節(jié)水、節(jié)肥的利器。除了以上的優(yōu)點(diǎn)之外，園林節(jié)水自動控制系統(tǒng)可以有效的讓植物與肥料想對應(yīng)，然后精確的控制水和肥料的使用，不會造成多農(nóng)藥對土地的侵蝕，是植物長得更好更健康，還有就是讓每份資源得到充分的利用，提高了產(chǎn)品質(zhì)量以及社會資源利用率。
三、自動化技術(shù)在園林灌溉的應(yīng)用
（一）智能化技術(shù)
針對自動化控制技術(shù)的園林節(jié)水的應(yīng)用，我認(rèn)為智能化技術(shù)是其中不可缺失的一份子。不僅僅是因?yàn)槿斯ぶ悄芗夹g(shù)在節(jié)水灌溉中的應(yīng)用前景廣闊，還有就是智能化技術(shù)可用于使灌溉控制器及時并且準(zhǔn)確地執(zhí)行根據(jù)智能系統(tǒng)測量將環(huán)境控制在適合作物生長的范圍內(nèi)的參數(shù)。這樣的話，當(dāng)天氣改變時，園林節(jié)水灌溉系統(tǒng)也會隨之改變灌溉的水量和肥料的數(shù)量，從而使水資源和其他有效資源得到充分利用。
（二）電子化技術(shù)
園林節(jié)水自動控制灌溉系統(tǒng)本來就離不開電子化技術(shù)，因?yàn)閳@林自動灌溉可編程診斷控制器就是在電子化技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)的。就如今來看，通過電話（或手機(jī)）、移動網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)遙控或GSM通信方式連接，一些專業(yè)的控制器就可以傳輸數(shù)據(jù)信息。然后，園林節(jié)水自動控制系統(tǒng)就可以根據(jù)數(shù)據(jù)信息來分析園林應(yīng)該的灌溉狀況。針對自動控制技術(shù)的展望，如果電子技術(shù)能夠更加讓信息傳遞更簡潔，更明確，再加上智能化技術(shù)的不斷發(fā)展，那么將來人們更是省時省力。還有就是隨著生物技術(shù)的發(fā)展，我們應(yīng)該將衛(wèi)星與生物技術(shù)相結(jié)合，在運(yùn)用計算機(jī)自動控制系統(tǒng)與信息技術(shù)智能化，實(shí)現(xiàn)水資源更有效的利用，以及對園林的植物的增產(chǎn)。
四、自動灌溉的注意點(diǎn)
（一）獨(dú)立控制灌溉
根據(jù)園林灌溉系統(tǒng)的設(shè)計要求和水源數(shù)量，確定控制點(diǎn)數(shù)量的合理性以及精確的確定需要的控制器數(shù)量。除此之外，設(shè)計園林節(jié)水自動控制系統(tǒng)的控制項(xiàng)目不僅僅要注意滿足園林所有者的要求，還要適當(dāng)考慮到控制整體的質(zhì)量和功能（如控制擴(kuò)展等）以及使用效果等一系列方面。電磁閥通常是在24V電源電壓供電條件下打開，除了處于24v電壓供電狀態(tài)之中控制器的電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài)，而控制器也就相應(yīng)的也處于被關(guān)閉狀態(tài)。同時設(shè)置控制的深深埋于地底的水管時還要考慮到路面粗糙度的要求，然后通過垂直和水平控制系統(tǒng)的自動調(diào)平裝置，使水管得設(shè)置面一直被保持在基準(zhǔn)線的垂直和水平斜率上。
（二）節(jié)水的設(shè)計
在園林節(jié)水自動控制灌溉系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)該注意以下三點(diǎn)：第一點(diǎn)，針對園林節(jié)水的灌溉設(shè)計。首先，灌溉這幾中的控制器應(yīng)該要基于那些設(shè)置好的時間和灌溉量來對園林中的植物進(jìn)行灌溉和施肥，然后園林節(jié)水自動控制器就可以自動操作，無需人為干預(yù)。第二點(diǎn)，針對園林節(jié)水灌溉的循環(huán)設(shè)計。如果選擇設(shè)置任意天數(shù)循環(huán)去灌溉園林，那么園林灌溉循環(huán)可以隨著天氣或園林主人的個人意愿來進(jìn)行。第三點(diǎn)，針對園林節(jié)水的車輪灌溉組設(shè)計。通常情況下，園林節(jié)水自動化控制系統(tǒng)里的控制站是一個帶輪灌組，它可以依照現(xiàn)實(shí)的天氣和其他實(shí)際情況進(jìn)行功能調(diào)整。
五、結(jié)論
現(xiàn)如今，全世界的水資源都是比較缺乏，特別是淡水資源不足于全世界的人們使用，所以我們在園林灌溉中我們要注意在園林節(jié)水灌溉中提高節(jié)水灌溉效率。而將自動控制技術(shù)應(yīng)用于園林節(jié)水灌溉可以使水資源得到有效利用，同時還要將自動控制技術(shù)與智能化技術(shù)結(jié)合起來，讓每份資源得到充分的利用，提高了產(chǎn)品質(zhì)量以及社會資源利用率。
參考文獻(xiàn)：
[1]曹成茂，夏萍，朱張青. 無線數(shù)據(jù)傳輸在節(jié)水灌溉自動控制中的應(yīng)用[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2015，04：127-130.
由于歷史、觀念和技術(shù)等方面的原因， 我國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機(jī)械與發(fā)達(dá)國家相比有很大差距，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)農(nóng)業(yè)的科技進(jìn)步。近些年來， 自動化的研究逐漸被人們所認(rèn)識， 自動控制在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用越來越受到重視。例如，把計算機(jī)技術(shù)、微處理技術(shù)、傳感與檢測技術(shù)、信息處理技術(shù)結(jié)合起來， 應(yīng)用于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機(jī)械， 極大地促進(jìn)了產(chǎn)品性能的提高。我國農(nóng)業(yè)部門總結(jié)了一些地區(qū)的農(nóng)業(yè)自動化先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)（如臺灣地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動化、漁業(yè)生產(chǎn)自動化、畜牧業(yè)生產(chǎn)自動化及農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易自動化）的開發(fā)與應(yīng)用情況， 同時也汲取了國外一些國家的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)，如日本的四行半喂人聯(lián)合收割機(jī)是計算機(jī)控制的自動化裝置在半喂人聯(lián)合收割機(jī)中的應(yīng)用，英國通過對施肥機(jī)散播肥料的動力測量來控制肥料的精確使用量。這些技術(shù)和方法是我國農(nóng)業(yè)機(jī)械的自動化裝置得到了補(bǔ)充和新的發(fā)展，從而形成了一系列適合我國農(nóng)業(yè)特點(diǎn)的自動化控制技術(shù)。
1.已有的農(nóng)業(yè)機(jī)械及裝置的部分自動化控制
自動化技術(shù)提高了已有農(nóng)業(yè)機(jī)械及裝置的作業(yè)性能和操作性能。浙江省把自動化技術(shù)應(yīng)用于茶葉機(jī)械上，成功研制出6CRK-55型可編程控制加壓茶葉揉捻機(jī)，它利用計算機(jī)控制電功加壓機(jī)構(gòu)，能根據(jù)茶葉的具體情況編制最佳揉捻程序?qū)崿F(xiàn)揉捻過程的自動控制，是機(jī)電一體化技術(shù)在茶葉機(jī)械上的首次成功應(yīng)用。
1.1應(yīng)用于拖拉機(jī)
在農(nóng)用拖拉機(jī)上已廣泛使用了機(jī)械油壓式三點(diǎn)聯(lián)結(jié)的位調(diào)節(jié)和力調(diào)節(jié)系統(tǒng)裝置， 現(xiàn)又在開發(fā)和采用性能更完善的電子油壓式三點(diǎn)聯(lián)結(jié)裝置。
1.2應(yīng)用于施肥播種機(jī)
根據(jù)行駛速度和檢測種子粒數(shù)來確定播種量是否符合要求的裝置， 以及將馬鈴薯種子割成瓣后播種的裝置等。
1.3應(yīng)用于谷物干燥機(jī)
不受外界條件干擾， 能自動維持熱風(fēng)溫度的裝置停電或干燥機(jī)過熱引起火災(zāi)時，自動掐斷燃料供給的裝置。
2.微灌自動控制技術(shù)
我國從20世紀(jì)年50代就開始進(jìn)行節(jié)水灌溉的研究與推廣據(jù)統(tǒng)計。到1992年，全國共有節(jié)水灌溉工程面積0.133億m2，其中噴灌面積80萬m2， 農(nóng)業(yè)節(jié)水工程取得了巨大的進(jìn)展。灌溉管理自動化是發(fā)展高效農(nóng)業(yè)的重要手段，高效農(nóng)業(yè)和精細(xì)農(nóng)業(yè)要求必須實(shí)現(xiàn)水資源的高效利用。采用遙感遙測等新技術(shù)監(jiān)測土壤墑性和作物生長情況，對灌溉用水進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測預(yù)報，實(shí)現(xiàn)灌溉用水管理的自動化和動態(tài)管理。在微灌技術(shù)領(lǐng)域，我國先后研制和改進(jìn)了等流量滴灌設(shè)備、微噴灌設(shè)備、微灌帶、孔口滴頭、壓力補(bǔ)償式滴頭、折射式和旋轉(zhuǎn)式微噴頭、過濾器和進(jìn)排氣閥等設(shè)備，總結(jié)出了一套基本適合我國國情的微灌設(shè)計參數(shù)和計算方法，建立了一批新的試驗(yàn)示范基地。在一些地區(qū)實(shí)現(xiàn)了自動化灌溉系統(tǒng)，可以長時間地自動啟閉水泵和自動按一定的輪灌順序進(jìn)行灌溉。這種系統(tǒng)中應(yīng)用了灌水器、土壤水分傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、水位傳感器和雨量傳感器、電線等。
中圖分類號：G71 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-9082（2014）04-0109-01
一、問題的提出
智能化農(nóng)機(jī)裝備技術(shù)專業(yè)是我院適應(yīng)黑龍江墾區(qū)率先實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化對現(xiàn)代農(nóng)機(jī)人才的需求而開設(shè)的，在全國高職院校為首家。它與傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)機(jī)械化專業(yè)的區(qū)別在于培養(yǎng)目標(biāo)的定位，即培養(yǎng)適應(yīng)農(nóng)機(jī)現(xiàn)代化生產(chǎn)、建設(shè)、管理、服務(wù)第一線需要的，掌握農(nóng)業(yè)機(jī)械圖樣、機(jī)械材料、農(nóng)業(yè)機(jī)械構(gòu)造與原理、農(nóng)業(yè)機(jī)械管理、農(nóng)業(yè)機(jī)械營銷等專業(yè)知識，具備現(xiàn)智能化農(nóng)機(jī)信息技術(shù)、電子技術(shù)，機(jī)、電、液、信一體化專業(yè)素質(zhì)，掌握智能化農(nóng)機(jī)使用、維護(hù)、保養(yǎng)、檢修、安裝調(diào)試、機(jī)械故障檢測、診斷等職業(yè)能力，面向農(nóng)業(yè)生產(chǎn)企業(yè)智能化農(nóng)機(jī)運(yùn)用、維修、售后服務(wù)等崗位從事農(nóng)業(yè)機(jī)械的使用維護(hù)、檢測維修、營銷、安裝調(diào)試以及農(nóng)機(jī)管理工作的高端技能型專門人才。智能化農(nóng)機(jī)裝備技術(shù)專業(yè)人才是在推行“精確農(nóng)業(yè)”戰(zhàn)略中需要優(yōu)先解決的問題。支持“精確農(nóng)業(yè)”的若干重要農(nóng)業(yè)機(jī)械，如帶產(chǎn)量圖自動生成的用于水稻、小麥、玉米和大豆收獲的谷物聯(lián)合收割機(jī)等，可以適應(yīng)不同的農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備、種植特點(diǎn)，不同作物和更為精確的上述各環(huán)節(jié)的智能化技術(shù)的應(yīng)用，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械化人才培養(yǎng)的重點(diǎn)。
智能化農(nóng)機(jī)裝備技術(shù)專業(yè)核心課程包括智能化農(nóng)機(jī)駕駛與維護(hù)保養(yǎng)、智能化作業(yè)機(jī)械使用與維護(hù)保養(yǎng)、農(nóng)機(jī)液壓系統(tǒng)檢修、農(nóng)機(jī)化新技術(shù)、農(nóng)機(jī)電器系統(tǒng)維修、農(nóng)機(jī)檢測技術(shù)等。這些專業(yè)核心課程具有很強(qiáng)的實(shí)踐性和應(yīng)用性，它的教學(xué)目的是讓學(xué)生掌握理論知識的同時，必須學(xué)會使用與維護(hù)。但目前高職院校甚至本科院校同類專業(yè)的校內(nèi)現(xiàn)場教學(xué)條件有限，大部分僅限于農(nóng)機(jī)機(jī)械基礎(chǔ)、底盤拆裝與維護(hù)、柴油機(jī)拆裝與維護(hù)等專業(yè)基礎(chǔ)課程的校內(nèi)現(xiàn)場教學(xué)。同時考慮季節(jié)、氣候、土壤、種植種類等因素影響，專業(yè)核心課程更適宜于校外現(xiàn)場教學(xué)。
二、校外現(xiàn)場教學(xué)模式的實(shí)施
1.現(xiàn)場教學(xué)模式概念的界定
現(xiàn)場教學(xué)模式是指課堂設(shè)在工作現(xiàn)場或模擬工作現(xiàn)場，將課程中抽象化、概括化的理論知識以現(xiàn)場實(shí)景、實(shí)事、事物的形式展現(xiàn)給學(xué)生，直觀地進(jìn)行講解和具體演練，促使學(xué)生在實(shí)際的體驗(yàn)和活動中學(xué)習(xí)抽象的知識，培養(yǎng)實(shí)際工作能力的一種教學(xué)模式。高職智能化農(nóng)機(jī)裝備技術(shù)專業(yè)核心課程校外現(xiàn)場教學(xué)模式，是將該專業(yè)核心課程設(shè)置在農(nóng)場農(nóng)機(jī)智能化控制室或田間，將抽象農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化類課程的基本理論知識轉(zhuǎn)化成學(xué)生直觀可觸的真實(shí)場景，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能化控制室或農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場開展教學(xué)活動，讓學(xué)生直觀現(xiàn)代智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械的基本特點(diǎn)、類型和操作與維護(hù)過程，并身臨其境進(jìn)行教學(xué)演練，達(dá)到學(xué)習(xí)知識、培養(yǎng)能力的雙重目的。
2.校企合作開發(fā)并實(shí)施專業(yè)核心課程教學(xué)
課程開發(fā)應(yīng)充分考慮實(shí)現(xiàn)教學(xué)與生產(chǎn)同步、實(shí)習(xí)與就業(yè)同步。校企共同制訂課程的教學(xué)計劃、課程標(biāo)準(zhǔn)。學(xué)生的基礎(chǔ)理論課和專業(yè)理論課由學(xué)校負(fù)責(zé)完成，專業(yè)課程實(shí)踐、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、頂崗實(shí)習(xí)在企業(yè)完成，課程實(shí)施過程以工學(xué)結(jié)合、頂崗實(shí)訓(xùn)為主。
開發(fā)的課程應(yīng)具備的特點(diǎn)：
一是課程結(jié)構(gòu)模塊化。以智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備技術(shù)專業(yè)實(shí)際工作崗位（群）需求分析為基礎(chǔ)，其課程體系、課程內(nèi)容均來自于實(shí)際工作任務(wù)模塊，從而建立了以工作體系為基礎(chǔ)的課程內(nèi)容體系；
二是課程內(nèi)容綜合化。主要體現(xiàn)在理論知識與實(shí)踐知識的綜合，職業(yè)技能與職業(yè)態(tài)度、情感的綜合；
三是課程實(shí)施一體化。主要體現(xiàn)在實(shí)施主體、教學(xué)過程、教學(xué)場所等三方面的變化。也就是融“教、學(xué)、做”為一體，構(gòu)建以合作為主體的新型師生、師徒、生生關(guān)系，實(shí)現(xiàn)教室與生產(chǎn)現(xiàn)場、實(shí)訓(xùn)設(shè)備與現(xiàn)場機(jī)械、教具與工具三者結(jié)合；
四是課程評價開放化。除了進(jìn)行校內(nèi)評價之外，還引入企業(yè)及社會的評價，實(shí)際實(shí)施過程中以企業(yè)評價為主。評價內(nèi)容上，在充分考查學(xué)生專業(yè)技能的同時，還必須融入對學(xué)生溝通能力、團(tuán)隊(duì)合作意識、職業(yè)道德等考核，并以此綜合評價。
通過校企合作，現(xiàn)已經(jīng)開發(fā)了智能化農(nóng)機(jī)駕駛與維護(hù)保養(yǎng)、智能化作業(yè)機(jī)械使用與維護(hù)保養(yǎng)、農(nóng)機(jī)液壓系統(tǒng)檢修、農(nóng)機(jī)化新技術(shù)、農(nóng)機(jī)電器系統(tǒng)維修、農(nóng)機(jī)檢測技術(shù)等六門課程，并對六門課程共同實(shí)施的關(guān)于智能化技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行整合，形成八個教學(xué)模塊：
2.1基于GPS、GIS在農(nóng)業(yè)機(jī)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)定位采樣的應(yīng)用技術(shù)；
2.2基于與作物收獲機(jī)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)軟件的應(yīng)用技術(shù)；
2.3基于實(shí)施定位處方農(nóng)作物生產(chǎn)和控制的施肥、施藥、澆水、精播和栽植的移動作業(yè)機(jī)械技術(shù)；
2.4基于自走式農(nóng)田土壤、病蟲草害和作物苗情定位信息采集機(jī)械裝備技術(shù)應(yīng)用；
2.5基于大中型拖拉機(jī)和自走型農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化技術(shù)狀態(tài)實(shí)時診斷、監(jiān)控與顯示裝置技術(shù)的應(yīng)用；
2.6基于農(nóng)機(jī)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)化處理技術(shù)；
2.7基于GPS、GIS有關(guān)技術(shù)用于支持農(nóng)業(yè)機(jī)械社會化服務(wù)管理系統(tǒng)的應(yīng)用；
2.8基于GPS接收機(jī)的智能化節(jié)水灌溉機(jī)械、植保機(jī)械和播種機(jī)械技術(shù)的應(yīng)用。
三、校外現(xiàn)場教學(xué)模式的實(shí)踐意義
1.提升教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)教師職業(yè)能力的提升
校外現(xiàn)場教學(xué)模式是將智能化農(nóng)機(jī)裝備技術(shù)專業(yè)核心課程通過模塊化教學(xué)在生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行，改變了以往從知識到知識的傳統(tǒng)教學(xué)模式，摒棄了實(shí)驗(yàn)室或校內(nèi)模擬實(shí)訓(xùn)教學(xué)的不足，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，更好地完成了學(xué)生從徒弟向師傅的轉(zhuǎn)換?，F(xiàn)場教學(xué)使課堂教學(xué)更具開放性和創(chuàng)新性，極大地調(diào)動了教師工作的積極性，便于提升教師職業(yè)能力，加快雙師素質(zhì)教師的培養(yǎng)。
2.提高學(xué)習(xí)效率，加快學(xué)生職業(yè)能力的成長
校外現(xiàn)場教學(xué)模式將學(xué)生完全至于真實(shí)的生產(chǎn)與工作環(huán)境中，使課堂上抽象的智能化技術(shù)得以具體體現(xiàn)，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動性和創(chuàng)造性，有利于全面促進(jìn)學(xué)生職業(yè)能力的提升。同時，現(xiàn)場教學(xué)模式的實(shí)施，不僅培養(yǎng)了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，也培養(yǎng)了他們分享與合作的團(tuán)隊(duì)精神。
中圖分類號：F407文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：
引言
受歷史、觀念、技術(shù)等原因影響，我國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機(jī)械遠(yuǎn)不能適應(yīng)現(xiàn)代高效農(nóng)業(yè)的發(fā)展，人們對農(nóng)業(yè)機(jī)械自動化的認(rèn)識和應(yīng)用越來越重視，農(nóng)業(yè)機(jī)械自動化控制技術(shù)在降低農(nóng)業(yè)成本、提高勞動生產(chǎn)率的同時又減少了勞動強(qiáng)度、增加了勞動舒適性，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)高效率、高精度的機(jī)械化、自動化方向是農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然選擇。本文對當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中機(jī)械自動化化控制技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)分析，結(jié)合農(nóng)業(yè)自動化要求及技術(shù)，進(jìn)一步探討了我國農(nóng)業(yè)機(jī)械自動化發(fā)展趨勢。
1 農(nóng)業(yè)機(jī)械自動化現(xiàn)狀
農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動化、機(jī)械化和高效率的發(fā)展，是當(dāng)前農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然道路，農(nóng)業(yè)機(jī)械自動化控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程中無可替代的作用和地位已被人們所認(rèn)識，并得到了廣泛推廣。農(nóng)業(yè)機(jī)械自動化控制生產(chǎn)降低了農(nóng)民勞動強(qiáng)度，解決了勞動力不足問題，同時大大提高了勞動生產(chǎn)率和勞動過程的舒適性。建國初期，我國農(nóng)業(yè)主要依靠人力和畜力進(jìn)行勞動耕作，農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平低，還未達(dá)到1%，全國農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備僅達(dá)到8.01萬千瓦動力，只有117臺農(nóng)用拖拉機(jī)，而像聯(lián)合收割機(jī)、農(nóng)用載重汽車等大型農(nóng)業(yè)機(jī)械在農(nóng)業(yè)建設(shè)中基本為空白，半個世紀(jì)后，我國農(nóng)業(yè)機(jī)械用量較以往增長了上千倍甚至數(shù)萬倍，很多農(nóng)業(yè)設(shè)備如畜牧業(yè)機(jī)械、農(nóng)副產(chǎn)品加工機(jī)械、林業(yè)、農(nóng)田作業(yè)、農(nóng)田基本建設(shè)等迅速增長，農(nóng)田管理機(jī)達(dá)到了4萬臺，溫室面積為69億平方米等。進(jìn)入21世紀(jì)，隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械化裝備水平穩(wěn)步發(fā)展、農(nóng)田機(jī)械化作業(yè)水平顯著提高，農(nóng)機(jī)機(jī)械自動化服務(wù)領(lǐng)域得到了拓展，農(nóng)機(jī)作業(yè)正以先進(jìn)的自動化控制技術(shù)向市場化和社會服務(wù)方向發(fā)展。
1.1農(nóng)業(yè)機(jī)械和裝備的部分自動化控制
當(dāng)前，我國現(xiàn)有一部分農(nóng)業(yè)機(jī)械和裝備的作業(yè)性能和操作性能已實(shí)現(xiàn)了自動化控制技術(shù)，其中農(nóng)業(yè)運(yùn)用較為廣泛的有：安裝使用機(jī)械油壓式三點(diǎn)聯(lián)結(jié)的位調(diào)節(jié)和力調(diào)節(jié)系統(tǒng)裝置的農(nóng)用拖拉機(jī)，并將完成更為完善的電子油壓式三點(diǎn)聯(lián)結(jié)裝置；通過對播種機(jī)行駛速度和種子粒數(shù)的控制來實(shí)現(xiàn)合理播種的自動化控制技術(shù)，設(shè)計出自動切割馬鈴薯種塊技術(shù)裝置并加以應(yīng)用；谷物干燥機(jī)的自動化，使自動維持熱風(fēng)溫度的裝置免受了外界條件干擾，遇突然斷電或干燥機(jī)過熱引發(fā)火災(zāi)時，即可自動掐斷燃料供給。浙江省盛產(chǎn)茶葉，茶園面積約占全國茶園總面積10%，茶葉產(chǎn)值約占全國茶葉總量的1/4，歷年采茶、制茶出現(xiàn)用工荒現(xiàn)象，2012年春季部分茶業(yè)公司開始走機(jī)械自動化茶葉生產(chǎn)線道路，茶葉從茶園采摘至最后進(jìn)入專賣店全程實(shí)現(xiàn)機(jī)械智能化操作，與人工采茶和炒茶相比，自動化生產(chǎn)線優(yōu)勢更加明顯，除了節(jié)省人工成本、減少生產(chǎn)過程中與工人接觸產(chǎn)生的污染之外，干茶產(chǎn)量有了大幅度提高，較傳統(tǒng)機(jī)械提高了10倍。
1.2精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的自動控制技術(shù)應(yīng)用
精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是集全球定位系統(tǒng)、地理信息技術(shù)、計算機(jī)控制技術(shù)以及專家和決策指示系統(tǒng)為一體的、為實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的定位、定量、定時，需要精耕細(xì)作的分散農(nóng)業(yè)。電子技術(shù)、微電子技術(shù)和通信技術(shù)緊密結(jié)合后，以現(xiàn)代方式完成精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的自動化監(jiān)控和管理，可以改善數(shù)據(jù)采集、信息傳輸精度差、速度慢等現(xiàn)象。我國精細(xì)化農(nóng)業(yè)設(shè)施主要以溫室等為主，采用渠系、泵站、灌水等自動化監(jiān)控與管理技術(shù)，實(shí)施精準(zhǔn)水肥管理，提高水資源和肥料資源的利用率，從而降低了農(nóng)業(yè)成本、提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)等。
1.3 微灌自動控制技術(shù)應(yīng)用
節(jié)水灌溉工程自動化管理是發(fā)展高效農(nóng)業(yè)的重要手段，可實(shí)現(xiàn)高效、精細(xì)化農(nóng)業(yè)的水資源的充分利用。在節(jié)水灌溉技術(shù)領(lǐng)域里，我國先后研制開發(fā)并改進(jìn)了微噴灌設(shè)備、微灌帶、等流量滴灌設(shè)備、壓力補(bǔ)償式滴頭等設(shè)備，不斷總結(jié)適合我國國情的微灌設(shè)計參數(shù)和計算方法，建立試驗(yàn)示范基地，實(shí)現(xiàn)部分地區(qū)的自動化灌溉系統(tǒng)，可通過自動啟閉水泵依照一定的輪灌順序長時間的進(jìn)行灌溉。2010年7月塔城地區(qū)采用滴灌最新技術(shù)的萬畝現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)示范基地項(xiàng)目第一期工程建成并投入使用，由計算機(jī)整理分析和設(shè)定控制程序，通過“加壓滴灌施肥系統(tǒng)”，按設(shè)定程序無線遙控干、支管上電腦閥門，按輪灌組分區(qū)實(shí)施灌溉、施肥和打藥等，整個過程均為自動化控制操作。
1.4 智能化技術(shù)應(yīng)用
隨著智能化技術(shù)的發(fā)展，各種農(nóng)業(yè)機(jī)器人或智能化系統(tǒng)的實(shí)用化不斷涌向并逐漸應(yīng)用于農(nóng)業(yè)自動化控制中，在一些需要大量人力、精力開展的精細(xì)化作業(yè)如蔬菜、花卉種植以及牲畜養(yǎng)殖等農(nóng)副業(yè)特別需要機(jī)器人、人工智能技術(shù)的應(yīng)用。
2 發(fā)展趨勢
隨著機(jī)械自動化在農(nóng)業(yè)發(fā)展中的滲透，我國農(nóng)機(jī)工業(yè)有了巨大的發(fā)展勢頭，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)正在逐步邁向現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)，農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投入力度進(jìn)一步加大，農(nóng)業(yè)機(jī)械自動化正促使農(nóng)民盡快擺脫繁重的體力勞動，農(nóng)業(yè)農(nóng)機(jī)化需求增強(qiáng)。但目前我國農(nóng)業(yè)機(jī)械自動化發(fā)展水平與其他發(fā)達(dá)國家相比仍有一定的差距，農(nóng)業(yè)機(jī)械自動化產(chǎn)品研制、開發(fā)技術(shù)相對落后，產(chǎn)品質(zhì)量和品種不能滿足快速發(fā)展的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求等。面對這些推動和實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化工程技術(shù)的挑戰(zhàn)和長遠(yuǎn)課題，只有不斷加強(qiáng)自動化控制技術(shù)創(chuàng)新，加快農(nóng)業(yè)機(jī)械新產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用，著力促進(jìn)農(nóng)業(yè)自動化控制技術(shù)鄉(xiāng)智能化技術(shù)邁進(jìn)。
2.1 提高農(nóng)業(yè)機(jī)械自動化技術(shù)
我國是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國，旨在提高糧食作物全程機(jī)械化技術(shù)和經(jīng)濟(jì)作物關(guān)鍵環(huán)節(jié)的機(jī)械化技術(shù)。當(dāng)前，我國各地已基本實(shí)現(xiàn)了小麥生產(chǎn)的全程機(jī)械化，今后主要為提高水稻生產(chǎn)中工廠化育秧、高速插秧、半喂入水稻聯(lián)合收割技術(shù)等技術(shù)；提高不同地區(qū)、不同行距的玉米聯(lián)合收割技術(shù)并廣泛推廣應(yīng)用；進(jìn)一步提高經(jīng)濟(jì)作物種植、管理、收獲等關(guān)鍵期機(jī)械化技術(shù)等。由于農(nóng)業(yè)機(jī)械工作環(huán)境均較為惡劣，所以對農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的耐久性要求更為嚴(yán)格，尤其對于自動化機(jī)械裝置，其內(nèi)安裝使用了半導(dǎo)體集成電路和微處理機(jī)等電子產(chǎn)品，提高其產(chǎn)品的可靠性和耐久性相當(dāng)重要。
2.2合理開發(fā)機(jī)械自動化模式
隨著農(nóng)村勞動力的轉(zhuǎn)移，農(nóng)業(yè)規(guī)模擴(kuò)大，農(nóng)技服務(wù)組織的發(fā)展及市場競爭的加強(qiáng)，規(guī)模化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對先進(jìn)、適用、安全，具有高科技含量且操作方便的大型農(nóng)業(yè)機(jī)械需求將不斷增加，相對于技術(shù)含量較低的中小型機(jī)械來說，這種自動化控制技術(shù)機(jī)械的開發(fā)、引進(jìn)和生產(chǎn)是今后升級換代農(nóng)機(jī)自動化技術(shù)的重要內(nèi)容。同時，還應(yīng)著眼于精細(xì)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，充分考慮作物和土壤，開發(fā)適合精細(xì)生產(chǎn)實(shí)際、價格合理、適合小規(guī)模農(nóng)戶生產(chǎn)模式需要的中小型、多功能自動化農(nóng)業(yè)機(jī)械。
2.3 促進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化發(fā)展
由國內(nèi)外農(nóng)機(jī)業(yè)發(fā)展經(jīng)驗(yàn)表明，要縮小我國與世界農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國家在農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備上的差距，必須在農(nóng)機(jī)智能化上下功夫，而我國農(nóng)機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，將為實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的自動化和智能化打下基礎(chǔ)?？赏ㄟ^優(yōu)化設(shè)計駕駛室、駕駛座、方向動力控制等來減輕機(jī)手的勞動強(qiáng)度，加大操作舒適性，實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)系統(tǒng)按鈕操作；加大智能化控制科技含量，可通過儀表裝置隨時了解農(nóng)機(jī)生產(chǎn)、安全等技術(shù)指標(biāo)及使用狀態(tài)，發(fā)揮農(nóng)業(yè)機(jī)械的最大能效等。
參考文獻(xiàn)
我國當(dāng)前最基本的民生產(chǎn)業(yè)，會受到農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的直接性影響。在我國農(nóng)業(yè)不斷發(fā)展的過程中首先要保障農(nóng)產(chǎn)品數(shù)量，也應(yīng)該將農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量以及品質(zhì)進(jìn)行改善，并且將農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的主要結(jié)構(gòu)調(diào)整好，這樣可以改善環(huán)境污染、資源嚴(yán)重不足、利用率低、生產(chǎn)效益低下等問題，才能促進(jìn)農(nóng)業(yè)長期健康發(fā)展。由此可知，研究農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具有十分重要的意義。
1 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)
1.1 產(chǎn)生農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的背景分析
當(dāng)前，在我國農(nóng)業(yè)科技生產(chǎn)中，農(nóng)業(yè)信息技術(shù)是其中十分重要的內(nèi)容，現(xiàn)在我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向，主要的就是實(shí)現(xiàn)“農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化以及信息化融合”的目標(biāo)，“農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)”實(shí)質(zhì)上就是借助相關(guān)的智能傳感設(shè)備對農(nóng)業(yè)種植環(huán)境及操作過程進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，同時借助相關(guān)的數(shù)據(jù)采集設(shè)備中無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將各個數(shù)據(jù)向信息控制中心傳送，這樣可以對農(nóng)作物在生長過程中所需要的各個環(huán)境條件（如：土壤溫度、含水量、濕度、光照、病蟲發(fā)生情況以及溫度等）進(jìn)行智能監(jiān)測控制，并且做到及時灌溉和技術(shù)防治，也有助于達(dá)到自動檢測生態(tài)新型農(nóng)業(yè)種植的效果。
1.2 在農(nóng)業(yè)種植環(huán)境中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用
在農(nóng)業(yè)種植環(huán)境中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，主要是體現(xiàn)在以下兩個方面：（1）第一個方面，就是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)有效監(jiān)管農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全。在應(yīng)用農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的過程中，常常會有效地應(yīng)用著很多其他技術(shù)，例如：網(wǎng)絡(luò)平臺技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)中間件、傳感器網(wǎng)絡(luò)、條形碼、電子標(biāo)識等，這樣可以實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、交易信息、儲運(yùn)的實(shí)時監(jiān)控以及透明化，這樣也更加有助于實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品全程的管控追溯，有效地保障農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全。（2）實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)智能化管理農(nóng)業(yè)種植，在種植過程中，安裝智能控制的系統(tǒng)，這樣可以實(shí)時監(jiān)測整個農(nóng)作物種植環(huán)境中所需參數(shù)，按照參數(shù)變化狀況總結(jié)最佳生產(chǎn)農(nóng)作物的環(huán)境條件，把握農(nóng)作物生產(chǎn)的環(huán)境要求，在無線傳感器節(jié)點(diǎn)應(yīng)用中獲取生物信息的方法，掌握更多有效地精準(zhǔn)調(diào)控溫室的科學(xué)依據(jù)[2]。
2 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)種植環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計
2.1 監(jiān)控農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)種植環(huán)境系統(tǒng)的主要技術(shù)
在控制系統(tǒng)監(jiān)控農(nóng)業(yè)種植環(huán)境的過程中，會有效地應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，其中主要的技術(shù)有兩個方面：第一個方面，就是在感知層采集以及感知無線數(shù)據(jù)；第二個方面，就是借助遠(yuǎn)程智能化控制網(wǎng)絡(luò)傳輸層的計算機(jī)來分析收集的數(shù)據(jù)，對作物生長過程中必需的水分、溫度以及空氣等進(jìn)行有效的控制，這樣更加有助于創(chuàng)造更加精準(zhǔn)的農(nóng)業(yè)種植方式[3]。
2.2 構(gòu)建監(jiān)控農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)種植環(huán)境的系統(tǒng)
在我國農(nóng)業(yè)種植的環(huán)境中應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)就是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，這樣就能夠適時有效地監(jiān)控種植農(nóng)業(yè)作物的主要環(huán)境，其中比較重要的部分就是：感知層：采集以及感知相關(guān)的數(shù)據(jù)，達(dá)到種植農(nóng)業(yè)作物環(huán)境中科學(xué)合理的光照、空氣濕度、空氣溫度、土壤濕度，以及將實(shí)時感知自動灌溉系統(tǒng)的數(shù)值向ZigBee 協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行傳輸；實(shí)時感知自動灌溉系統(tǒng)的應(yīng)用主要是有效地將出現(xiàn)的相關(guān)數(shù)據(jù)采集，并且進(jìn)行信息處理以及存儲，甚至是按照下達(dá)的控制指令，有效地為客戶提供的決策以及分析的主要依據(jù)，這樣客戶就能夠隨時隨地借助電腦等終端進(jìn)行信息數(shù)據(jù)的查詢[4]。
2.3 構(gòu)建監(jiān)控農(nóng)業(yè)種植環(huán)境的系統(tǒng)
