摘要：智能化精準農(nóng)業(yè)裝備是精準農(nóng)業(yè)技術(shù)體系的重要組成部分，智能化精準農(nóng)業(yè)裝備的研究與發(fā)展是精準農(nóng)業(yè)能否得到廣泛實踐的關(guān)鍵。本文對精準農(nóng)業(yè)裝備在國內(nèi)外的發(fā)展狀況進行了描述，針對目前我國精準農(nóng)業(yè)裝備發(fā)展存在的問題，提出了應對措施，作出了展望和總結(jié)。

　　關(guān)鍵詞：智能化精準農(nóng)業(yè)裝備；精準農(nóng)業(yè)技術(shù)；發(fā)展

　　引言

　　智能化精準農(nóng)業(yè)裝備[1]是當今世界農(nóng)業(yè)裝備發(fā)展的新潮流，是近幾年來國際上農(nóng)業(yè)科學研究的熱點，是由信息技術(shù)支持并定位、定時、定量實施整套現(xiàn)代化農(nóng)事操作與管理的技術(shù)。一方面查清田塊內(nèi)部的土壤性狀與生產(chǎn)力空間變異，另一方面優(yōu)化使用農(nóng)業(yè)投入（如化肥、農(nóng)藥、水、種子和其他方面的投入）以獲取最高產(chǎn)量和最大經(jīng)濟效益，同時減少化學物質(zhì)使用，保護農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，保護土地等自然環(huán)境。另外，還可根據(jù)不同情況選擇單純獲取高產(chǎn)、以適量投入獲取較好經(jīng)營利潤或減少資源消耗、保護生態(tài)環(huán)境等多種不同優(yōu)化目標。

　　1國內(nèi)外智能化精準農(nóng)業(yè)裝備的發(fā)展現(xiàn)狀

　　1.1國外研究現(xiàn)狀

　　20世紀80年代初，美國提出精準農(nóng)業(yè)的概念和設(shè)想，并在1992年4月召開第一次精準農(nóng)業(yè)學術(shù)研討會，此后精準農(nóng)業(yè)裝備進入生產(chǎn)實際應用，但還沒有形成系統(tǒng)。1998年，Wiebold等人對是否要依據(jù)生產(chǎn)信息來決定抑制精準農(nóng)業(yè)進行了討論。在美國等發(fā)達的大規(guī)模經(jīng)營和機械化操作條件下，精準農(nóng)業(yè)在適合規(guī)模化經(jīng)營的地區(qū)發(fā)展起來，取得了很好的經(jīng)濟效益。此外，以色列、荷蘭、日本和韓國等也針對各國的農(nóng)業(yè)特點，加快了對精準農(nóng)業(yè)的研究工作。目前，發(fā)達精準作業(yè)技術(shù)裝備已趨于成熟，各種電子監(jiān)視、控制裝置已應用于復雜的農(nóng)業(yè)裝備上，變量播種機、變量施肥機、變量施藥機、變量施水機、聯(lián)合收割機等高度智能化農(nóng)業(yè)機械已逐步進入國際市場。歐美發(fā)達精準農(nóng)業(yè)裝備技術(shù)的應用，全面帶動了其現(xiàn)代農(nóng)業(yè)高技術(shù)的發(fā)展，在美國等發(fā)達，精準農(nóng)業(yè)裝備已經(jīng)形成一種高技術(shù)與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合的產(chǎn)業(yè)，已被廣泛承認是可持續(xù)發(fā)展農(nóng)業(yè)的重要途徑。

　　1.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀

　　隨著國外智能化農(nóng)業(yè)裝備的突飛猛進，國內(nèi)1994年有專家提出精準農(nóng)業(yè)裝備的研究應用，此后分析與討論了精準農(nóng)業(yè)和信息農(nóng)業(yè)在國外的應用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢以及在的應用前景，啟動了關(guān)于智能化精準農(nóng)業(yè)裝備的研究。將它納入863計劃及引進國際先進農(nóng)業(yè)科學技術(shù)（948）項目“精準農(nóng)業(yè)技術(shù)體系研究”中，在新疆和北京建立了用全球定位系統(tǒng)和遙感控制農(nóng)業(yè)機械操作的試驗地。2000年10月，投資4000萬元建設(shè)北京小湯山精細農(nóng)業(yè)示范園。為探索適合國情的精準農(nóng)業(yè)發(fā)展模式及技術(shù)，引進、消化和吸收國際上精準農(nóng)業(yè)裝備的技術(shù)，不少地區(qū)已針對“精準”差距來調(diào)整和改進實施精準農(nóng)業(yè)所需要的輔助條件。

　　2我國精準農(nóng)業(yè)發(fā)展的應對對策

　　2.1加快研制現(xiàn)場總線技術(shù)在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)機械控制系統(tǒng)中的應用[3]

　　近十年迅速發(fā)展起來的現(xiàn)場總線（fieldbus）技術(shù)，實現(xiàn)了控制系統(tǒng)分散化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化。由于它為惡劣工作環(huán)境而設(shè)計，保證了系統(tǒng)運行的高可靠性和實時性，已為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)控制系統(tǒng)的最佳選擇。

　　在精準農(nóng)業(yè)體系下，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機械依靠模擬儀表和簡單機、電、液系統(tǒng)的測控方式已不能滿足要求，需要使用更多的電子監(jiān)控單元ECU，對農(nóng)機作業(yè)過程進行在線測量和有效控制，例如發(fā)動機性能在線檢測、在線智能測產(chǎn)、變速器控制、變量播種、變量施肥等。現(xiàn)場總線可以將各個ECU通過網(wǎng)絡(luò)互連方式連接起來，在ECU之間傳遞命令和數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)整個農(nóng)業(yè)機械系統(tǒng)的集中監(jiān)視和分布控制。CAN作為一種較成熟的現(xiàn)場總線技術(shù)，已在小型移動設(shè)備系統(tǒng)和工業(yè)控制等領(lǐng)域中得到了廣泛使用。為了實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械控制器之間的信息共享，國外出現(xiàn)了多種基于CAN協(xié)議的通信標準，如德國的DIN9684和美國的SAEJ1939，以及近幾年來在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來的ISO11783，它的制定給農(nóng)業(yè)機械系統(tǒng)的發(fā)展帶來了深遠的影響。

　　按照ISO11783標準，農(nóng)業(yè)總線控制系統(tǒng)主要由虛擬終端VT、主控制器TC、多個ECU以及底層的傳感器與驅(qū)動、動作執(zhí)行部件組成。VT包括顯示和控制輸入單元，實現(xiàn)人機交互；總線網(wǎng)絡(luò)上的ECU與底層傳感器、運動系統(tǒng)組合后，可以單獨完成某項任務；TC是系統(tǒng)的總協(xié)調(diào)單元，處理來自VT和底層ECU上的主要數(shù)據(jù)和命令。所以，引入CAN總線技術(shù)后，可對農(nóng)業(yè)機械控制系統(tǒng)進行模塊化設(shè)計，并根據(jù)系統(tǒng)功能要求，對功能子模塊進行動態(tài)配置。

　　2.2建立現(xiàn)代農(nóng)業(yè)信息服務平臺

　　目前我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營脫節(jié)，農(nóng)作物生產(chǎn)、供應、加工銷售不能形成有機整體，各環(huán)節(jié)盲目發(fā)展，最終導致農(nóng)產(chǎn)品國際競爭力降低。因此，必須建立包含農(nóng)作物品種、栽培技術(shù)、病蟲害防治技術(shù)以及農(nóng)業(yè)科研成果、新材料的農(nóng)業(yè)綜合信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)資源的系統(tǒng)化、社會化、產(chǎn)業(yè)化。

　　3我國精準農(nóng)業(yè)的發(fā)展前景

　　我國高耗能工業(yè)產(chǎn)品投入維持產(chǎn)出的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)雖大幅度提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)率，但受條件和環(huán)境的制約，在某種意義或某些不足的方面，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備顯然會逐漸被精準農(nóng)業(yè)裝備這一新型產(chǎn)業(yè)模式所取代。精準農(nóng)業(yè)的發(fā)展需要配套的精準農(nóng)業(yè)裝備，精準農(nóng)業(yè)裝備是農(nóng)業(yè)信息技術(shù)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械制造技術(shù)的高度融合，是在發(fā)達國家大規(guī)模經(jīng)營和機械化操作條件下形成的新的技術(shù)體系。而我國農(nóng)村自然條件差異大，現(xiàn)階段經(jīng)濟發(fā)展水平低，勞動力資源豐富但素質(zhì)較低，經(jīng)營單位小而分散，機械化水平低。因此，精準農(nóng)業(yè)裝備可能僅適用于我國規(guī)模化經(jīng)營的大型農(nóng)場或較發(fā)達的地區(qū)，而已家庭聯(lián)產(chǎn)承包責任制為主的經(jīng)濟形式的分散經(jīng)營的大部分農(nóng)村則難以使用。但是，精準農(nóng)業(yè)裝備發(fā)展的基礎(chǔ)的技術(shù)路線和原則是在充分了解土地資源和作物群體變異情況的條件下，因地制宜的根據(jù)田間每一操作單元的具體情況，精細準確的調(diào)整各項管理措施和各項物資投入的量，獲取最大的經(jīng)濟效益。

　　4結(jié)論

　　保障糧食安全和提高農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力迫切需要突破產(chǎn)業(yè)發(fā)展的技術(shù)“瓶頸”，人口增長、資源約束、人民生活質(zhì)量提高也對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力提出了更高的要求。要確保農(nóng)產(chǎn)品的有效供給、提高品質(zhì)和質(zhì)量、保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全，必須依靠科技創(chuàng)新，大力發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)。2007年一號文件“關(guān)于積極發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)扎實推進社會主義新農(nóng)村建設(shè)的若干意見”指出，要用現(xiàn)代物資條件裝備農(nóng)業(yè)，用現(xiàn)代經(jīng)營形式推進農(nóng)業(yè)，用現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系提升農(nóng)業(yè)，用培養(yǎng)新型農(nóng)民發(fā)展農(nóng)業(yè)，提高農(nóng)業(yè)機械化和信息化水平，提高土地產(chǎn)出率、資源利用率和農(nóng)業(yè)勞動生產(chǎn)力，提高農(nóng)民素質(zhì)、效益和競爭力。農(nóng)業(yè)部“農(nóng)業(yè)科技發(fā)展規(guī)劃2006-2020”中提出，要在糧食主產(chǎn)區(qū)，針對水稻、玉米、小麥、大豆等不同作物和區(qū)域自然特點，將精細整地技術(shù)、經(jīng)量選播技術(shù)、精確施肥技術(shù)、精準施藥技術(shù)、精量調(diào)水技術(shù)等進行組裝集成，構(gòu)建五大作物精準農(nóng)業(yè)技術(shù)示范體系，充分反映了農(nóng)業(yè)行業(yè)部門對精準農(nóng)業(yè)技術(shù)的要求。

　　智能化精準農(nóng)業(yè)裝備是精準農(nóng)業(yè)技術(shù)體系的重要組成部分，智能化精準農(nóng)業(yè)裝備的研究與發(fā)展是精準農(nóng)業(yè)能否得到廣泛實踐的關(guān)鍵。研究支持精準農(nóng)業(yè)、適于不同作物種植特點和更為精確的智能化精準農(nóng)業(yè)裝備是未來農(nóng)業(yè)機械發(fā)展的重要方向。

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