精细农业机械化作物生产计算机集成技术关键研究

发表时间:2020/9/15   来源:《基层建设》2020年第14期   作者:李敏
[导读] 摘要:在计算机技术不断发展的过程当中,其在我国多个行业发展当中得到了应用,并体现出了较好的应用价值。
        山东省聊城市东昌府区堂邑镇农林水综合服务中心  252034
        摘要:在计算机技术不断发展的过程当中,其在我国多个行业发展当中得到了应用,并体现出了较好的应用价值。在农业机械化生产当中,也需要能够做好计算机技术的集成应用,进一步提升我国农业生产水平。在本文中,将就精细农业机械化作物生产计算机集成技术进行一定的研究。
        关键词:农业机械化;作物生产;计算机集成技术;
        1 引言
        农业生产始终是我国发展当中的重点工作,为了能够进一步适应我国农业建设发展需求,提升我国的农业机械化发展水平,则需要能够将先进计算机信息技术集成到农业生产当中,使农业机械设备在智能化以及信息化方面具有较好的表现,更好的满足农业生产需求。这即需要能够做好相关先进技术的把握,通过其科学应用更好的实现农业机械化生产目标。
        2 计算机集成技术应用
        2.1 农业机械导航
        导航是现今农业生产当中的非常重要的一项功能,根据具体导航方式的不同,可以将其分为超声波导航、雷达导航、机器视觉导航这几种方式,在自动转向控制方面,应用电磁阀液压驱动与电机驱动方式进行。在农业机械导航技术当中,可以自动控制农业机械的转向,保证农业机械设备在工作当中能够根据提前设定的路线进行行走,且同时具有自主识别功能,能够以自动的方式跟踪行动,有效的减轻了驾驶员劳动强度,切实提升农业机械作业质量与效率水平,在提升农业机械化生产效果方面具有较好的表现。
        目前,有研究人员将RTK-FPS技术应用在农业机械导航当中。在近年来发展为中,我国多家公司研发出以GNSS定位的导航机械系统,并将其推广到市场当中。西北农业大学在研究当中以激光测距仪为基础开发了果园移动机器人导航控制系统,能够在果园当中进行采摘、喷药等精细化作业。针对GNSS机械导航自动作业技术,还深入开发了激光测距避障、电控液压转向、油门电控调节等技术,使其在实际应用当中具有更好的表现。
        对于自动驾驶农业机械设备来说,能够在一天以不间断的方式进行全天候作业,同人工操作方式相比,具有2-3倍的作业效率,能够在生产当中有效的提升作业精度与质量,对化肥土地种子的浪费进行有效的减少,在降低生产成本的基础上达到提升投入产出比的效果。在未来工作当中,则需要能够进一步做好以下技术的研究:第一,GNSS动态定位精度测试;第二,机器视觉导航算法精确性、实时性兼顾问题研究,进一步提升实用性;第三,集成变量作业控制同GNSS自动导航技术,切实提升机械自动化水平。
        2.2 农情信息采集
        在农业生产当中做好农业信息采集工作,是保证农机精准开展作业的基础与前提,主要需要采集的信息包括有土壤地理环境、水作物生长状况等信息,对于这部分信息来说,具有非静态信息量大以及不完整等特点,需要能够通过计算机集成技术的应用实现工作目标。
        2.2.1土壤信息采集
        土壤物理环境情况将对农业机械工作性能、性能以及农作物生长产生影响。近年来,国内外研究人员也对多种类型的土壤信息采集设备、技术进行了研究与开发。目前,国外将近红外光谱检测技术在土壤养分检测当中进行了应用,我国则将GNSS系统为基础研制土壤耕作阻力测量装置,使用八角环传感器、测试刀对土壤耕作阻力进行测量,使系统具有稳定的工作性能特点。总体来说,我国在土壤信息采集技术方面进行了积极的研究并获得了一定的成果,但在采集技术设备方面也还存在着一定的不足,在土壤养分方面还无法以在线的方式实时测量,在未来研究当中需要能够进一步强化材料,电子信息化学等学科的协同研究工作,保证在产品研制,技术开发等方面获得新的突破。


        2.2.2 长势信息采集
        该信息包括有作物理化参数与生化参数,在该类信息采集当中,能够帮助农业生产人员更好的诊断分析作物营养状况,在作物产量预测、作物生长调控等方面都具有十分积极的意义。在我国,有研究以航天遥感、地面遥感数据为基础,同作物管理知识模型、生长监测相结合对作物生长诊断监测系统进行建立。在该系统运行当中,能够对水稻小麦的生理参数产量与生长特征等进行监测,能够便于生产人员在作物生产当中实时获取生长信息,结合实际需求进行科学的诊断与调控,保证作物在诊断长势控制方面具有数字化与精确化的特点。就目前来说,遥感技术在应用当中能够以实时快速的方式对农田作物生长以及环境信息进行准确的获取,也因此成为了目前农作物长势监测工作当中的一项热点技术,在未来技术研究当中,需要进一步强化认知科学,神经网络从模糊数学技术的研究应用,更好的实现遥感技术同地理信息系统的结合。
        2.3 农业机械作业
        2.3.1 耕整
        在具体耕作当中,对耕深进行精确测量也是一项重点工作内容,将直接关系到耕作质量与深度。我国农业信息化工程技术研究中心对农技深松作业服务、监管系统进行了成功的研发。在该系统当中,具有卫星定位、无线通讯以及智能传感器技术的集成,能够在运行当中准确监测作业面积以及深松作业状态。具体功能方面,则包括有面积自动计量、卫星定位跟踪以及远程图像监测等等,在测量当中能够将作业面积计量误差控制在3%以内。
        在农业生产当中,在对农田精准平整后,即能够对药、水、肥的利用率进行有效的提升。在现今研究中,通过水田激光平地机的应用,则可以使用旋转激光平面对平地铲高度精准进行自动的调整,应用微机械加速度计、陀螺仪对平地铲水平倾角进行实时的检测,能够将平整精度控制在3cm以内。
        2.3.2 种植
        在农作物种植当中,主要的环节有嫁接、播种与育苗等。在现今生产中,有公司在播种机中对排种器电驱控制技术、播种监测技术与高速投种技术进行使用,保证播种在深浅、均匀度方面具有一致的效果。在我国,对小麦变量免耕施肥播种机进行了研制,在该播种机中,使用了流量、质量信息融合技术与施肥播种控制技术,在不需要对土壤进行深翻处理的情况下,能够一次性完成秸秆的切断、覆土、播种与施肥相关作业活动。可以说,应用信息技术进行变量播种、精料播种是未来播种技术研究当中的重点方向,在具体研究当中,需要能够从控制系统模块控制方式,多样化等角度进行研究。
        2.3.3 田间管理
        这也是实际农作物生产当中的重点工作,从作物播种开始到最终的收获,在整个过程当中保证为作物的良好发育创设条件,包括有药物以及水肥的管理等等,在作物田间精准管理当中,应用计算机信息集成技术也正是精准农业发展当中的核心思想。以施加化肥农药为例,在以往的生产方式当中,所具有的资源利用率较低,且在生产当中将出现农业面源污染与生态环境等问题,在新的农药使用过程当中,则可以通过信息技术进行精准的施肥。美国、日本等国家在研究中,应用信息化技术进行管理,有效的提升了肥料利用率。近年来,我国的航空喷施作业发展快速,在实际应用的作业效率、作业精度等方面都具有好的表现,在这部分技术应用中,以GNSS为基础的导航控制技术具有重要作用的发挥。
        3 结束语
        可以说,计算机信息技术的集成是我国现阶段农业机械化生产当中的主要发展方向,也面临着较好的应用前景。在未来工作中,需要能够在现有基础上进一步强化相关技术的研究,通过新技术的应用切实提升农业生产水平。
        参考文献
        [1]何勇,宋海燕.基于神经网络的作物营养诊断专家系统[J].农业工程学报,2005,(1).110-113.
        [2]盛苏伦,钱巍.知识经济时代精细农业的发展[J].农机化研究,2004,(2).32-33.
        [3]王桂凤,王珂.计算机与农业机械化的相关性研究[J].农机化研究.2017,(2).156-156.
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