土壤信息采集技術(shù)發(fā)展與分析

張富康 孔凡霞

隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的快速發(fā)展，農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不斷完善，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展理念得以進(jìn)一步實施。農(nóng)田土壤信息采集是實踐精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的重要基礎(chǔ)，快速高效獲取土壤信息，可為制定科學(xué)合理的施肥、噴藥、灌溉措施提供依據(jù)，達(dá)到精準(zhǔn)施肥、合理施藥、節(jié)約灌溉的目的。

一、研究現(xiàn)狀

隨著人們對農(nóng)業(yè)科學(xué)化生產(chǎn)認(rèn)識程度不斷加深，以美國、英國、日本等國家引領(lǐng)的農(nóng)田信息化采集工作逐漸在世界范圍開展。近年來，我國的農(nóng)田信息采集工作應(yīng)用范圍得到了顯著擴展，信息采集的方式主要包括人工定點采集、固定點設(shè)備信息采集和土壤信息采集機器人。

（一）人工定點采集

人工定點采集主要是農(nóng)田工作人員攜帶便攜式數(shù)據(jù)采集儀對土壤的指定目標(biāo)信息進(jìn)行采集與分析。便攜式數(shù)據(jù)采集儀是目前我國農(nóng)田信息檢測使用較多的儀器設(shè)備，對不同數(shù)據(jù)的檢測可通過更換配套元件實施。王尚宏等專家基于C8051F單片機設(shè)計了一款便攜式農(nóng)田數(shù)據(jù)采集終端，實現(xiàn)對農(nóng)田基礎(chǔ)信息的實時測量。

（二）固定點設(shè)備信息采集

固定點設(shè)備信息采集主要是利用傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)監(jiān)測設(shè)備與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)多種土壤信息采集設(shè)備的互聯(lián)互通，各個固定采集點上所采集的數(shù)據(jù)可通過無線傳感器傳輸至控制中心，有利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)形成網(wǎng)絡(luò)化的數(shù)據(jù)獲取模式。鄧小蕾、李民贊等專家設(shè)計的集成GPRS、GPS、ZigBee的土壤水分移動監(jiān)測系統(tǒng)用于移動實時采集、顯示、存儲土壤水分和位置信息，并將數(shù)據(jù)上傳至遠(yuǎn)程服務(wù)器，用戶能現(xiàn)場監(jiān)測土壤水分變化，也能通過Internet網(wǎng)絡(luò)訪問土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)。

（三）土壤信息采集機器人

土壤信息采集機器人是機器人在田間作業(yè)的新應(yīng)用，以實現(xiàn)土壤信息的快速采集。姚照勝等專家提出了一種以STC11F32XE微處理器為核心，搭載溫濕度傳感器、光照強度傳感器、CO2濃度傳感器、風(fēng)速傳感器和土壤溫濕度傳感器等的農(nóng)田信息采集車，通過WiFi將控制設(shè)備與信息采集車連接。馬陽等專家設(shè)計了一種可遙控的移動式土壤信息檢測平臺，該平臺以電動車為原型搭建了移動平臺，其中平臺的轉(zhuǎn)向、前后、行走速度、檢測模塊升降、土壤水分檢測、GPS接收和處理、土壤溫度檢測和環(huán)境溫濕度檢測使用控制器來控制，遙控器用來遙控平臺運動和控制器采集數(shù)據(jù)。

二、存在問題

人工定點采集需要大量的人力資源投入，獲取的信息量相對較少，不適宜田間大面積的信息采集。固定點設(shè)備信息采集測量精確度局限于測量點的分布密度，對于沒有布置測量點位置的耕地數(shù)據(jù)分析可能存在偏差。同時，固定化監(jiān)測點的布置和網(wǎng)絡(luò)化管理成本較高，短時間內(nèi)很難實現(xiàn)區(qū)域化的覆蓋。土壤信息采集機器人研究起步較晚，但相關(guān)技術(shù)發(fā)展迅速?？蒲腥藛T開發(fā)了多種機型，但多數(shù)處于理論研制階段。新技術(shù)的發(fā)展及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求的提高，對土壤信息采集機器人提出了更高的要求。

三、結(jié)語

土壤信息作為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)研究的重要參數(shù)，是分析土壤肥力、實行精準(zhǔn)施肥的根本依據(jù)。為了更好地實現(xiàn)土壤信息的快速采集，需不斷提高土壤信息采集機器人的智能化水平，搶先實現(xiàn)土壤信息采集機器人技術(shù)落地并進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，實現(xiàn)與國際先進(jìn)水平跟跑和并跑，提高我國農(nóng)機工業(yè)的技術(shù)水平和國際競爭力。