電子技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備中的應用

0 引言

電子技術(shù)(Electronic technology)主要是以電子學原理為背景與技術(shù)基礎(chǔ)，應用特定功能的電子元件解決特定問題

。隨著農(nóng)業(yè)機械化及智能化的發(fā)展，電子技術(shù)開始廣泛應用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，推動農(nóng)業(yè)機械化向智能化方向發(fā)展，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能化與人性化，可以通過編輯特定功能的程序?qū)崿F(xiàn)相關(guān)的農(nóng)業(yè)機械作業(yè)，并隨著人工智能技術(shù)與電子控制技術(shù)的發(fā)展，在智能化的基礎(chǔ)上實現(xiàn)人性化發(fā)展，如目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中無人駕駛技術(shù)的發(fā)展，主要是通過相關(guān)電子技術(shù)集成，農(nóng)業(yè)機械在田間工作可以自動進行作業(yè)與田間導航，工作人員不需要進入田間就可以實現(xiàn)對農(nóng)業(yè)機械的實時監(jiān)控與遠程控制

。還可以實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)集成化與網(wǎng)絡(luò)化控制，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的智能化程度，提高我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的國際競爭力，對于保障糧食安全及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率具有重要意義。

在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備中，可以將GPS自動導航技術(shù)、傳感器精準測量技術(shù)、圖像識別技術(shù)應用到實際生產(chǎn)中，可以實現(xiàn)各項農(nóng)機裝備田間自動作業(yè)與導航，利用圖像識別技術(shù)結(jié)合可以實現(xiàn)對農(nóng)作物田間生長狀況的實時監(jiān)控，并根據(jù)生長趨勢及時調(diào)整田間管理措施。田間圖像識別技術(shù)目前還廣泛應用于田間病蟲害監(jiān)測與預警，做到病蟲害早發(fā)現(xiàn)、早預防，防止病蟲害在田間的廣泛蔓延，影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)

。

1 主要應用范圍

1.1 電子技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械中的應用

電子技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械中的廣泛應用是提高農(nóng)業(yè)裝備現(xiàn)代化與智能化的重要基礎(chǔ)條件，目前在整地、播種、中耕施肥、聯(lián)合收獲機械中都得到了廣泛應用

。在整地機械中，以激光平整地技術(shù)為例，將電子傳感器、控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)及相關(guān)機械配套設(shè)備組成，基于激光平整地技術(shù)可以實現(xiàn)1 km以內(nèi)的土地平整，高度誤差可以控制在1 cm左右，可以進行旱田與水田的平整地，在水田平整中可以達到“寸水不露泥”的作業(yè)效果，是作物提質(zhì)增產(chǎn)的基礎(chǔ)。在播種機械中，應用傳感器技術(shù)實現(xiàn)對播種參數(shù)的自動監(jiān)控與實時調(diào)節(jié)，在減輕勞動力投入與負擔的前提下，提高播種效率，減少重播、漏播現(xiàn)象。在聯(lián)合收獲機械中，隨著保護性耕作技術(shù)的推廣，秸稈還田技術(shù)也逐步得到應用，對于農(nóng)業(yè)收獲時提出了更高的技術(shù)要求，在聯(lián)合收獲機中應用傳感器技術(shù)與各項控制技術(shù)，可以實現(xiàn)田間作物收獲與秸稈處理，減輕人力勞動強度。

1.2 電子技術(shù)在農(nóng)業(yè)監(jiān)測中的應用

農(nóng)業(yè)監(jiān)測是實現(xiàn)精準農(nóng)業(yè)與智慧農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)條件，可以通過田間監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對作物生長性狀及田間環(huán)境監(jiān)測，還可以通過采集氣候環(huán)境及田間環(huán)境對農(nóng)作物生長進行預測分析，可以及時調(diào)整作物田間管理措施。面對氣候災難頻發(fā)、資源短缺及氣候多變的農(nóng)田生產(chǎn)環(huán)境，可以通過電子技術(shù)對農(nóng)作物產(chǎn)量進行預測與田間管理措施的調(diào)整，提升農(nóng)業(yè)信息化服務水平

。主要技術(shù)組成如圖1所示。

此外，腸道微生物的生長環(huán)境與胃腸黏膜聯(lián)系密切，與腸上皮細胞緊密相連，并對胃腸黏膜的生理功能有一定的調(diào)節(jié)作用。回腸末端和結(jié)腸的L細胞在特定營養(yǎng)物和消化產(chǎn)物的誘導下分泌PYY和GLP-1[63-64]。L細胞也受腸道微生物發(fā)酵產(chǎn)生的短鏈脂肪酸(乙酸、丁酸、丙酸)的影響，提高血漿PYY和GLP-1的水平[65]。L細胞釋放的PYY和GLP-1不僅抑制胃運動，改善葡萄糖穩(wěn)態(tài)，還引起飽腹感和行為改變。

1.3 電子技術(shù)在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的應用

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是以電子信息技術(shù)為核心，將農(nóng)業(yè)信息進行相關(guān)整理與智能管理，以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為背景，對人、計算機、農(nóng)業(yè)產(chǎn)品進行全面聯(lián)通與信息交互，其本質(zhì)是通過獲取作物生產(chǎn)環(huán)境、農(nóng)產(chǎn)品信息與產(chǎn)品流通信息進行實時更新與記錄，可以保障糧食安全、提高產(chǎn)量、降低生產(chǎn)成本的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)主要是利用傳感器技術(shù)進行田間監(jiān)測，并進行信息處理，實現(xiàn)智能化服務。

2 主要核心技術(shù)

2.1 智能控制技術(shù)

加強人才培養(yǎng)是提高綜合國力的重要保障，任何行業(yè)的發(fā)展都離不開專業(yè)技術(shù)人員的支持，只有培養(yǎng)相應的技術(shù)人才才可以創(chuàng)造更高效、更先進的農(nóng)業(yè)電子信息技術(shù)及相關(guān)應用。應大力加強電子信息技術(shù)及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)綜合類技術(shù)人才與復合型技術(shù)人員的培養(yǎng)，為電子信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的順利應用提供一定的技術(shù)保障。但是由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相對較為落后，電子技術(shù)在其他行業(yè)應用較為先進，如醫(yī)療生產(chǎn)、機械制造、軍事應用等，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中缺乏電子信息技術(shù)人才，因此限制了先進的電子信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及相關(guān)裝備中的應用與推廣。

我國關(guān)于機器視覺技術(shù)研究起步晚，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用屬于初級階段。機器視覺技術(shù)的核心是圖像處理技術(shù)，其本質(zhì)主要是通過圖像傳感器對周邊環(huán)境進行識別，并基于人工智能識別技術(shù)進行圖像分析，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)得到了廣泛應用。目前，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中對病蟲害識別、作物生長中的各種農(nóng)藝性狀的判別，通過圖像采集后進行系統(tǒng)自動判別，根據(jù)圖像采集的顏色、亮度等轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，便于在不進行田間觀察時及時對田間作物進行及時判別，并及時做出干預。如浙江地區(qū)2020年通過污染及自動監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，水稻田間部分水稻葉面枯黃，通過采集上萬張圖片進行對比分析后，確定感染了卷葉蟲病，并迅速采取措施進行噴灑藥物，將病蟲害擴散區(qū)域進行有效控制，減少了糧食損失。

2.2 圖像識別技術(shù)

以上辦法同樣適用于其他型號的機井泵。工作人員到現(xiàn)場后，應先確定該機井泵為哪一種類型，再將各類型設(shè)備型號資料備全，以便現(xiàn)場確定具體型號。

王愛國：到2015年全面解決規(guī)劃內(nèi)的農(nóng)村人口飲水安全問題是一個硬任務，是中央興水強農(nóng)惠民政策的一個著力點和重大舉措，也是水利部門大力發(fā)展民生水利的生動體現(xiàn)和實際行動。2013年，農(nóng)村飲水安全建設(shè)、管理和改革各方面工作成效顯著，亮點紛呈。

第三，法律促進科技人才的培養(yǎng)。人才是科技進步的最核心最重要的因素，唯有不斷培養(yǎng)出優(yōu)秀的人才，才能促進科技的發(fā)展。通過立法促進人才的培養(yǎng)，成為發(fā)達國家的經(jīng)驗。比如，2007年，美國國會制定了《美國競爭法》，該法規(guī)定了加強美國科技人才培養(yǎng)、引進海外優(yōu)秀科技人才的制度和措施，促進了美國科技人才的培養(yǎng)。目前美國擁有世界上最龐大的科技創(chuàng)新團隊。

3 存在的主要問題

3.1 農(nóng)業(yè)設(shè)備技術(shù)設(shè)施薄弱

由于需要進行一定的技術(shù)改革與相關(guān)田間設(shè)備的選擇，目前，農(nóng)戶生產(chǎn)對于農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型積極性較低，存在一定的排斥心理，相關(guān)農(nóng)戶依然沿襲傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式與種植手段。農(nóng)戶文化水平較低，所以在農(nóng)業(yè)電子信息技術(shù)應用方面存在一定的技術(shù)難點與缺陷。另一方面，目前我國農(nóng)業(yè)電子信息技術(shù)普及程度較低，計算機技術(shù)、傳感器技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)普及也較為落后，加之缺乏相應的農(nóng)業(yè)電子信息技術(shù)指導，因此，限制了電子信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用。

3.2 復合型技術(shù)人才缺失

農(nóng)業(yè)智能控制技術(shù)主要是應用農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)與農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過對田間環(huán)境及作物生長進行收集、鑒別、標識等建立相應的數(shù)據(jù)庫，基于人工智能算法等進行相關(guān)參數(shù)與數(shù)據(jù)的計算與優(yōu)化；在農(nóng)業(yè)機械生產(chǎn)中，主要是以傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機械為硬件基礎(chǔ)，并配套相應的智能化控制軟件，實現(xiàn)田間精準播種、施肥、噴藥、收獲等相關(guān)作業(yè)工序，這些儀器形成了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的智慧農(nóng)業(yè)及相關(guān)專家決策系統(tǒng)。

4 未來發(fā)展趨勢

4.1 提高農(nóng)業(yè)裝備現(xiàn)代化水平

加大農(nóng)業(yè)技術(shù)裝備及相關(guān)組織管理水平，推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向現(xiàn)代化、規(guī)?；?、集約化、信息化轉(zhuǎn)變具有重要意義。首先，應該提高現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備的創(chuàng)新性改革與自主創(chuàng)新能力，尤其是無人駕駛機械、農(nóng)業(yè)機器人、植保無人機等現(xiàn)代化裝備的研制與應用。引進人工智能技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、自動導航技術(shù)及圖像識別技術(shù)，促進其在農(nóng)業(yè)裝備中的應用。搭建高科技農(nóng)業(yè)裝備技術(shù)平臺，組織相關(guān)技術(shù)人才對高端農(nóng)業(yè)裝備的關(guān)鍵零部件與核心技術(shù)相關(guān)問題進行研究，對農(nóng)業(yè)裝備基礎(chǔ)性問題與各種農(nóng)業(yè)配套設(shè)施的集成技術(shù)進行深入研究，推動農(nóng)業(yè)裝備現(xiàn)代化與智能化進程。其次，應加強農(nóng)業(yè)規(guī)?；ㄔO(shè)，加強農(nóng)業(yè)補貼政策，將小型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)散戶推向現(xiàn)代集約型農(nóng)業(yè)發(fā)展。最后，加強農(nóng)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，在電子技術(shù)的基礎(chǔ)上，推動農(nóng)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的應用，提升農(nóng)業(yè)管理服務水平，完善農(nóng)業(yè)農(nóng)村數(shù)字化平臺。

4.2 加強農(nóng)業(yè)裝備基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

隨著電子信息技術(shù)的大力發(fā)展，為了同步提升農(nóng)業(yè)電子信息技術(shù)的應用，應該加強農(nóng)田標準化建設(shè)，發(fā)展農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施與裝備的建設(shè)，為優(yōu)良電子信息設(shè)備的應用提供良好的發(fā)展平臺，主要包括農(nóng)業(yè)機械化裝備、田間水利裝備、田間物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、田間傳感器技術(shù)及相關(guān)電子基礎(chǔ)設(shè)施的應用。另一方面，為了提升相關(guān)農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施及裝備在全國農(nóng)田建設(shè)中的通用性，應該加強各個地區(qū)的標準化建設(shè)，提高各個農(nóng)業(yè)生產(chǎn)地區(qū)的同步發(fā)展，在全國范圍內(nèi)提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。

4.3 加強組織領(lǐng)導與政府扶持

加強政府的組織領(lǐng)導與政策扶持，根據(jù)我國不同地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，將電子信息技術(shù)及時、高效地應用到當?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，成立不同地區(qū)農(nóng)業(yè)電子技術(shù)培訓小組，為電子信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的技術(shù)推廣、總體規(guī)劃、技術(shù)指導培訓、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)監(jiān)督與評價提供完善的技術(shù)系統(tǒng)，同時為各個地區(qū)電子技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的高效應用與發(fā)展提供良好的平臺。地方政府應該加強政策支持與資金投入，將農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施、農(nóng)產(chǎn)品流通、資源循環(huán)利用及田間檢測技術(shù)更好地融入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，同時加強技術(shù)人員對農(nóng)戶的技術(shù)指導與培訓，并進行相關(guān)技能的評估，保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的高效率開展，并積極宣傳農(nóng)業(yè)電子技術(shù)的優(yōu)勢，應用農(nóng)業(yè)相關(guān)微信公眾號或其他網(wǎng)絡(luò)平臺進行宣傳與推廣，提高農(nóng)戶的積極性，為農(nóng)業(yè)由傳統(tǒng)生產(chǎn)向現(xiàn)代化生產(chǎn)發(fā)展起到一定的推動作用。

5 結(jié)論

我國是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國，但是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率低、人均耕地面積不足世界平均水平，因此，我國距離世界農(nóng)業(yè)生產(chǎn)強國還有一定的距離與技術(shù)差距。為了提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平，保障糧食安全，提高農(nóng)業(yè)在國際市場上的競爭力，提高我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)代化與智能化水平對于保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率具有重要意義。我國關(guān)于農(nóng)業(yè)電子技術(shù)研究起步較晚，但是，對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)支持力度較大，農(nóng)業(yè)發(fā)展迅速，農(nóng)業(yè)電子技術(shù)在目前現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位，對于提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率進程具有重要的推動意義。農(nóng)業(yè)電子技術(shù)對于田間作物監(jiān)測、病蟲害防治、精準農(nóng)業(yè)及精密農(nóng)業(yè)儀器的研制具有重要意義。本研究系統(tǒng)對目前農(nóng)業(yè)電子技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用現(xiàn)狀進行闡述，分析目前農(nóng)業(yè)電子技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中存在的問題與缺陷，提出未來我國農(nóng)業(yè)電子技術(shù)發(fā)展的研究重點與發(fā)展難點，應該加強相關(guān)地區(qū)政府對農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的技術(shù)支持與政策鼓勵，加強農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施及配套設(shè)備的建設(shè)，大力引進相關(guān)農(nóng)業(yè)電子信息技術(shù)人才，研究結(jié)果對于提高我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，推動我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、綠色化、智能化的進程具有重要意義。

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