智能農(nóng)機(jī)裝備在江蘇現(xiàn)代農(nóng)機(jī)科技示范園的應(yīng)用探索

雷任雄 陳駿 王婉寧 盧月

智能農(nóng)機(jī)裝備代表著先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)力，它的廣泛應(yīng)用將改變傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機(jī)械的作業(yè)方式，引起農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的重大變革。目前，智能農(nóng)機(jī)裝備技術(shù)在江蘇省內(nèi)的應(yīng)用水平還不高，仍處于展示和現(xiàn)場演示階段，真正用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的智能農(nóng)機(jī)極少?，F(xiàn)結(jié)合智能農(nóng)機(jī)裝備在江蘇現(xiàn)代農(nóng)機(jī)科技示范園的使用情況，就技術(shù)推廣應(yīng)用提出思考。

1 技術(shù)應(yīng)用背景

傳統(tǒng)農(nóng)機(jī)裝備的設(shè)計(jì)參數(shù)和評(píng)價(jià)指標(biāo)都以均勻一致性為基礎(chǔ)，不能充分發(fā)揮土地、空氣和其他資源最大功效，會(huì)造成資源浪費(fèi)和土壤污染，不能很好地滿足農(nóng)機(jī)作業(yè)要求。智能農(nóng)機(jī)裝備是轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式、提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的重要工具，使用智能農(nóng)機(jī)裝備可以在減少投入的前提下提高畝產(chǎn)量、作業(yè)效率，有效降低成本，節(jié)約資源，減少污染，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，而且作業(yè)精確度高，安全可靠性強(qiáng)。為展示江蘇現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)管控技術(shù)與裝備，提升設(shè)施溫室管理水平，促進(jìn)農(nóng)機(jī)化高質(zhì)量發(fā)展，江蘇省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備科技示范中心在江蘇現(xiàn)代農(nóng)機(jī)科技示范園建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化玻璃溫室物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控平臺(tái)，打造標(biāo)準(zhǔn)化智能溫室示范區(qū)，開展智能農(nóng)機(jī)裝備技術(shù)應(yīng)用試驗(yàn)示范。

2 技術(shù)體系

智能農(nóng)機(jī)裝備的技術(shù)體系主要由前3期、后3期和終端1期技術(shù)組成。

前3期技術(shù)（前3S）：

GPS——全球定位系統(tǒng)(GlobalPositioningSystem)；

GIS——地理信息系統(tǒng)(GeographicalInformationSystem)；

RSS——遙感系統(tǒng)(RemoteSensingSystem)。

后3期技術(shù)(后3S)：

ES——專家系統(tǒng)(ExpertSystem)；

SS——模擬系統(tǒng)(SimulationSystem)；

DSS——決策支持系統(tǒng)(DecisionSupport System)。

終端1期技術(shù)（最后1S）：

ICS——智能控制系統(tǒng)(IntelligenceControlSystem)。

前3S的功能是通過信息處理，及時(shí)采集現(xiàn)場信息，形成場狀態(tài)圖。田間狀態(tài)圖應(yīng)能反映田間狀態(tài)(肥料、水分、病蟲害、產(chǎn)量等)的不均勻分布。

后3S的作用是及時(shí)作出最佳決策。其支持技術(shù)包括專家系統(tǒng)、仿真系統(tǒng)和決策支持系統(tǒng)。決策的表達(dá)途徑可以是田間現(xiàn)場對策圖或指令I(lǐng)C卡。IC卡便于在現(xiàn)場操作中智能控制新型農(nóng)機(jī)裝備的執(zhí)行。

電子智能控制系統(tǒng)是智能農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的控制中心。農(nóng)業(yè)機(jī)械操作人員發(fā)出指令后，電子智能控制系統(tǒng)接收DGPS的位置信息，從GIS執(zhí)行電子地圖中提取決策信息，及時(shí)接受傳感器實(shí)時(shí)回傳信息，并將接受到的決策信息轉(zhuǎn)換為發(fā)送給執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制指令。執(zhí)行設(shè)備收到指令后，通過氣動(dòng)、液壓或電氣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對農(nóng)作物的可變輸入及操作調(diào)整。

3 智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備

智能農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備是GPS、GIS、RSS、ES、SS、DSS系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備中的綜合應(yīng)用。

大多數(shù)先進(jìn)的作物聯(lián)合收割機(jī)都具有自動(dòng)生成產(chǎn)量分布圖的功能，糧食聯(lián)合收割機(jī)、玉米收割機(jī)、棉花收割機(jī)、花生收割機(jī)等均配備數(shù)字化自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)。數(shù)字化生產(chǎn)概況是智能農(nóng)業(yè)裝備的重要基礎(chǔ)信息，它可用于確定田間作物均勻生長的條件，并確定每個(gè)田塊所需的作業(yè)量。

4 作物處方圖的生成及精作種植的農(nóng)機(jī)體系

4.1 作物處方圖的生成

田間生產(chǎn)的診斷步驟如下：第一步，先看產(chǎn)量分布圖，找出低產(chǎn)量存在的主要原因，如局部陡坡、水土流失、小鼠損傷等；第二步，測試土壤的物理特性（如果有必要）；第三步，對土壤的pH值和營養(yǎng)成分進(jìn)行測試。在找出低產(chǎn)的原因后，可以根據(jù)專家的經(jīng)驗(yàn)或作物生長模型量化相應(yīng)的糾正措施，并將指令以數(shù)據(jù)卡和工作處方圖的形式傳遞給智能變量控制農(nóng)業(yè)機(jī)械，以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

4.2 精作種植的農(nóng)業(yè)機(jī)械系統(tǒng)

當(dāng)收割機(jī)在完成一塊田塊的作業(yè)時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)繪制出相應(yīng)的產(chǎn)量分布圖，并在圖上顯示出該地塊產(chǎn)量所存在的差異，然后進(jìn)入產(chǎn)量診斷分析，查找出存在差異的主要原因，并計(jì)算出合理的操作方案，以此進(jìn)行優(yōu)化，生成下一輪現(xiàn)場作業(yè)的工作處方圖。圖1為江蘇現(xiàn)代農(nóng)機(jī)科技示范園精作種植的農(nóng)業(yè)機(jī)械體系。

圖1 精作種植的農(nóng)機(jī)體系

5 結(jié)語

目前，江蘇省智能農(nóng)機(jī)裝備的品種比較齊全，農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備水平、運(yùn)行水平和管理服務(wù)水平提升較快，但真正用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)的并不多，主要原因是智能農(nóng)機(jī)裝備價(jià)格昂貴，農(nóng)民無力購買。建議相關(guān)部門出臺(tái)扶持政策，促進(jìn)農(nóng)機(jī)“產(chǎn)、學(xué)、研、推”一體化發(fā)展，加快智能化農(nóng)機(jī)裝備推廣應(yīng)用步伐，讓普通農(nóng)民都能用上智能農(nóng)機(jī)，進(jìn)而推進(jìn)農(nóng)機(jī)化高質(zhì)量發(fā)展。