1、從農業機械化到農業信息化、自動化與智能化從農業機械化到農業信息化、自動化與智能化南京農業大學工學院南京農業大學工學院 姬長英姬長英農業機械化的成就農業機械化的成就v農業機械化是人類20世紀取得的最重要的工程技術成就之一v農業機械化使農業用工減少、成本下降、效率提高、抗災能力增強，極大提高了農產品的生產能力農業機械化的局限性農業機械化的局限性v能源消耗增加、物質（機器、化學品等）投入的邊能源消耗增加、物質（機器、化學品等）投入的邊際效益下降、環境受到影響際效益下降、環境受到影響v由于機械固有的局限性，作業的質量和范圍受到限由于機械固有的局限性，作業的質量和范圍受到限制制v農業機械化并未改變以經驗

2、為基礎的傳統農業管理農業機械化并未改變以經驗為基礎的傳統農業管理方式方式 精確農業的發展使農業從以建立在經驗基精確農業的發展使農業從以建立在經驗基礎上的粗放管理走向以現代科學技術為基礎礎上的粗放管理走向以現代科學技術為基礎的精確定量管理的精確定量管理1 精確農業的基本思想與技術體系精確農業的基本思想與技術體系v 管理好復雜的農業系統；管理好復雜的農業系統；v 由經驗型、定性化由經驗型、定性化為主的粗放型農業為主的粗放型農業的現的現代農業發展方式轉變；代農業發展方式轉變；v 精細農作管理。精細農作管理。什么是精確定農業？什么是精確定農業？v精確農業不僅是一種技術體系，更重要的是，它本精確農業不僅

3、是一種技術體系，更重要的是，它本身是一種農業的哲學理念和戰略思想身是一種農業的哲學理念和戰略思想v精確農業的目標：最合理地利用農業生產資源和保精確農業的目標：最合理地利用農業生產資源和保護生態環境護生態環境v精確農業的思想依據：農業生產條件的空間差異性精確農業的思想依據：農業生產條件的空間差異性v精確農業的作業方式精確農業的作業方式:據作物個體或小群體的需要進據作物個體或小群體的需要進行作業行作業v精確農業的技術支撐：現代電子技術、計算機技術精確農業的技術支撐：現代電子技術、計算機技術等高新技術等高新技術,是信息技術和人工智能技術在大農業中是信息技術和人工智能技術在大農業中的宏觀和微觀應用的宏

4、觀和微觀應用 : v 按正確的時間按正確的時間v 以正確的數量以正確的數量v 在正確的地點在正確的地點v 用正確的方式用正確的方式v 正確利用投入（正確利用投入（營養、水、勞動、機器、營養、水、勞動、機器、技術、成本等）技術、成本等） 精確農業的基本思想經濟要求經濟要求法律要求法律要求環境要求環境要求減少投入減少投入車輛定位系統車輛定位系統地理信息系統地理信息系統農機控制與監視農機控制與監視優化控制系統優化控制系統精確農業系統精確農業系統管理信息系統管理信息系統地理信息系統地理信息系統決策支持系統決策支持系統作物栽培模型作物栽培模型田間歷史數據田間歷史數據經營效率改善經營效率改善較少環境投入較

5、少環境投入較少廢棄物較少廢棄物較高利潤較高利潤精確農業的核心技術 一個完整的精確農業體系應包括信息的采集、信息的處理、決策的生成及決策的執行等系統。其核心技術可概括為“7s” 。 精確農業的核心技術 一個完整的精確農業體系應包括信息的采集、信息的處理、決策的生成及決策的執行等系統。其核心技術可概括為“7s” 。 “7s”-精確農業的核心技術vgisgeographical information system(地理信息系統)vgpsglobal positioning system（全球定位系統）或gnssglobal navigation satellite system（全球導航衛星系統）

6、 vrs（或rss）remote sensing system（遙感系統）vsssimulation system（模擬系統）vesexpert system（專家系統）vdssdecision support system（決策支持系統）vicsintelligence control system（智能控制系統）大田精確種植技術體系gis: geographical information system,地理信息系統地理信息系統; gps:glodal positioning system,全球定位系統全球定位系統;rss: remote sensing system,遙感系統遙感系統;

7、ss: simulation system,模擬系統模擬系統;es: expert system,專家系統專家系統; dss: decision support system,決策支持系統決策支持系統;ics: intelligence control system,智能控制系統智能控制系統;自動信息采集自動信息采集gpsgisrs傳感技術傳感技術前前 3s集集成成田田 間間狀態圖狀態圖人工人工采集采集esssdss后后 3s集集成成決策生成決策生成指令生成指令生成決策實施決策實施農田對策農田對策圖作業圖作業指令集指令集 i c s 農農 機機明白紙明白紙常規農機常規農機 gnss定位與導航g

8、is分析處理田間數據rs獲取農業生產信息es解決農業生產問題ss分析作物需求儲存物質結構物質莖根葉面積轉化比例光合作用維持生長光照生理輻射土壤水分蒸騰水分存在水分脅迫作物模型排水蒸發降水dss幫助人們進行農業生產決策用戶 人機接口 問題處理系統(pps)模型庫管理系統方法庫管理系統方法庫數據庫管理系統知識庫管理系統模型庫數據庫知識庫ics決策實施ics和前和前3s及后及后3s的關系的關系前3s（信息3s）集成的作用是及時采集田間信息，經過信息處理形成小區情況分布圖，該圖應能反映田間狀態（肥、水、病蟲、產量）的斑塊不均勻分布情況。后3s（智能3s）集成的作用是及時生成優化了的決策，它的支撐技術包

9、括專家系統（知識模型）、模擬系統（數學模型）和決策支持系統（從多方案中優選或綜合，得出決策）。決策的表達形式可以是農田實時處理圖或指令ic卡。ics是具體的實施者。農田精確種植體系中農田精確種植體系中icsics種類種類具有測產功能的谷物聯合收獲機精密變量播種機精確變量施肥機精確變量噴藥機精確變量灌溉機具有測產功能的谷物聯合收獲機具有測產功能的谷物聯合收獲機具有測產功能的谷物聯合收獲機具有測產功能的谷物聯合收獲機具有測產功能的谷物聯合收獲機具有測產功能的谷物聯合收獲機測產原理v傳統測產 單產=總產重量/地塊畝數vpa測產單產=谷物流量-水分含量+損失量行駛速度*實際割幅ics和前和前3s及后及

10、后3s的關系的關系前3s（信息3s）集成的作用是及時采集田間信息，經過信息處理形成小區情況分布圖，該圖應能反映田間狀態（肥、水、病蟲、產量）的斑塊不均勻分布情況。后3s（智能3s）集成的作用是及時生成優化了的決策，它的支撐技術包括專家系統（知識模型）、模擬系統（數學模型）和決策支持系統（從多方案中優選或綜合，得出決策）。決策的表達形式可以是農田實時處理圖或指令ic卡。ics是具體的實施者。農田精確種植體系中農田精確種植體系中icsics種類種類具有測產功能的谷物聯合收獲機精密變量播種機精確變量施肥機精確變量噴藥機精確變量灌溉機具有測產功能的谷物聯合收獲機具有測產功能的谷物聯合收獲機具有測產功能

11、的谷物聯合收獲機具有測產功能的谷物聯合收獲機測產原理v傳統測產 單產=總產重量/地塊畝數vpa測產單產=谷物流量-水分含量+損失量行駛速度*實際割幅ics和前和前3s及后及后3s的關系的關系前3s（信息3s）集成的作用是及時采集田間信息，經過信息處理形成小區情況分布圖，該圖應能反映田間狀態（肥、水、病蟲、產量）的斑塊不均勻分布情況。后3s（智能3s）集成的作用是及時生成優化了的決策，它的支撐技術包括專家系統（知識模型）、模擬系統（數學模型）和決策支持系統（從多方案中優選或綜合，得出決策）。決策的表達形式可以是農田實時處理圖或指令ic卡。ics是具體的實施者。農田精確種植體系中農田精確種植體系中

12、icsics種類種類具有測產功能的谷物聯合收獲機精密變量播種機精確變量施肥機精確變量噴藥機精確變量灌溉機具有測產功能的谷物聯合收獲機具有測產功能的谷物聯合收獲機具有測產功能的谷物聯合收獲機具有測產功能的谷物聯合收獲機測產原理v傳統測產 單產=總產重量/地塊畝數vpa測產單產=谷物流量-水分含量+損失量行駛速度*實際割幅測產收獲機系統組成測產收獲機系統組成v行駛監測系統v產量實時監測系統v機載計算機系統實際位置和行駛軌跡監測行駛速度監測谷物流量監測 谷物濕度監測 谷物損失監測割幅監測田野之星其它專用軟件ics和前和前3s及后及后3s的關系的關系前3s（信息3s）集成的作用是及時采集田間信息，經過

13、信息處理形成小區情況分布圖，該圖應能反映田間狀態（肥、水、病蟲、產量）的斑塊不均勻分布情況。后3s（智能3s）集成的作用是及時生成優化了的決策，它的支撐技術包括專家系統（知識模型）、模擬系統（數學模型）和決策支持系統（從多方案中優選或綜合，得出決策）。決策的表達形式可以是農田實時處理圖或指令ic卡。ics是具體的實施者。農田精確種植體系中農田精確種植體系中icsics種類種類具有測產功能的谷物聯合收獲機精密變量播種機精確變量施肥機精確變量噴藥機精確變量灌溉機具有測產功能的谷物聯合收獲機具有測產功能的谷物聯合收獲機具有測產功能的谷物聯合收獲機具有測產功能的谷物聯合收獲機測產原理v傳統測產 單產=

14、總產重量/地塊畝數vpa測產單產=谷物流量-水分含量+損失量行駛速度*實際割幅測產收獲機系統組成測產收獲機系統組成v行駛監測系統v產量實時監測系統v機載計算機系統實際位置和行駛軌跡監測行駛速度監測谷物流量監測 谷物濕度監測 谷物損失監測割幅監測田野之星其它專用軟件ics和前和前3s及后及后3s的關系的關系前3s（信息3s）集成的作用是及時采集田間信息，經過信息處理形成小區情況分布圖，該圖應能反映田間狀態（肥、水、病蟲、產量）的斑塊不均勻分布情況。后3s（智能3s）集成的作用是及時生成優化了的決策，它的支撐技術包括專家系統（知識模型）、模擬系統（數學模型）和決策支持系統（從多方案中優選或綜合，得

15、出決策）。決策的表達形式可以是農田實時處理圖或指令ic卡。ics是具體的實施者。農田精確種植體系中農田精確種植體系中icsics種類種類具有測產功能的谷物聯合收獲機精密變量播種機精確變量施肥機精確變量噴藥機精確變量灌溉機具有測產功能的谷物聯合收獲機具有測產功能的谷物聯合收獲機具有測產功能的谷物聯合收獲機具有測產功能的谷物聯合收獲機測產原理v傳統測產 單產=總產重量/地塊畝數vpa測產單產=谷物流量-水分含量+損失量行駛速度*實際割幅測產收獲機系統組成測產收獲機系統組成v行駛監測系統v產量實時監測系統v機載計算機系統實際位置和行駛軌跡監測行駛速度監測谷物流量監測 谷物濕度監測 谷物損失監測割幅監

16、測田野之星其它專用軟件谷物聯合收獲機實時測量傳感系統谷物聯合收獲機實時測量傳感系統gps接收裝置dgps接收裝置谷物濕度測量谷物密度測量體積流量測量損失測量轉向角度測量距離速度測量割幅測量ics和前和前3s及后及后3s的關系的關系前3s（信息3s）集成的作用是及時采集田間信息，經過信息處理形成小區情況分布圖，該圖應能反映田間狀態（肥、水、病蟲、產量）的斑塊不均勻分布情況。后3s（智能3s）集成的作用是及時生成優化了的決策，它的支撐技術包括專家系統（知識模型）、模擬系統（數學模型）和決策支持系統（從多方案中優選或綜合，得出決策）。決策的表達形式可以是農田實時處理圖或指令ic卡。ics是具體的實施

17、者。農田精確種植體系中農田精確種植體系中icsics種類種類具有測產功能的谷物聯合收獲機精密變量播種機精確變量施肥機精確變量噴藥機精確變量灌溉機具有測產功能的谷物聯合收獲機具有測產功能的谷物聯合收獲機具有測產功能的谷物聯合收獲機具有測產功能的谷物聯合收獲機測產原理v傳統測產 單產=總產重量/地塊畝數vpa測產單產=谷物流量-水分含量+損失量行駛速度*實際割幅測產收獲機系統組成測產收獲機系統組成v行駛監測系統v產量實時監測系統v機載計算機系統實際位置和行駛軌跡監測行駛速度監測谷物流量監測 谷物濕度監測 谷物損失監測割幅監測田野之星其它專用軟件谷物聯合收獲機實時測量傳感系統谷物聯合收獲機實時測量傳

18、感系統gps接收裝置dgps接收裝置谷物濕度測量谷物密度測量體積流量測量損失測量轉向角度測量距離速度測量割幅測量谷物聯合收獲機傳感系統谷物聯合收獲機傳感系統v谷物流量監測v谷物濕度監測v谷物損失監測v割幅監測光電式英國rds機械沖擊式紐荷蘭tx64射線式麥賽福格森公司電容式電感式超聲波式沖擊式ics和前和前3s及后及后3s的關系的關系前3s（信息3s）集成的作用是及時采集田間信息，經過信息處理形成小區情況分布圖，該圖應能反映田間狀態（肥、水、病蟲、產量）的斑塊不均勻分布情況。后3s（智能3s）集成的作用是及時生成優化了的決策，它的支撐技術包括專家系統（知識模型）、模擬系統（數學模型）和決策支持

19、系統（從多方案中優選或綜合，得出決策）。決策的表達形式可以是農田實時處理圖或指令ic卡。ics是具體的實施者。農田精確種植體系中農田精確種植體系中icsics種類種類具有測產功能的谷物聯合收獲機精密變量播種機精確變量施肥機精確變量噴藥機精確變量灌溉機具有測產功能的谷物聯合收獲機具有測產功能的谷物聯合收獲機具有測產功能的谷物聯合收獲機具有測產功能的谷物聯合收獲機測產原理v傳統測產 單產=總產重量/地塊畝數vpa測產單產=谷物流量-水分含量+損失量行駛速度*實際割幅測產收獲機系統組成測產收獲機系統組成v行駛監測系統v產量實時監測系統v機載計算機系統實際位置和行駛軌跡監測行駛速度監測谷物流量監測 谷

20、物濕度監測 谷物損失監測割幅監測田野之星其它專用軟件谷物聯合收獲機實時測量傳感系統谷物聯合收獲機實時測量傳感系統gps接收裝置dgps接收裝置谷物濕度測量谷物密度測量體積流量測量損失測量轉向角度測量距離速度測量割幅測量谷物聯合收獲機傳感系統谷物聯合收獲機傳感系統v谷物流量監測v谷物濕度監測v谷物損失監測v割幅監測光電式英國rds機械沖擊式紐荷蘭tx64射線式麥賽福格森公司電容式電感式超聲波式沖擊式精確變量施肥機ics和前和前3s及后及后3s的關系的關系前3s（信息3s）集成的作用是及時采集田間信息，經過信息處理形成小區情況分布圖，該圖應能反映田間狀態（肥、水、病蟲、產量）的斑塊不均勻分布情況。

21、后3s（智能3s）集成的作用是及時生成優化了的決策，它的支撐技術包括專家系統（知識模型）、模擬系統（數學模型）和決策支持系統（從多方案中優選或綜合，得出決策）。決策的表達形式可以是農田實時處理圖或指令ic卡。ics是具體的實施者。農田精確種植體系中農田精確種植體系中icsics種類種類具有測產功能的谷物聯合收獲機精密變量播種機精確變量施肥機精確變量噴藥機精確變量灌溉機具有測產功能的谷物聯合收獲機具有測產功能的谷物聯合收獲機具有測產功能的谷物聯合收獲機具有測產功能的谷物聯合收獲機測產原理v傳統測產 單產=總產重量/地塊畝數vpa測產單產=谷物流量-水分含量+損失量行駛速度*實際割幅測產收獲機系統

22、組成測產收獲機系統組成v行駛監測系統v產量實時監測系統v機載計算機系統實際位置和行駛軌跡監測行駛速度監測谷物流量監測 谷物濕度監測 谷物損失監測割幅監測田野之星其它專用軟件谷物聯合收獲機實時測量傳感系統谷物聯合收獲機實時測量傳感系統gps接收裝置dgps接收裝置谷物濕度測量谷物密度測量體積流量測量損失測量轉向角度測量距離速度測量割幅測量谷物聯合收獲機傳感系統谷物聯合收獲機傳感系統v谷物流量監測v谷物濕度監測v谷物損失監測v割幅監測光電式英國rds機械沖擊式紐荷蘭tx64射線式麥賽福格森公司電容式電感式超聲波式沖擊式精確變量施肥機ics和前和前3s及后及后3s的關系的關系前3s（信息3s）集成的

23、作用是及時采集田間信息，經過信息處理形成小區情況分布圖，該圖應能反映田間狀態（肥、水、病蟲、產量）的斑塊不均勻分布情況。后3s（智能3s）集成的作用是及時生成優化了的決策，它的支撐技術包括專家系統（知識模型）、模擬系統（數學模型）和決策支持系統（從多方案中優選或綜合，得出決策）。決策的表達形式可以是農田實時處理圖或指令ic卡。ics是具體的實施者。農田精確種植體系中農田精確種植體系中icsics種類種類具有測產功能的谷物聯合收獲機精密變量播種機精確變量施肥機精確變量噴藥機精確變量灌溉機具有測產功能的谷物聯合收獲機具有測產功能的谷物聯合收獲機具有測產功能的谷物聯合收獲機具有測產功能的谷物聯合收獲

24、機測產原理v傳統測產 單產=總產重量/地塊畝數vpa測產單產=谷物流量-水分含量+損失量行駛速度*實際割幅測產收獲機系統組成測產收獲機系統組成v行駛監測系統v產量實時監測系統v機載計算機系統實際位置和行駛軌跡監測行駛速度監測谷物流量監測 谷物濕度監測 谷物損失監測割幅監測田野之星其它專用軟件谷物聯合收獲機實時測量傳感系統谷物聯合收獲機實時測量傳感系統gps接收裝置dgps接收裝置谷物濕度測量谷物密度測量體積流量測量損失測量轉向角度測量距離速度測量割幅測量谷物聯合收獲機傳感系統谷物聯合收獲機傳感系統v谷物流量監測v谷物濕度監測v谷物損失監測v割幅監測光電式英國rds機械沖擊式紐荷蘭tx64射線式

25、麥賽福格森公司電容式電感式超聲波式沖擊式精確變量施肥機精確變量施肥機精確變量施肥機ics和前和前3s及后及后3s的關系的關系前3s（信息3s）集成的作用是及時采集田間信息，經過信息處理形成小區情況分布圖，該圖應能反映田間狀態（肥、水、病蟲、產量）的斑塊不均勻分布情況。后3s（智能3s）集成的作用是及時生成優化了的決策，它的支撐技術包括專家系統（知識模型）、模擬系統（數學模型）和決策支持系統（從多方案中優選或綜合，得出決策）。決策的表達形式可以是農田實時處理圖或指令ic卡。ics是具體的實施者。農田精確種植體系中農田精確種植體系中icsics種類種類具有測產功能的谷物聯合收獲機精密變量播種機精確

26、變量施肥機精確變量噴藥機精確變量灌溉機具有測產功能的谷物聯合收獲機具有測產功能的谷物聯合收獲機具有測產功能的谷物聯合收獲機具有測產功能的谷物聯合收獲機測產原理v傳統測產 單產=總產重量/地塊畝數vpa測產單產=谷物流量-水分含量+損失量行駛速度*實際割幅測產收獲機系統組成測產收獲機系統組成v行駛監測系統v產量實時監測系統v機載計算機系統實際位置和行駛軌跡監測行駛速度監測谷物流量監測 谷物濕度監測 谷物損失監測割幅監測田野之星其它專用軟件谷物聯合收獲機實時測量傳感系統谷物聯合收獲機實時測量傳感系統gps接收裝置dgps接收裝置谷物濕度測量谷物密度測量體積流量測量損失測量轉向角度測量距離速度測量割

27、幅測量谷物聯合收獲機傳感系統谷物聯合收獲機傳感系統v谷物流量監測v谷物濕度監測v谷物損失監測v割幅監測光電式英國rds機械沖擊式紐荷蘭tx64射線式麥賽福格森公司電容式電感式超聲波式沖擊式精確變量施肥機精確變量施肥機精確變量施肥機精確變量噴藥機精確變量噴藥機ics和前和前3s及后及后3s的關系的關系前3s（信息3s）集成的作用是及時采集田間信息，經過信息處理形成小區情況分布圖，該圖應能反映田間狀態（肥、水、病蟲、產量）的斑塊不均勻分布情況。后3s（智能3s）集成的作用是及時生成優化了的決策，它的支撐技術包括專家系統（知識模型）、模擬系統（數學模型）和決策支持系統（從多方案中優選或綜合，得出決策

28、）。決策的表達形式可以是農田實時處理圖或指令ic卡。ics是具體的實施者。農田精確種植體系中農田精確種植體系中icsics種類種類具有測產功能的谷物聯合收獲機精密變量播種機精確變量施肥機精確變量噴藥機精確變量灌溉機具有測產功能的谷物聯合收獲機具有測產功能的谷物聯合收獲機具有測產功能的谷物聯合收獲機具有測產功能的谷物聯合收獲機測產原理v傳統測產 單產=總產重量/地塊畝數vpa測產單產=谷物流量-水分含量+損失量行駛速度*實際割幅測產收獲機系統組成測產收獲機系統組成v行駛監測系統v產量實時監測系統v機載計算機系統實際位置和行駛軌跡監測行駛速度監測谷物流量監測 谷物濕度監測 谷物損失監測割幅監測田野之星其它專用軟件谷物聯合收獲機實時測量傳感系統谷物聯合收獲機實時測量傳感系統