1、精細農(nóng)業(yè)第1頁，共35頁。第六章智能化農(nóng)業(yè)機械裝備技術(shù)1 具有測產(chǎn)功能的谷物聯(lián)合收獲機第2頁，共35頁。傳統(tǒng)田間測產(chǎn)方法：單產(chǎn)量=總產(chǎn)量/地塊畝數(shù)。精細農(nóng)業(yè)田間測產(chǎn)方法：單產(chǎn)量=（谷物質(zhì)量流量-水分含量+損失量）/（收割機行駛速度割幅寬度）。第3頁，共35頁。結(jié)構(gòu)原理1 DGPS接受裝置 2 GPS接受裝置 3 谷物濕度測量 4 谷物速度測量 5 谷物體積流量測量 6 谷物損失測量 7 轉(zhuǎn)向角度測量 8 距離/速度測量 9 割幅測量第4頁，共35頁。2 谷物聯(lián)合收獲機產(chǎn)量傳感器和部件（1）谷粒流量傳感器 第5頁，共35頁。（2）谷粒濕度傳感器（3）行駛速度傳感器（4）收割臺提升位置傳感器（5）

2、電子監(jiān)控顯示器（6）GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)第6頁，共35頁。3 產(chǎn)量圖的形成第7頁，共35頁。4 支持精細農(nóng)作變量處方農(nóng)業(yè)機械智能化農(nóng)業(yè)機械IAM（Intelligence Agricultural Machine，或稱智能控制系統(tǒng)下的農(nóng)機具，ICS農(nóng)機，Intelligence Control System）支持“精細農(nóng)業(yè)”的智能化農(nóng)業(yè)機械：收獲機械產(chǎn)量監(jiān)示器與產(chǎn)量圖自動生成系統(tǒng)，如自動控制精度平地機自動控制實現(xiàn)精密播種精細施肥精細施藥精細灌溉第8頁，共35頁。精細變量施肥機 裝備有GPS的施肥機第9頁，共35頁。 精確變量干粉混合施肥機1 微處理器 2 田間地圖 3 電液閥 4 商品肥料斗

3、 5 計量輪 6 輸送鏈 7混合攪輪8 注入泵 9 微肥斗 10 水平攪輪11豎直攪輪12 刮（漿）板 13 分配頭 14 輸送管 15 文丘里管 16 鼓風(fēng)機 17 空氣多路歧管 18 桿管 19 噴嘴-反射管第10頁，共35頁。裝備有GPS的自動噴藥機械 第11頁，共35頁。流量及霧滴大小調(diào)節(jié)的變壓控制器第12頁，共35頁。基于區(qū)域傳感器的精確田間蟲害控制 系統(tǒng)概念示意圖 流量及霧滴大小調(diào)節(jié)的變壓控制器第13頁，共35頁。噴桿與攝像機的安裝第14頁，共35頁。田間圖像與控制響應(yīng)實例圖中水平線以上是處理過的圖像部分，噴桿上12個噴嘴用標有數(shù)字的LED表示，當LED亮，相應(yīng)的噴嘴動作 第15頁

4、，共35頁。 變量播種機 第16頁，共35頁。精密播種機示意圖第17頁，共35頁。 精細灌溉設(shè)備 第18頁，共35頁。電子學(xué)用于農(nóng)業(yè)機械裝備的技術(shù)創(chuàng)新，可概括為如下5個基本領(lǐng)域：（1）提高機器作業(yè)的技術(shù)性能:過程監(jiān)視、控制、診斷和通信。（2）實現(xiàn)節(jié)本增效和利于改善生態(tài)環(huán)境的農(nóng)作:節(jié)約物資、能源消耗，降低作業(yè)成本以及減少對土壤、水體和動植物的污染。（3）過程的精確操作:及時獲取過程信息，精確執(zhí)行過程控制指令。（4）改善勞動者的操作條件:良好的人機接口，操作方便性。安全性和舒適性。（5）開發(fā)基于衛(wèi)星定位系統(tǒng)實施精細農(nóng)作的智能控制農(nóng)業(yè)機械，支持農(nóng)田作業(yè)的科學(xué)管理決策等。第19頁，共35頁。5 國外農(nóng)

5、業(yè)機械智能化簡況 近幾年來，一些發(fā)達國家不斷將高新技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)機械上，使農(nóng)業(yè)機械向智能化方向發(fā)展。 第20頁，共35頁。（1）耕作機械智能化 美國東倫敦綜合技術(shù)學(xué)院土地管理系研制成功一種激光拖拉機。利用計算機系統(tǒng)導(dǎo)航裝置，不僅能夠準確無誤地測定其所在位置及運行方向，使誤差不超過25厘米，而且能夠根據(jù)送入農(nóng)場計算中心的電子圖表，查找出該處土地的濕度、化學(xué)成分、排水溝位置和其它一些特點：準確計算出最佳種植方案要，所需種子、肥料和農(nóng)藥數(shù)量等。一人在室內(nèi)熒屏前可操縱多臺激光拖拉機進行耕作，耕作速度快，且可減少種子、肥料和農(nóng)藥消耗，節(jié)約生產(chǎn)成本50%，提高作物產(chǎn)量20%。 第21頁，共35頁。（2）收

6、獲機械智能化 美國農(nóng)場裝備制造商衛(wèi)西弗格森，在聯(lián)合收割機上安裝了一種產(chǎn)量計量器，能在收割作物的同時，準確收集有關(guān)產(chǎn)量的資料，并繪成各個田塊的產(chǎn)量分布圖。農(nóng)場主可以利用這種產(chǎn)量分布圖，來確定下一季的種植計劃以及種子、化肥和農(nóng)藥在不同田塊的使用量。第22頁，共35頁。（3）灌溉機械智能化美國內(nèi)布拉斯加州的瓦爾蒙特工業(yè)股分有限公司和ARS公司開發(fā)出一種可實現(xiàn)農(nóng)田自動灌溉的紅外濕度計。該儀器被安裝在環(huán)繞著農(nóng)田的灌溉系統(tǒng)上后，可每6秒鐘讀取一次植物葉面濕度。當植物需水時，它會通過計算機發(fā)出灌溉指令，及時向農(nóng)田灌水。第23頁，共35頁。（4）施藥機械智能化 澳大利亞推出一種能識別莠草的噴霧器。它在田間移動

7、時，能借助專門的電子傳感跑龍?zhí)祝瑏韰^(qū)分莊稼和雜草，而只有當發(fā)現(xiàn)莠草時，才噴出除莠劑。這樣，花費的除莠劑只有常規(guī)除草的1/10，減輕了對環(huán)境的污染。 第24頁，共35頁。（5）挖土機械智能化 美國匹茲堡一家公司研制成功一種超聲波挖土機，在埋有電纜和管道的地方挖土?xí)r，可避免將電纜和管道挖壞。這種新型挖土機，使用超聲波噴氣流破碎土壤，然后用真空裝置將土吸走，不會對電纜和管道造成損害。 第25頁，共35頁。（6）放牧機械智能化 英國科學(xué)家設(shè)計出一種可代替人或犬放牧羊群的牧羊機器狗。它備有一架攝像機和一臺計算機，可對羊群移動的情況進行分析。如果羊群顯得不安定的話，其隊形、速度和移動狀況就會反映出來，牧羊

8、機器狗便會在羊群移動，直到羊群安定下來。羊群不會受到驚擾。第26頁，共35頁。（7）采摘機器智能化 法國科學(xué)家開發(fā)的摘蘋果機器人，能辨別出蘋果是否成熟。摘一只蘋果僅需6秒鐘，為人工采摘時間的一半。美國一家公司發(fā)明的一種采蘑菇的機器人，可按設(shè)定的蘑菇傘最小直很進行采摘，平均每6秒鐘采摘一個蘑菇，且不會使蘑菇受損。第27頁，共35頁。6 精細農(nóng)業(yè)的實施與農(nóng)業(yè)機械智能化農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展要求實施精細農(nóng)業(yè)。生態(tài)效益、環(huán)境效益、經(jīng)濟效益與社會效益的統(tǒng)一，在推進精細農(nóng)業(yè)時才會更明顯。先進的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)對農(nóng)業(yè)機械提出了更高要求，農(nóng)業(yè)機械的發(fā)展會促進農(nóng)業(yè)技術(shù)層次的提高。實施精細農(nóng)業(yè)和途徑是發(fā)展智能化的農(nóng)業(yè)機械。

9、 第28頁，共35頁。智能農(nóng)業(yè)機械系統(tǒng)的組成 第29頁，共35頁。 A 智能化農(nóng)業(yè)機械的特點： (1)提高機器作業(yè)的技術(shù)性能過程監(jiān)視、控制、診斷和通信。 (2)實現(xiàn)節(jié)本增效和利于改善生態(tài)環(huán)境的農(nóng)作。包括節(jié)約物資、降低作業(yè)成本和能源消耗，以及減少對土壤、水體和動植物的污染。 (3)過程的精細操作。包括及時獲取過程信息和精細執(zhí)行過程控制指令。 (4)改善勞功者的操作條件包括良好的人機接口以及操作方便性、文全性和舒適性。 (5)開發(fā)基于衛(wèi)星定位系統(tǒng)實施精細農(nóng)作的智能控制農(nóng)業(yè)機械，支持農(nóng)田作業(yè)的科學(xué)管理決策等。 第30頁，共35頁。B 基于精細農(nóng)業(yè)思想的農(nóng)業(yè)機械智能化 迄今支持精細農(nóng)作的若干重要農(nóng)業(yè)機

10、械，如帶產(chǎn)量圖自動生成的用于小麥、玉米和大豆收獲的谷物聯(lián)合收割機，實施變量處方農(nóng)作的谷物精密播種機、施肥機、施藥機和灌溉設(shè)備在國外都已有若干類型的商品化產(chǎn)品，但仍需繼續(xù)完善并擴大到更多的農(nóng)機作業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域。今后，實施精細農(nóng)業(yè)和發(fā)展智能化農(nóng)業(yè)機械主要包括以下方面： 第31頁，共35頁。 (1)用于與作物收獲機械配套的產(chǎn)量傳感技術(shù)與帶產(chǎn)量圖白動生成系統(tǒng)軟件的開發(fā)。 (2)大中型拖拉機和自走型農(nóng)業(yè)機械智能化技術(shù)狀態(tài)實時診斷、監(jiān)控與顯示裝置的開發(fā)。 (3)實施定位處方農(nóng)作和控制的施肥、施藥、澆水、精播和栽植的移動作業(yè)機械的研究。 (4) 自走式農(nóng)田土壤、病蟲草害和作物苗情定位信息采集機械裝備的開發(fā)研究。

11、 (5)農(nóng)機作業(yè)信息高效處理、存儲、傳輸、通信技術(shù)及其總線與接口的標準化。第32頁，共35頁。 (6)CPS、GIS有關(guān)技術(shù)國產(chǎn)化、產(chǎn)業(yè)化和用于支持農(nóng)業(yè)機械社會化服務(wù)的規(guī)劃、組織、調(diào)度與輔助管理決策支持系統(tǒng)和農(nóng)業(yè)機械田問導(dǎo)航、作業(yè)面積計量、引導(dǎo)定位作業(yè)和空間數(shù)據(jù)定位采樣中的應(yīng)用及軟件開發(fā)。 (7)采用上述智能化聯(lián)合收割機支持易地收割，實施機群科學(xué)調(diào)度與管理的技術(shù)經(jīng)濟效果研究，以及在引進技術(shù)消化吸收基礎(chǔ)上，加快國產(chǎn)聯(lián)合收割機的智能化裝備技術(shù)的自主開發(fā)。 (8)研究試驗帶GPS接收機的智能化節(jié)水灌溉機械、植保機械和播種機械，盡快形成國產(chǎn)化的自主產(chǎn)品，為農(nóng)機社會化服務(wù)體系提供新一代技術(shù)裝備。 第33

12、頁，共35頁。 農(nóng)業(yè)工程21世紀的發(fā)展重點是農(nóng)業(yè)的人工智能化和各種農(nóng)業(yè)機器智能化系統(tǒng)的不斷涌現(xiàn)。農(nóng)業(yè)智能化技術(shù)的應(yīng)用將直接推動農(nóng)業(yè)機械向智能化、自動化方向發(fā)展。精細農(nóng)作應(yīng)用實踐可根據(jù)不同國家、不同地區(qū)的社會和經(jīng)濟條件，圍繞提高生產(chǎn)、節(jié)本增效和保護環(huán)境的目標，采用不同的技術(shù)組裝方式，逐步提高作物生產(chǎn)管理的科學(xué)化與精細化水平。其中，建立一個完整的精細農(nóng)作技術(shù)體系需要有多種技術(shù)知識和先進技術(shù)裝備的集成支持。這為農(nóng)業(yè)機械工程師提供了進行技術(shù)創(chuàng)新的機遇。 第34頁，共35頁。C 智能化的農(nóng)業(yè)機械系統(tǒng) 為了規(guī)范農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程，農(nóng)業(yè)機械采用智能化技術(shù)，以減少人為因素干擾。農(nóng)業(yè)機械智能化系統(tǒng)主要由3部分組成：信息采集系統(tǒng)、決策判斷系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)。利用各類傳感器采集環(huán)境信