智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械在推行“精確農(nóng)業(yè)”中的優(yōu)先研究領(lǐng)域及其急需研究的科技問題

    1、在推行“精確農(nóng)業(yè)”中的優(yōu)先研究領(lǐng)域新一代農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備技術(shù)的研究與開發(fā)，與基于信息技術(shù)的作物生產(chǎn)管理決策支持系統(tǒng)的研究發(fā)展等，都是近六七年來“精確農(nóng)業(yè)”技術(shù)得以進(jìn)人日益廣泛試驗(yàn)實(shí)踐的重要條件。如今，支持“精確農(nóng)業(yè)”的若干重要農(nóng)業(yè)機(jī)械，如帶產(chǎn)量圖自動(dòng)生成的用于小麥、玉米和大豆收獲的谷物聯(lián)合收割機(jī)，實(shí)施變量處方農(nóng)作的谷物精密播種機(jī)、施肥機(jī)、施藥機(jī)和灌溉設(shè)備，在國(guó)外都已有若干類型的商品化產(chǎn)品，但需繼續(xù)得到完善并擴(kuò)大到更多的農(nóng)機(jī)作業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域。近幾年來，若干發(fā)達(dá)國(guó)家已開始了對(duì)棉花、甜菜、土豆、水稻、甘蔗、牧草和水果等收獲機(jī)械產(chǎn)量計(jì)量傳感器的研究，在精確農(nóng)業(yè)國(guó)際會(huì)議和重要刊物上已報(bào)道了有關(guān)試驗(yàn)研究成果，研究樣機(jī)已進(jìn)入試驗(yàn)應(yīng)用。“精確農(nóng)業(yè)”應(yīng)用實(shí)踐可根據(jù)不同國(guó)家、不同地區(qū)的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)條件，圍繞提高生產(chǎn)、節(jié)本增效和保護(hù)環(huán)境的目標(biāo)，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(xì)化水平。其中，建立一個(gè)完整的精確農(nóng)業(yè)技術(shù)體系，需要有多種技術(shù)知識(shí)和先進(jìn)技術(shù)裝備的集成支持，這為農(nóng)業(yè)機(jī)械工程師提供了進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新的機(jī)遇。研究適于不同國(guó)家的農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備、種植特點(diǎn)，適于不同作物和更為精確的上述各環(huán)節(jié)的智能化技術(shù)，仍然是農(nóng)業(yè)機(jī)械工程師面臨的挑戰(zhàn)。“精確農(nóng)業(yè)”的示范試驗(yàn)研究已成為應(yīng)用信息高新技術(shù)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)創(chuàng)新的重要切入點(diǎn)。以下若干課題可以作為推動(dòng)農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備創(chuàng)新的優(yōu)先領(lǐng)域。

    （1）GPS、GIS在農(nóng)業(yè)機(jī)械田間導(dǎo)航、作業(yè)面積計(jì)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)研究。

    （2）用于與作物收獲機(jī)械配套的產(chǎn)量傳感技術(shù)與帶產(chǎn)量圖自動(dòng)生成系統(tǒng)軟件的開發(fā)研究。

    （3）實(shí)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(dòng)作業(yè)機(jī)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(jī)械裝備的開發(fā)研究。

    （5）大中型拖拉機(jī)和自走型農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化技術(shù)狀態(tài)實(shí)時(shí)診斷、監(jiān)控與顯示裝置的開發(fā)研究。

    （6）農(nóng)機(jī)作業(yè)信息高效處理、存儲(chǔ)、傳輸、通信技術(shù)及其總線與接口的標(biāo)準(zhǔn)化。

    （7）GPS、GIS有關(guān)技術(shù)國(guó)產(chǎn)化、產(chǎn)業(yè)化和用于支持農(nóng)業(yè)機(jī)械社會(huì)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)的研究。

    （8）采用上述智能化聯(lián)合收割機(jī)支持“易地收割”，實(shí)施機(jī)群科學(xué)調(diào)度與管理的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果研究，以及在引進(jìn)技術(shù)消化吸收基礎(chǔ)上加快國(guó)產(chǎn)聯(lián)合收割機(jī)的智能化裝備技術(shù)的自主開發(fā)。

    （9）研究試驗(yàn)帶GPS接收機(jī)的智能化節(jié)水灌溉機(jī)械、植保機(jī)械和播種機(jī)械，盡快形成國(guó)產(chǎn)化的自主產(chǎn)品，為農(nóng)機(jī)社會(huì)化服務(wù)體系提供新一代技術(shù)裝備。

    2、在研究“精確農(nóng)業(yè)”中急需研究的科技問題由于作物生產(chǎn)受到眾多因素的綜合影響，當(dāng)今作物生產(chǎn)的精細(xì)管理還是以對(duì)小區(qū)產(chǎn)量分布特征信息的分析為基礎(chǔ)來制定處方管理決策。作物產(chǎn)量是許多自然環(huán)境因素和種植管理水平綜合影響的結(jié)果，因而獲取農(nóng)田小區(qū)作物產(chǎn)量及其空間分布的差異性信息是實(shí)踐精確農(nóng)業(yè)的關(guān)鍵。有了收獲機(jī)械產(chǎn)量計(jì)量設(shè)備和小區(qū)產(chǎn)量分布圖生成系統(tǒng)，農(nóng)戶既可以根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，分析產(chǎn)出和小區(qū)產(chǎn)量差異的原因，選擇經(jīng)濟(jì)適用的對(duì)策，在現(xiàn)實(shí)可行條件下采取適當(dāng)措施實(shí)施調(diào)控。也可以根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的條件，利用先進(jìn)的科技手段或智能化變量處方，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械生產(chǎn)過程的自動(dòng)凋控。研究“精確農(nóng)業(yè)”體系中的產(chǎn)量實(shí)時(shí)計(jì)量和產(chǎn)量圖自動(dòng)生成技術(shù)，需要解決如下的科學(xué)技術(shù)問題。

    （1）流量傳感器的計(jì)量精度、穩(wěn)定性、通用性和標(biāo)定簡(jiǎn)便性的進(jìn)一步改善。

    （2）產(chǎn)量計(jì)量中同時(shí)獲得收獲產(chǎn)品的含水量、收獲機(jī)的實(shí)際割幅和前進(jìn)速度信息。

    （3）生成產(chǎn)量分布圖技術(shù)及其需要的空間分辨率不大于收獲機(jī)械工作幅寬的DGPS定位系統(tǒng)。

    （4）針對(duì)不同收獲機(jī)械建立谷物由割臺(tái)至流量測(cè)量點(diǎn)的谷物運(yùn)移過程模型，以校正產(chǎn)量分布信息的動(dòng)態(tài)誤差。

    （5）研究采集的定位數(shù)據(jù)和產(chǎn)量數(shù)據(jù)編碼格式與快速存儲(chǔ)傳輸方式。這些數(shù)據(jù)通常都是存儲(chǔ)在軟盤或智能卡中，能一次存儲(chǔ)至少一個(gè)作業(yè)班內(nèi)的全部數(shù)據(jù)，然后再傳入PC機(jī)進(jìn)行處理和生成產(chǎn)量分布圖。

    （6）開發(fā)基于PC機(jī)和掌上電腦的、能進(jìn)行產(chǎn)量分布圖生成的軟件，含文件結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、誤差校正、數(shù)據(jù)圖形化和顯示方式等。

    谷物聯(lián)合收割機(jī)電子裝置，包括谷物產(chǎn)量自動(dòng)計(jì)量和產(chǎn)量圖自動(dòng)生成技術(shù)，是當(dāng)代農(nóng)機(jī)研究的一個(gè)重要方向，也應(yīng)是我國(guó)農(nóng)機(jī)裝備機(jī)電一體化、信息化研究的優(yōu)先發(fā)展方向之一。對(duì)于提高農(nóng)機(jī)作業(yè)信息化意識(shí)，促進(jìn)作物生產(chǎn)科學(xué)管理，支持改善易地收獲和農(nóng)機(jī)社會(huì)化服務(wù)的科學(xué)技術(shù)水平，都有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義和示范作用，應(yīng)是新世紀(jì)我國(guó)農(nóng)機(jī)技術(shù)創(chuàng)新的重要課題。