時間：2022-06-11 18:00:53
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1 技術背景
隨著電子技術及信息化的飛速發展，計算機控制與管理技術的運用已廣泛深入到各個領域。智能灌溉控制器，是為了提高灌溉效率并實現信息化智能管理而發展起來的一款電子產品。考慮中國土壤面積廣、人多、地形復雜以及人文特點，絕大部分的土地無法實現智能灌溉。為了實現準確計量和有效管理，廣大農村可采取簡單可行的節水灌溉控制措施。此舉不僅具有廣闊的市場前景，而且具有不可估量的社會價值。
2 農業灌溉智能控制的現狀
農業灌溉用水一直主要考慮收取電費，對用水量沒有概念。用戶灌溉前，需找電工記錄電表讀數，灌溉后再記錄一次，向村里繳納電費即可。這樣既浪費了人力資源及大量的時間，又不準確，且不便于統計管理，尤其對于科學灌溉和信息化管理毫無作用。鑒于此，市面上出現了各種IC卡預付費電表，當用戶IC卡內金額足夠的時候，刷卡時候預付費電表通過內部控制電路發出開泵指令，啟動井泵開始灌溉；當用戶主動刷卡停泵或是IC卡內金額不足時，電表發出停泵指令，停止井泵運行。雖然方便了電費的收取，一定程度起到了管理的目的，但是經筆者調查，用戶普遍反映設備故障率較高維護不及時，影響用戶使用；管理系統只記錄了售電情況，管理系統不完善，沒有受到上級管理者的認同和推廣。
3 農業節水灌溉信息化系統的研究與發展
3.1 精細型信息化系統
此系統需要提前收錄該村所有用戶的用戶名、所有地塊信息（包含地塊的位置、面積以及種植作物類型）和灌溉方式，并寫入智能控制器內。使用過程中，用戶通過IC卡識別出自己的資料，并選定地塊及作物后啟動井泵開始灌溉，同時開始計量電量，當用戶再次刷卡時結束灌溉，控制器存儲該用戶此次的記錄信息。由管理員定期利用智能掌上電腦（下文簡稱PDA），通過藍牙的無線通訊，將控制器內存儲的所有記錄信息傳送到PDA內。再通過USB數據線將PDA連接到PC機上，在管理軟件中導入所有的記錄信息，統計出每月的總用水量及每種作物的灌溉時間及用水量，經由GPRS無線傳送給上級管理部門。如下圖1所示。
圖1 節水灌溉信息化系統
此款設備操作明了，記錄信息詳盡，但也存在一些不足：（1）控制箱的設計存在一定問題；（2）前期所提供數據量太大，村里管理員用到的數據量很小，且上級管理部門目前也不具備全面管理所有地區灌溉資料的力量；（3）控制器內存儲的信息過多，設備老化快；（4）控制器與PDA之間是雙向操作，對設備的壽命及穩定性都造成不利影響；（5）藍牙傳輸不夠穩定且速度太慢，不夠人性化。
3.2 簡單實用型信息化系統
考慮精細型操作過于復雜，在第二代產品的研發過程中，將人性化設計和有效管理放在了第一位。用戶直接刷卡進行灌溉，控制器自動存儲灌溉的起始時間、終止時間、用戶信息、使用電量；管理員利用PDA通過紅外技術將控制器內的灌溉信息抄取到PDA內；再將PDA與村級管理平臺PC機連接，信息導入管理軟件中；由GPRS無線傳輸給上層管理平臺。
改進點：（1）控制器內部芯片也進行了升級，確保了設備的穩定性和壽命；（2）控制器只通過村莊編碼來識別用戶卡，簡化了操作方法，保證灌溉記錄的完整性和準確性；（3）在管理軟件上，針對機井錄入了相對的灌溉面積及作物種類，統計灌溉時間、用電量，通過水電轉換系數來變換成相對的用水量，滿足用戶需求；（4）將藍牙傳輸改為紅外傳輸，確保了數據傳輸的穩定性和完整性。（5）改進了控制箱的設計，將進線孔全部封閉。
經過一段時間的運行，設備返修率僅為5%，且滿足上級管理部門的基本需求。在定期維護時候，又發現了一些新問題：（1）灌溉記錄的抄取需要人為操作，且抄取時間不定，不能同時滿足各級管理者的不同需求；（2）通過估算水電轉換系數，來計算用水量，誤差太大。
3.3 實用拓展型信息化系統
在此基礎上，經過筆者公司相關專業人員的研究，應管理部門的新需求，在北京順義區又展開一個新項目，在簡單實用型的基礎上，又開發了控制器與超聲波水表之間的無線數據傳輸、控制器與村級管理PC機的無線傳輸兩種新功能，以及健全信息化系統。（1）設備的使用環境條件較好，配備了超聲波水表，可以將水表讀數直接無線數傳給灌溉控制器，在用戶使用過程中實時顯示灌溉的用水量以及用電量，保證了用水量及用電量數據的準確性，同時為水電系數計算提供了參考數據；（2）控制器可以直接將灌溉記錄定時通過無線組網方式無線傳輸給村級管理平臺的PC機，并由PC機通過GPRS傳輸到上級管理平臺。（3）在管理平臺上，細化了機井的各種信息，并關聯了用戶的地塊面積、作物類型，由管理員記錄到軟件管理平臺上。可以隨時按照用戶名、機井來統計總的用水量、用電量，使得管理更加智能化。
設備運行良好，維護率很低，且管理簡單，受到了用戶、村級管理員和上級管理部門的好評！
目前在大興、順義多地大力推廣該系統的使用。電子化、信息化、智能化、網絡化是管理系統的發展必然趨勢，提高無線傳輸的穩定性、更人性化的處理用戶誤操作導致的設備故障，以及更恰當的迎合上級管理部門的需求，才能最終實現節水灌溉控制及信息化管理系統的全面推廣。
參考文獻：
[1]姜吉順，張亮，趙艷雷.農田灌溉節能節水智能控制系統的研究[J].中國農村水利水電，2013（5）.
[2]國務院.關于實行最嚴格水資源管理制度的意見[Z].國發，2012，（3）號.
本文通過對國內外智能化節水灌溉技術的研究及應用現狀分析，分析了我國智能化節水灌溉技術的發展現狀及其存在問題，并闡述了在我國發展智能化節水灌溉技術的必要性，這將對節約用水、提高作物產量，促進我國現代化節水農業的發展具有十分重要的意義。
我國水資源總量豐富，但人均占有量不足世界人均值的1/4，作為農業大國，農業用水占據全國總用水量的70%以上，日益嚴重的水環境污染和水資源浪費，更加劇了水資源的缺乏，使得用水矛盾更加凸顯。隨著水資源的日趨緊張，世界各國都在積極探索行之有效的節水措施[1]。
噴灌法、微灌法、滲灌法等，都是為解決水資源不足、提高灌溉水利用效率而發展起來的現代化的高效節水措施[2-3]。然而與節水農業發達的國家相比，我國的噴灌、滴灌占有效灌溉面積的比例極低，且自動化、智能化程度不高，這與我國水資源嚴重緊缺的形勢不相適應。
1 國外智能化節水灌溉技術的研究
智能化灌溉是為了能更加高效的利用水資源，達到最優的節水增產目標，把生物學、人工智能、微電子等多種高新技術結合到節水灌溉技術中，按照不同作物對水的需求量不同進行不同水量的灌溉。
其中智能化灌溉控制器是智能灌溉的核心，能根據降雨量、當前溫度、歷史用水情況，以及土壤含水量等要素，自動調整灌溉運行時間[4]。
隨著現代工業向農業的滲透和微電子技術的應用，國外的設施農業也不斷地向智能化方向發展[5]。雨鳥公司、摩托羅拉等幾家公司在20世紀80年代成功研制了智能化中央計算機灌溉控制系統，并且隨著計算機硬件、軟件的飛速發展，該系統也得到了越來越多的應用。
國外節水灌溉技術發展較早，已經形成了一定的規模，加上他們利用先進的電子計算機技術實現了對灌溉控制的自動化管理。其中又以美國、以色列、澳大利亞等幾個國家最為突出。
美國瓦爾蒙特工業股份有限公司和ARS公司聯合開發的一種紅外濕度計能夠自動讀取作物葉面濕度，并將其反饋給中央控制器，然后通過電腦對灌溉系統發出灌水的指令;以色列極度缺水，通過全國鋪設管道輸水來降低輸水損失，并大量采用噴灌、滴灌技術，通過家庭計算機和無線控制技術對灌溉實行自動化的管理使得其灌溉水有效利用系數達0.9以上[6-7]。
2 國內智能化節水灌溉技術研究現狀
我國的節水農業根據我國國情，在科技工作者不斷地推陳創新中形成了自己的特色和優勢，但在現代化的信息技術、現代工業、人工智能的利用上與發達國家相比依舊存在差距。在農業節水灌溉技術上缺乏競爭力。
自1990年起科技部通過863計劃，我國就開始實施農業節水智能化示范區的工程建設，近些年來智能化節水灌溉已有所發展。
北京市第1個農村節水灌溉計量信息化管理的示范區通州區，于2010年建成實現了村級農業用水的智能化計量管理[8];云南省昭通市昭陽區的智能化灌溉蘋果園，利用電磁閥實現了對園內滴管、微噴設施的遠程控制[9];
唐山市豐南區的智能井房建設更是做到了計算機與遙感技術、傳感器等的結合，聯系農業部土壤墑情、氣候預報，做到了更加精準的農業灌溉[10]。這些智能化的灌溉及管理措施給當地供水部門的工作帶來了便利的同時也極大地提高了農業用水的效率，也實現了農業的增產增收。
雖然智能化節水灌溉在我國已有所探索并在局部地區開始應用，但這些只是局部小范圍的，而且靠大量的財政扶持，尚沒有形成一個完整的產業體系，也沒有做到大范圍的推廣。
3 智能化節水灌溉的必要性與趨勢
2012年國務院辦公廳印發的《國家農業節水綱要(2012-2020年)》[11]給出了到2020年農田灌溉水有效利用系數達0.55以上發展目標。截止2013年底，我國高效節水灌溉面積為1.42×107hm2[12]，根據相關部門預測，到2030年底我國缺水量將高達1300～2600億m3，其中農業缺水量達500～700億m3。
而且我國水資源分布極不均勻，在地域上南多北少、東多西少，在時間上雨季旱季明顯，占耕地面積60%以上的北方水資源量只有20%左右。
“十三五”規劃中，我國要新增高效節水灌溉面積0.067億hm2，農田有效灌溉面積達0.67億hm2以上。如何解決缺水與灌溉面積增加之間的矛盾，來緩解水資源緊缺的問題，實現作物高產穩產，這就需要在灌溉系統中合理地推廣自動化控制，并逐步提高節水灌溉的智能化水平。
就目前而言，我國智能化節水灌溉技術還處于初級發展階段。與節水農業發達的國家相比，我國農業節水灌溉現有水平不高，在引進的自動化控制器中大多不能適應中國的實際情況，不僅如此，高昂的價格更是阻礙了在我國的推廣[14-16]。
在國家對農業發展要求和農業用水緊缺的矛盾中，高效的、自動化、智能化的節水方式應該成為我國農業節水灌溉的發展目標。而發展的相對滯后也帶來了潛在的巨大市場。
4 結束語
水資源短缺與水污染嚴重是世界性問題，農業是用水大戶，如何解決農業用水浪費、提高灌溉水利用率是世界各國面臨的共同問題。在現代工業的支撐下，現代農業節水灌溉技術也在向著智能化方向發展。
1.1智能化農機的內涵
智能化農機是指裝備有中央處理芯片（CPU）和各種各樣的傳感器或無線通訊系統的現代化農機，其特點是加裝在農業機械上的微型計算機對傳感器傳回的各種信號進行邏輯運算、傳導、傳遞，進而在動態作業環境下發出適宜指令驅動農業機械來完成正確的動作，由此實現農業生產和管理的智能化。智能化農機所要達到的目的是實現工作效率化、作業標準化、農機舒適化、人機交互人性化、操作傻瓜化等。目前智能化農業機械裝備已成為當今世界農業裝備發展的新潮流，是近幾年來國際上農業科學研究的熱點之一。
1.2智能化農機的優點
智能化農機是應用計算機技術、電控技術和人工智能等技術裝備農業機械的高新技術產品，與傳統的功能性農機相比具有以下幾個方面優點：
（1）功能強大。智能化農機由于裝備了智能化控制系統，不但能完成傳統農機的耕作、收獲、灌溉和病蟲害防治等作業，還可進行土壤信息采集、農作物產量信息采集等工作，進而為精準農業的實施提供技術支撐。
（2）結構緊湊、通用性強。由于中央處理芯片的功能越來越強大，因此智能化農機的結構變得更加緊湊、通用性更強。通常只需改變部分軟件，就能改變判斷基準，變更動作順序，以適應不同的作業環境及作業對象對作業機械的功能要求。
（3）勞動強度低、作業效率高。智能化農機能根據作業的需求變化進行自動調整、控制，減少了許多人工操作，不僅降低了操作人員的勞動強度，而且還擁有很高的作業效率，一個人甚至可在辦公室內通過計算機同時控制幾臺智能化農機完成不同的生產作業。
（4）安全性、可靠性高。智能化農機裝有各種各樣的傳感器用于監視作業環境和作業狀況，可根據作業環境和對象變化自動調整工作狀態，并始終處于良好的技術狀態下作業，加之具有自動保護功能，因而安全性和可靠性較傳統農機高。
（5）節能、環保。由于智能化農機在良好的技術狀態下進行各種作業，加之其作業效率高，因而能耗較低；同時智能化農機采用精準方式作業，不僅能大幅提高化肥和農藥的利用率，而且能減少兩者對農業生態環境的污染，降低農產品中的農藥殘留。
2國內外智能化農機的發展現狀
自20世紀90年代中期，美國將衛星導航系統安裝在農業機械上，從而開啟了農業機械高科技、高性能、智能化的先河。目前歐、美、日等發達國家農業不僅已基本實現全面機械化，而且智能化農機應用也具有相當高的水平。雖然近年來，國內智能化農機有了較大發展，但總體上還處于研發階段，智能化機具很少、智能化程度低，與國外發達國家的差距還很大。
2.1智能化動力機械
農業動力機械的智能化包括農用拖拉機、大型自走式農機（聯合收獲機械、植保機械）在行走、操控、人機工程等方面的智能化。利用GPS自動導航、圖像識別技術、計算機總線通信技術等汽車航天技術來提高機器的操控性、機動性和人員作業舒適性。在上述機械駕駛室中，都有一臺或數臺計算機，具有統一標準設計的接口，用于與不同類型的農機具配套使用。與傳統農機駕駛室中采用儀表盤顯示作業參數不同的是，智能化農業動力機械安裝有信息顯示終端的人機交互界面，通過屏幕菜單操作者可任意選擇顯示機組中不同部分的終端信息，調用數據庫信息，顯示數據、圖形、語音等多媒體信息。如美國研制成功一種激光拖拉機，利用激光導航裝置，不僅能夠精確地測定拖拉機所在位置及行駛方向，而且誤差不超過25cm；英國開發的帶有電子監測系統（EMS）的拖拉機具有故障診斷和工作狀態液晶顯示功能，通過EMS可嚴密地控制作業機具的耕作及播種的寬度、深度等。是德國的一款智能化甜菜收獲機及其駕駛室內景。近年來，國內的福田、一拖等一些農機企業已意識到了農機“智能化”研發的重要性，開始著手研發智能化動力機械，并取得一定成效。據《中國農業機械化發展報告》顯示，在國產東方紅X￣804拖拉機上已經設計開發出載波相位差分全球定位系統（DGPS）自動導航控制系統，該系統使得拖拉機的自動化和智能化水平大大提高，成功實現拖拉機的無人駕駛。
2.2智能化作業機械
智能化（有時亦稱變量）作業機械主要包括播種機、施肥機、整地機械、田間管理機等作業機具，其智能化應用如激光平地、變量施肥與噴藥，以及機具作業狀態的監控、故障報警等。
（1）智能化收獲機械。聯合收割機裝備有各種傳感器和GPS定位系統，既可收獲各種糧食作物，又可實時測出作物的含水量、小區產量等技術參數，形成作物產量圖，為處方農作提供技術支撐。如美國衛西•弗格森公司在聯合收割機上安裝了一種產量計量器，能在收割作物的同時，準確收集有關產量的信息，并繪成小區的產量分布圖，農場主可利用產量分布圖確定下一季的種植計劃及種子、化肥和農藥在不同小區的使用量；日本研制的自動控制半喂合收割機，其作業速度自動控制裝置可利用發動機的轉速檢測行進速度、收割狀態，通過變速機構，實現作業速度的自動控制，當喂入量過大時，作業速度會自動變慢。智能化糧食收獲機械是當今國內智能化農機裝備研究的重點和熱點，目前已研制開發出實用化的大型智能化糧食收割機。如國機集團所屬的中國農機院研制出智能型10kg/s通用性多功能谷物聯合收割機，創造了中國收割機最大喂入量記錄，并憑借自動化、智能化控制等先進技術，打破了國外技術壟斷和市場壟斷，可用于水稻、小麥、大豆等糧食作物收獲；福田雷沃創新研發的基于GPS定位系統的精準農業遠程信息化服務系統，能夠對收割機故障進行遠程實時診斷，并能指導維修作業。
（2）智能化噴藥機械。智能化噴藥機械能提高農藥利用率，減少對土壤、水體、農作物的污染，保護生態環境。如作為智能農機領域中的引領者，美國約翰迪爾公司生產的自走式精確噴霧機具有靈活高效、 作業精準等諸多優勢；德國推出的一種莠草識別噴霧器，在田間作業時能借助專門的電子傳感器來區分莊稼和雜草，只有當發現莠草時才噴出除莠劑，除莠劑使用量只有常規機械的10%甚至更低，減少了對環境的污染；俄羅斯研制的果園對靶噴霧機采用超聲波測定樹冠位置，實現對果樹樹冠的噴霧，大幅度減少或基本消除了農藥噴到非靶標植物上的可能性，節省農藥達50%，生產效率提高20%。國內對自動對靶噴霧等變量噴藥技術進行了較深入的研究，結合生產實際開發了相應的機具。如將紅外探測技術、自動控制技術應用于噴霧機上，研制出果園自動對靶噴霧機，較好地解決了現行果園病蟲害防治存在的農藥利用率低、污染環境等問題。2012年作為智能農機領域中的領導者，約翰迪爾4630自走式噴霧機在中國實現本土化生產，目前已廣泛地應用于國內玉米、棉花、高粱和甘蔗等高稈作物的大面積、高效率和精準植保作業。
（3）智能化施肥機械。施肥機可以在施肥過程中，根據作物種類、土壤肥力、墑情等參數控制施肥量，提高肥料利用率。如美國Ag￣Chem儀器裝配公司生產的施肥系統可進行干式或液態肥料的撒施，該系統通過電子地圖內疊存的數據庫處方，可同時分別對磷肥、鉀肥和石灰的施用量進行調整；日本久保田株式會社推出的農業服務支援系統“久保田智能農業系統（KSAS）”，該系統的正式套餐中，聯合收割機搭載了與KSAS對應的傳感器，插秧機附帶電動調節施肥量的功能，對應農機連動制作產量分析及施肥計劃。國內山東省農機科研院、福田雷沃國際重工股份有限公司等單位研制出“2BYFZ￣4型智能玉米精密播種施肥機”，該機采用自主研發的種、肥專用傳感器分別設計了種子檢測與自動補種系統、化肥檢測與自動疏通系統，以及基于CAN總線的專用控制器與觸控軟件系統等三個主要系統，其中前者能完成已播數、重播數、漏播數的計量和缺種、堵塞故障報警及自動補種，而后者能實現株距與施肥量的電動無級調節。
（4）智能化灌溉機械。灌溉機械的智能化不僅可大量節約用水，而且還能省工、省時。如美國瓦爾蒙特工業股份有限公司和ARS公司開發的智能紅外濕度計，被安裝在農田灌溉系統后，可每6s讀取一次植物葉面濕度，當植物需水時，灌溉系統會及時通過計算機發出灌溉指令向農田中灌水；美國、以色列等國在大型平移式噴灌機械上加裝GPS定位系統，結合存放在地理信息系統中的信息和數據，通過處方實現農作物的人工變量灌溉。此外，目前發達國家已實現噴水和施肥、噴藥同步進行的一體化作業。國內將計算機與分布于農田內的各種傳感器，如土壤水吸力、管道壓力、流量、空氣溫度、空氣濕度、雨量、太陽輻射、氣壓等傳感器進行相連，實現數據采集自動化，同時對采集到的各種數據信息進行計算、分析，其結果不僅可作為確定精確的灌溉時間和最佳灌溉水量的依據，而且還可根據決策結果對灌溉設備進行自動控制與監測。
（5）智能化播種機械。智能化播種機械能根據播種期田塊的土壤墑情、生產能力等條件的變化，精確調控播種機械的播種量、開溝深度、施肥量等作業參數。如美國依阿華州生產的“ACCU￣PLANT”的播種機控制系統可附加在各類播種機上，通過該系統調控播種機上的播種量計量裝置，實現不同地塊的播種量調整。另外，部分條播機還加裝了同時撒施肥料、殺蟲劑和除草劑的撒施裝置，將這些裝置的驅動機構與播種機計量裝置連結在一起，能實現撒施量與播種量大小的同步調整與變化。國內研制了基于全球定位技術(GPS)的智能變量播種、施肥、旋耕復合機，并在一些農場投入使用。此類機械具有復式作業功能，可一次性完成耕整、播種、施肥等多種功能，適用于小麥、大豆、油菜等多種作物，并且操作簡便，通過電腦觸摸屏調控機具作業參數。
（6）智能化設施農業裝備。目前歐美、日本等發達國家已形成溫室成套裝備，其溫室結構、環境控制設施設備，以及室內作業機械裝備的制造技術都非常成熟，并向高度自動化、智能化方向發展，并已建立不受或很少受自然影響的全新農業生產技術體系。如荷蘭的溫室能夠常年穩定地生產蔬菜和花卉，黃瓜、番茄等作物的產量可以達到40～50kg/m2；設施農業中的植物工廠（plantfactory）則完全擺脫了自然環境對植物生長的影響，其產量可達到常規栽培的幾十甚至上百倍，圖3為植物工廠的內部情況。國內許多機構利用計算機技術、傳感器技術、通訊技術研制出溫室環境監測和自動控制系統，不僅可自動監測溫室內的氣候和土壤參數，而且還能自動控制溫室內配置的所有設備的優化運行，如開窗、加溫、降溫、加濕、補光照、CO2補氣、灌溉施肥、環流通氣等；與此同時利用物聯網、互聯網、大數據和云計算等先進技術，研制遠程監控系統，并能通過手機或計算機實現溫室可視化遠程監控。圖4是基于物聯網的控制大棚。
（7）農業機器人。在先進發達國家，農業機器人在農業生產的許多領域得到發展和應用。如美國明尼蘇達州一家農業機械公司研究推出的施肥機器人（如圖5所示），會從不同土壤的實際情況出發，適量施肥；法國發明了專門服務于葡萄園的機器人，它幾乎能代替種植園工人的所有工作，包括修剪藤蔓、剪除嫩芽、監控土壤和藤蔓的健康狀況等；美國波士頓研制出育苗機器人，工作人員只要在觸摸屏上設定地點參數，機器人就能感應盆栽，并自動把它們移動到目的地；英國、日本研發了擠奶機器人，不僅能完成擠奶工作，還可在擠奶過程中檢測奶質；澳大利亞發明了一種像牧羊犬的機器人（如圖6所示），能在農場代替傳統的放牧勞力。國內農業機器人起步晚、底子薄、投資規模小、發展速度緩慢，目前仍處于理論研究時期，距離實際應用還有許多難題需要解決，與發達國家相比，在可靠性、精度和效率等方面差距很大。盡管如此，國內農業機器人的研究目前也已取得了一定的成果，如中國農大研制出蔬菜嫁接機器人，南京農業大學、上海交通大學、西北農林科技大學、陜西科技大學等高校已成功研制出采摘草莓、黃瓜、茄子、番茄等水果蔬菜的農業機器人和用于除草的農業機器人；但總體上處于研究試驗階段，進入實用化的農業機器人則很少。
2.3智能化農機管理
農業機械性能發揮程度和使用率高低受許多條件限制，既受農機具的保有量、配置和狀態的制約，又受作物生長情況、氣候變化等因素影響。只有在一個農場或區域形成一個高效的農業生產管理網絡，并實現農機具的智能化管理，才能充分發揮各種農業機械的效率與作用。農機具管理智能化包括機具配置、機具狀態監控、實時調度和維修保養的智能化。如歐洲一些大農場已建立和使用農場辦公室計算機與移動作業機械間通過無線通信進行數據交換的管理信息系統，通過該系統不僅能夠制定詳細的農事操作方案和機械作業計劃，而且駕駛員還能根據作業機械顯示的相關數據，調整機械作業的負荷與速度，確保機組能在較佳的工況下運行，與此同時利用作業過程采集的數據，通過系統運算和處理，能夠實現如作業面積、耗油率、產量的計算、統計及友好的人機界面顯示等智能化功能；日本洋馬株式會社的農機“智能助手”，通過搭載在農業機械上的GPS天線和通信終端，農機能夠自動發送位置、運轉及保養方面的信息，并每天自動生成作業報告，還可實現監視防盜、運轉狀況管理、保養服務、突發問題自動通知與迅速應對等方面的功能，該“智能助手”不僅能自動支持農業機械作業，還可與第三方公司提供的農業云應用程序“facefarm生產履歷”配合使用，進一步提高效率，目前“智能助手”已在日本全國推廣應用。國內一些省份農機管理部門、高校與有關公司合作，利用“互聯網+”實現了農機智能化管理。如寧波市農機總站與寧波移動合作建設“智慧農機”信息服務平臺，該平臺整合了無線通信、農機定位、地理信息、計算機控制等先進技術，能實現農機定位、農機調度、農機作業面積統計計算等功能，通過幾年試點工作，現已取得較好成效；中國移動湖北公司為湖北省農機局研發了“農機寶”手機APP智能應用系統，為全省農機手免費提供農機作業電召信息、農機維修及加油站點位置服務等九大類手機智能應用服務；浙江大學正呈科技有限公司與江蘇北斗衛星應用產業研究院聯合開發的“北斗農機作業精細化管理平臺”能為農機作業提供定位監控、指揮調度、面積統計、信息管理等智能化精細化管理服務，經浙江省一些縣市農機管理部門使用，反映效果好，目前已進入加快示范推廣階段。
3我國智能化農機未來發展建議
加強以信息化技術為先導的智能化、自動化農機技術與裝備的研發制造，既是轉變農業生產方式的現實要求，也是農業現代化發展的客觀需要；因而國家非常重視智能化農業機械裝備技術發展，“十二五”期間，國家不僅在《高端裝備制造業十二五發展規劃》《農機工業十二五發展規劃》要求重點發展農機自動化、信息化和智能化技術，以提高農機裝備的控制水平和智能水平，而且啟動了當今農業裝備領域財政投入最大的國家863計劃項目“智能化農機技術與裝備”重大項目。另外，還將農業機械列為智能制造試點的十大領域之一。根據目前國內智能化農業機械的研發、制造和應用現狀，應采取如下幾方面措施加快智能化農業機械領域發展，以適應現代農業發展對先進適用農業機械的需要。
（1）積極營造發展智能化農業機械的良好氛圍。目前國內對農機“智能化”理解偏差較大，尤其是許多農機企業過于關注眼前利益，因而對發展智能化農機并不完全認同。為此，需要強化宣傳，營造良好氛圍，提高對發展智能化農機重要性的認知，使社會各界尤其是農機企業認識到中國農機走“智能化”發展道路，既是我國從“農機大國”走向“農機強國”的必然選擇，也是由我國未來現代農業生產和新時代人群的需求所決定的。
（2）加強現有智能化農業裝備成果轉化和示范推廣。“十二五”實施的國家863計劃項目“智能化農機技術與裝備”重大項目，目前已在秧苗高速栽插與精密播種技術研究、瓜菜田間生產智能化關鍵技術與裝備研究、茶園智能化關鍵技術與裝備開發等方面取得了許多研究成果。為使上述智能化農機技術與裝備對農業現代化的發展確實起到支撐作用，應加快建立若干以智能化技術為引領的智能農機裝備產業化示范基地，推進成果的轉化與應用。
二、現實意義
為了解決我國農業用水存在的水資源緊缺與水資源污染、浪費嚴重的突出矛盾以及節水灌溉管理體系有待加強完善的問題，應該更新觀念，以現代化大農業的發展為中心，不斷向節水灌溉、高效用水模型和綠色環保的研究領域擴展、加強作物需水規律和灌溉制度的研究、加強農田水利應用基礎研究等措施，解決農業水資源短缺，保證農業、水利可持續發展。
三、研究目的
實現水稻用水灌溉的最優控制，為農田灌溉排水工程設計和運行管理提供科學依據，為農業可持續發展提供技術支撐，對現代化大農業發展起到引領和示范帶動的作用。
四、系統功能
把田間多余灌溉用水排進蓄水池進行保存，最大限度地節約水資源。由于循環水中含有化肥、農藥、養料，使之循環利用，做到不污染環境，節約農藥、化肥、節約生產成本，綠色環保。水稻田間鋪設灌水、排水管道，田間裝設電動進水閥門和電動排水閥門、電磁流量計、水位計、水質檢測等儀表，按照寒地水稻的全生育期的灌溉需水規程要求，做到灌溉水的自動循環利用，減輕勞動強度，降低人工成本。
五、系統理論基礎
智能化循環節水灌溉項目以水稻葉齡診斷技術為理論基礎，根據水稻不同葉齡時期的需水規律，分別制定出水稻各葉齡生育時期的灌溉控制策略。秧苗三葉一心開始插秧，田間保持花達水狀態；4葉返青期，上護苗水3-5cm；分蘗期保持3-5cm水層，分蘗盛期即7葉期晾田控蘗5天左右；拔節期和孕穗期實行間歇灌溉，水層自然落干后，再灌水3-5cm；孕穗末期至始穗期可根據水稻長勢適當晾田；抽穗、開花至蠟熟期繼續實行間歇灌溉；水稻成熟前30天停止灌溉，等待收獲。
六、系統工作過程
安裝在灌水渠和排水渠上的智能灌溉控制裝置接到系統決策指令后，通過控制灌水和排水電磁閥的開啟和關閉，將蓄水池中的水流入格田或將格田內多余的灌溉水回收到蓄水池進行儲存，供下次灌溉使用，從而實現自動化的循環灌溉。
由于天氣高溫、蒸發量大或其他原因造成格田內的水層深度低于水稻該葉齡期的水位臨界值時，系統對傳感器采集的數據進行分析診斷后，自動發出灌水指令，蓄水池中的水泵接到指令后立即啟動，蓄水池中儲存的灌溉水流向灌水渠，同時灌水渠的電磁閥自動打開，灌溉水進入到格田內。當格田內的水層深度達到系統預設值時，系統發出停止指令，蓄水池的水泵停止工作，灌水渠電磁閥自動關閉，停止灌溉。
由于栽培技術要求需要排水，或者是遇到較強的降雨造成格田內的水層深度高于水稻該葉齡期的水位臨界值時，系統診斷后立即發出排水指令，排水渠電磁閥自動打開，田間多余的水通過排水渠流向蓄水池并儲存起來。當格田內的水層深度降到系統預設值時，系統發出停止排水指令，排水渠電磁閥關閉，停止排水。
七、應用效果分析
1、 用水量監測
對系統灌溉監測數據統計分析，智能化循環節水灌溉用水量107m3/畝，其中排水量45m3/畝，需地下水62m3/畝，常規灌溉需地下水128m3/畝，全年省水66m3/畝。節約了水資源，實現農業可持續發展。
2、 節約肥料成本分析
分別在水稻插秧排水、分蘗、曬田排水和齊穗4個時期，采集水樣。養分化驗結果見下表1。
蓄水池全氮含量1.2mg/L，曬水池全氮含量0.34mg/L，差值為0.86mg/L，循環水二次利用水量45m3/畝，增加全氮養分含量38.7g/畝，可節約尿素0.09kg/畝；磷肥比較穩定，養分流失量很小，可忽略不計，速效鉀流失量最高，按上述方法計算，可節約50%硫酸鉀0.6kg/畝，通過智能化循環節水灌溉技術畝節約尿素0.09kg，50%硫酸鉀0.6kg，節約肥料成本3.1元/畝。
2、 節約人工成本分析
應用該項技術實現灌溉管理的智能化、自動化控制，節約水稻生產灌溉田間管理人工費15元/畝。
引言
隨著我國經濟、社會的不斷發展，我國對各種農產品的需求量也在不斷增加，在這種情況下必須不斷采取措施提高農業生產的效率和質量，滿足我國對農產品日益增長的需求，推動我國經濟、社會的平穩、可持續發展。
1在現代農業機械中應用智能化技術的意義
農業是我國社會、經濟發展的重要支柱型產業，與我國人民的日常生活密切相關。我國農業發展歷史十分悠久，距今已有數千年的歷史。我國最早期的農業生產是依靠人力進行的，后來逐漸使用耕牛等牲畜進行農業生產，這種農業生產方式的效率非常低，人和牲畜的勞動強度也非常大。隨著人類社會、經濟的不斷發展，在農業生產過程中逐漸出現收割機、播種機、脫粒機等農業機械，取代了傳統的人工勞動，使得農業生產的效率得到了極大提高。隨著我國信息化技術、機械化技術的不斷發展，傳統的農業生產方式已經無法滿足我國農業生產的發展要求，迫切需要提高農業生產過程中的機械化水平、智能化水平，實現農業機械的自動化生產，解放傳統的勞動力，減輕農民的負擔，提高農業生產效率，提高農作物產量。近年來，我國農業機械化得到了十分迅猛的發展，各種農業機械逐漸走進廣大農民的生活，對農業生產的發展發揮著重要的推動作用。目前我國農業機械的使用率在飛速提高，農業生產已經具有較高的機械化水平。在這種背景下，我國政府大力推動智慧農業的建設和發展，不斷采取措施提高農業機械的智能化水平、自動化水平，希望能夠依靠智能的農業機械來解放農村勞動力，提高農民收入水平，推動農村經濟發展。2018年國務院提出，應當在農業機械中大力應用大數據、物聯網、衛星定位等先進技術，順應我國農業發展趨勢，推動我國農業的不斷發展。通過在現代農業機械中應用智能化技術，可以促使農業生產資源、勞動力利用率不斷提高，減少農業生產對環境所造成的污染和破壞，在提高農業生產經濟效益的同時還可以提高農業生產的環境效益，實現經濟、環境、社會三者的協調、可持續發展。應用智能化技術的現代農業機械功能更加齊全，許多依靠人力難以解決的問題都能夠得到有效解決，農業生產效率得到了極大提高［1］。與傳統的農業機械相比，應用智能化技術的現代農業機械運行的安全性、可靠性更高，在運行過程中可以自動監控運行狀態，實現對故障問題的自我診斷，當出現故障問題時可以及時通過系統進行預警，農民可以及時明確農業機械的故障問題，并對故障問題進行解決，避免故障問題進一步擴大而阻礙整體農業生產的順利進行。此外，應用智能化技術的現代農業機械還可以對氣候、環境信息進行實時監控，根據收集的氣候、環境信息以及目前的實際產量對接下來的農業生產活動進行預測，根據農作物具體的生長情況、周邊的環境因素制定下一階段的農業生產計劃，確保制定出的農業生產計劃有著極高的科學性、合理性。
2現代農業機械中對智能化技術的應用
2.1新能源技術
在現代農業機械中應用新能源技術，主要是加強對風能、太陽能等的利用。太陽能作為環保、可再生的能源可以為現代農業機械的運行提供動力，并可應用到農業生產的病蟲害防治、農作物的灌溉和種植等領域，可以推動農業生產效益的有效提高，減少農業生產過程中對環境所造成的污染。如，利用太陽能技術建立光電溫室大棚，為大棚中各種農作物的生長提供電能、熱能;利用太陽能技術研發誘蟲燈等設備應用到農業生產當中，可以及時殺滅各種害蟲，避免農作物出現病蟲害問題。傳統農業生產過程中大量使用農藥、化肥所造成的農藥殘留、土壤肥力降低等問題也可以得到有效解決。此外，還可以利用太陽能技術構建太陽能制冷器、集熱器、真空平板等設備，將太陽能轉換成機械能、電能，為農業機械運行提供動力，太陽能制冷器可以降低農業機械運行溫度，避免農業機械由于過熱而引發一系列的故障問題，確保在高溫天氣下農業機械仍然可以穩定運行。對于風能的利用主要是構建風力發電設備將風能轉換成電能，為農業機械運行提供充足的電力，有效降低農業機械的運行成本，提高農業生產的經濟效益［2］。
2.2自動控制技術
在農業機械中應用自動控制技術，可以有效提高農業機械運行的自動化、智能化水平，構建完善的農業機械自動運行監控網絡。可以將自動控制系統、電子監視系統安裝到各種農業機械內部，在主要農業機械的駕駛室中安裝智能顯示屏并與其它農業機械的自動控制系統、電子監視系統相連接，實現對農業機械運行的實時監控。澳大利亞等國家依靠傳感器技術構建了農作物自動監測與管控系統，能夠及時收集光照強度、溫度等環境數據，并將收集到的環境數據傳輸到計算機中，經過計算機的分析處理后傳輸到調節裝置，調節裝置根據計算機傳輸來的數據指令實現對農作物生長環境的自動調節。
2.3計算機視覺技術
在農業機械中應用計算機視覺技術，主要是依靠攝像機、計算機等設備對人的視覺功能進行模擬，代替人去識別、監控、測量不同的農業目標。田間作業環境比較復雜，環境因素眾多，并且依靠人的視覺對農作物生長方向、位置等進行確定十分困難。而依靠計算機視覺技術可以無視復雜的田間作業環境，全面收集田間的各種環境因素，對農作物生長方向、位置進行迅速、準確地識別，后續還可以根據識別到的農作物生長方向、位置來對農業機械的運行路線進行規劃，切實提高農業生產的效率和質量。計算機視覺技術還可以應用到農產品的檢測工作中，只需要采集農產品的圖像就可以對農產品進行精準檢測，不需要和農產品產生接觸，不會對農產品造成損壞。
2.4電子智能化技術
在現代農業機械中應用電子智能化技術，可以提高農業生產的精細化、精準化水平，實現農業生產各個環節的精準進行。西方發達國家在農業機械中應用先進的智能技術，并結合各種電子信息技術構建了智能化的農業機械控制系統，研發出各種能夠智能采摘、收獲、播種的機械設備。以色列利用電子智能化技術、自動控制技術研發出自動灌溉系統，能夠自動進行灌溉，并自動對農業生產過程進行監控，灌溉的精準度得到了極大提升。德國研發出可以與智能手機相連接的電動小型拖拉機，大型農場主可以通過智能手機對電動小型拖拉機進行控制，對其駕駛室事先進行預熱或制冷。
2.5GPS導航技術
GPS導航技術有著操作簡單、成本低、效率高的優點，在農業機械中得到了極為廣泛地應用。日本依靠GPS導航技術研發出無人駕駛的拖拉機，能夠自動從倉庫中駛入農場，并且這種無人駕駛拖拉機還應用了GPS測量技術，定位的精確度非常高，能夠嚴格按照規定的路線運行。美國等國家在小型無人機等機械中應用了GPS導航技術，事先在導航系統中設置好小型無人機的飛行路線、速度、高度，通過小型無人機來進行農藥的噴灑，農藥噴灑的效率得到了極大提高，農藥對農作物的穿透性也變得更強，效果得到了極大提升。
3推動農業機械智能化發展的措施
公司創始人張侃諭教授首先在國內提出“智慧農業”概念，并給出其確切的定義，帶領公司成為國內在智慧農業領域內唯一擁有完整自主知識產權的農業科技企業。
公司主營業務
數字農業、智慧農業設備與系統提供；
節水灌溉與精準施肥的水肥一體化工程與技術服務；
先進農業栽培和養殖技術支持與服務；
現代農業園區規劃與溫室建設的整體解決方案。
溫室建設及其自動化智能化的整體解決方案
邦伯公司把現代溫室建造和智能栽培環境調控技術相結合，從溫室建造和種植技術的結合點入手：
提高溫室自動化水平，實現溫室管理的省人化、智能化；
采用智能栽培專家庫、決策輔助系統，實現溫室環境調控和智能栽培，提高溫室產品產量產值；
采用節能降耗，節水節肥技術，減少溫室運行成本。
通過深入研究設施智能栽培技術和溫室環境調控技術，直接為用戶提供溫室建設智能化、自動化的整體解決方案。
邦伯公司已為上海市嘉定區特種水產養殖試驗場設計了基于水產物聯網的刀魚全人工繁育環境調控和監測系統的方案。
技術優勢
溫室建造運行與智能環境調控和智能栽培管理相結合的整體設計建設方案；
研究光合效率、干物質積累、呼吸消耗、干物質分配與產量形成等過程，建立數字的溫室智能栽培管理專家系統；
通過研究溫室栽培環境中的肥水需求規律，實現精準施肥灌溉一體化；
通過病蟲害遠程診斷網絡技術平臺，實現病蟲種類識別、發生流行規律、防治決策方法和治理技術的查詢。
方案解決過程
應用案例
已經為全國10多個省市（南至西沙、南沙群島，北至吉林長春，西至甘肅、新疆），110多個農業園區和農業生產企業提供溫室建設自動化智能化的解決方案和系統的工程服務。
主打產品
GSZK-01節水灌溉與精準施肥控制系統
GSZK-01節水灌溉與精準施肥控制系統具有高性價比的特點，節水節肥、省力省時、產量提高，專用于連棟溫室、日光溫室、溫室大棚和大田的水肥一體化控制，是公司的主打系統之一。
產品特點
節水節肥——高效水肥灌溉和精準調控；
可迅速大面積灌溉和施肥；
根據土壤水分等相關參數自動反饋控制灌溉；
省人力、省時；
提高產量——投運該系統可增產30%～50%。
GFZP-20食用菌工廠化栽培控制與生產管理系統
GFZP-20食用菌工廠化栽培控制與生產管理系統針對食用菌工廠化生產，提供食用菌工廠化栽培全程智能控制系統。
產品特點
上、下位機的二層網絡結構，集中監控與菇房現場控制相結合；
全數字的現場總線控制系統；
變風量變頻調節的環境綜合調控模型；
食用菌工廠化栽培全過程自控與管理；
各種菌類栽培數據庫及栽培過程參數復用；
縮短食用菌培育時間，提高產量。
系統功能
該控制系統由中央集中監控計算機和多個嵌入式控制器組成，通過CAN現場總線構成分布式網絡，可同時對多達16 個菇房進行生產監控。中央監控計算機集中管理菇房食用菌栽培生產過程控制和數據處理顯示分析；控制器承擔菇房的數據采集和控制任務，控制器具備小鍵盤和液晶顯示器，完成菇房現場的控制參數設置和全程生產管理工作。
ZPSY-30組織培養室環境調控與種苗生產管理系統將環境自動控制與植物組培技術融合，實現了環境控制和植物種苗組培全程生產管理及信息追溯，屬于邦伯公司的獨創。
ZPSY-30組培室環境調控與種苗生產管理系統
產品特點
植物種苗組培、脫毒等生產過程和操作流程的全程自動化管理；
組培室樓群的溫濕度、CO2、光照、菌落、空氣流通量等環境參數的自動調控；
綠色食品的基于條形碼、RFID射頻識別技術的安全生產監測與追溯管理；
組培過程視頻監控；
引言
由于國外的三次革命，這讓世界一直不停地使用地球上的資源，以至于現如今很多淡水資源被污染，世界各地都面臨著水資源缺乏，水資源減少的問題。同時，中國不止有著缺乏水資源的困惑，就園林灌溉而言，使用的人工的經濟壓力就很大。全世界也都在積極探求好的節水方法和途徑，隨著互聯網的快速發展，自動化以及智能化時代就悄然來臨了，一種現代灌溉技術應運而生。就現在而言，自動控制技術用于園林灌溉就是十分有效的節水技術，它使園林灌溉效率得到了提高。
一、園林灌溉
現如今空氣一直都是有污染物的，我們要多多栽培綠植來保護地球。而園林不僅僅是美化地球的重要東西，它還是防止水土流失的必備武器以及凈化空氣的有利的手段。而園林的灌溉當然是為了使園林里的植物更好，更健康的茁長成長。傳統的園林灌溉是使用人工背著連接水池的蓬頭來對園林中的樹木進行澆溉，這樣的方式又浪費水資源又浪費人力，所以就有自動控制的節水系統出現了。在20世紀80年代，我國運用的園林灌溉技術就相對比較落后，但是國家一直努力的研究園林節水灌溉技術，現在運用的就是節水節勞并重的自動控制原理的園林灌溉技術，所謂的園林節水灌溉也就是指管道系統的安裝和管道末端在發射器適當的水分和營養物質，均勻地輸送到表面附近的土壤和灌溉方法的表面，特別是用于園林，以培育更高的作物經濟價值。在下面我們將會詳細討論園林節水的原理和意義。
二、節水自動控制的原理以及意義
（一）節水自動控制系統的組成
園林節水灌溉系統自動控制的兩個組成部分是控制系統以及灌溉系統。控制器、電磁閥就是控制系統的主要組成部分。下面，我將控制器、電磁閥的詳細信息表述出來，同時，請大家注意到兩者之間的重要聯系。控制器是園林節水自動控制系統中最重要的組成部分，只要設置好灌溉開始時間，還有灌溉持續時間和灌溉循環都正確輸入，控制器都可以控制灌溉程序不管電磁閥打開或關閉。在園林節水自動灌溉系統中，隔膜電磁閥是比較日常的，一般采用通過電控制電磁閥，但電磁閥還是依靠水壓來打開或關閉它，所以電磁閥必須能承受水壓必須打開或關閉比要求的最小工作壓力要高。這兩者之間的聯系就是它們之間的電氣信號通過普通埋地線傳輸，輸出電壓從控制器傳來，然后再由電線傳遞到電磁閥。
（二）節水自動灌溉的意義
@林節水自動灌溉系統應該有三種灌溉（定時定量、條件控制、人工改變）方式，園林節水自動控制系統具有散布和記憶保存的多種控制方式，灌溉是可以帶著施肥信息，還有機器對于室內外溫室環境因素的實時監測，系統傳感器開關選擇和校正，現場電磁閥任意組組合，泵恒壓變頻調速等功能。還有就是這樣的自動控制可以智能的灌溉園林，它可以被人稱為節水、節肥的利器。除了以上的優點之外，園林節水自動控制系統可以有效的讓植物與肥料想對應，然后精確的控制水和肥料的使用，不會造成多農藥對土地的侵蝕，是植物長得更好更健康，還有就是讓每份資源得到充分的利用，提高了產品質量以及社會資源利用率。
三、自動化技術在園林灌溉的應用
（一）智能化技術
針對自動化控制技術的園林節水的應用，我認為智能化技術是其中不可缺失的一份子。不僅僅是因為人工智能技術在節水灌溉中的應用前景廣闊，還有就是智能化技術可用于使灌溉控制器及時并且準確地執行根據智能系統測量將環境控制在適合作物生長的范圍內的參數。這樣的話，當天氣改變時，園林節水灌溉系統也會隨之改變灌溉的水量和肥料的數量，從而使水資源和其他有效資源得到充分利用。
（二）電子化技術
園林節水自動控制灌溉系統本來就離不開電子化技術，因為園林自動灌溉可編程診斷控制器就是在電子化技術以及互聯網控制技術的基礎上開發的。就如今來看，通過電話（或手機）、移動網絡、網絡遙控或GSM通信方式連接，一些專業的控制器就可以傳輸數據信息。然后，園林節水自動控制系統就可以根據數據信息來分析園林應該的灌溉狀況。針對自動控制技術的展望，如果電子技術能夠更加讓信息傳遞更簡潔，更明確，再加上智能化技術的不斷發展，那么將來人們更是省時省力。還有就是隨著生物技術的發展，我們應該將衛星與生物技術相結合，在運用計算機自動控制系統與信息技術智能化，實現水資源更有效的利用，以及對園林的植物的增產。
四、自動灌溉的注意點
（一）獨立控制灌溉
根據園林灌溉系統的設計要求和水源數量，確定控制點數量的合理性以及精確的確定需要的控制器數量。除此之外，設計園林節水自動控制系統的控制項目不僅僅要注意滿足園林所有者的要求，還要適當考慮到控制整體的質量和功能（如控制擴展等）以及使用效果等一系列方面。電磁閥通常是在24V電源電壓供電條件下打開，除了處于24v電壓供電狀態之中控制器的電磁閥處于關閉狀態，而控制器也就相應的也處于被關閉狀態。同時設置控制的深深埋于地底的水管時還要考慮到路面粗糙度的要求，然后通過垂直和水平控制系統的自動調平裝置，使水管得設置面一直被保持在基準線的垂直和水平斜率上。
（二）節水的設計
在園林節水自動控制灌溉系統的設計應該注意以下三點：第一點，針對園林節水的灌溉設計。首先，灌溉這幾中的控制器應該要基于那些設置好的時間和灌溉量來對園林中的植物進行灌溉和施肥，然后園林節水自動控制器就可以自動操作，無需人為干預。第二點，針對園林節水灌溉的循環設計。如果選擇設置任意天數循環去灌溉園林，那么園林灌溉循環可以隨著天氣或園林主人的個人意愿來進行。第三點，針對園林節水的車輪灌溉組設計。通常情況下，園林節水自動化控制系統里的控制站是一個帶輪灌組，它可以依照現實的天氣和其他實際情況進行功能調整。
五、結論
現如今，全世界的水資源都是比較缺乏，特別是淡水資源不足于全世界的人們使用，所以我們在園林灌溉中我們要注意在園林節水灌溉中提高節水灌溉效率。而將自動控制技術應用于園林節水灌溉可以使水資源得到有效利用，同時還要將自動控制技術與智能化技術結合起來，讓每份資源得到充分的利用，提高了產品質量以及社會資源利用率。
參考文獻：
[1]曹成茂，夏萍，朱張青. 無線數據傳輸在節水灌溉自動控制中的應用[J]. 農業工程學報，2015，04：127-130.
由于歷史、觀念和技術等方面的原因， 我國傳統農業機械與發達國家相比有很大差距，已遠遠不能適應農業的科技進步。近些年來， 自動化的研究逐漸被人們所認識， 自動控制在農業上的應用越來越受到重視。例如，把計算機技術、微處理技術、傳感與檢測技術、信息處理技術結合起來， 應用于傳統農業機械， 極大地促進了產品性能的提高。我國農業部門總結了一些地區的農業自動化先進經驗（如臺灣地區的農業生產自動化、漁業生產自動化、畜牧業生產自動化及農產品貿易自動化）的開發與應用情況， 同時也汲取了國外一些國家的先進經驗、技術，如日本的四行半喂人聯合收割機是計算機控制的自動化裝置在半喂人聯合收割機中的應用，英國通過對施肥機散播肥料的動力測量來控制肥料的精確使用量。這些技術和方法是我國農業機械的自動化裝置得到了補充和新的發展，從而形成了一系列適合我國農業特點的自動化控制技術。
1.已有的農業機械及裝置的部分自動化控制
自動化技術提高了已有農業機械及裝置的作業性能和操作性能。浙江省把自動化技術應用于茶葉機械上，成功研制出6CRK-55型可編程控制加壓茶葉揉捻機，它利用計算機控制電功加壓機構，能根據茶葉的具體情況編制最佳揉捻程序實現揉捻過程的自動控制，是機電一體化技術在茶葉機械上的首次成功應用。
1.1應用于拖拉機
在農用拖拉機上已廣泛使用了機械油壓式三點聯結的位調節和力調節系統裝置， 現又在開發和采用性能更完善的電子油壓式三點聯結裝置。
1.2應用于施肥播種機
根據行駛速度和檢測種子粒數來確定播種量是否符合要求的裝置， 以及將馬鈴薯種子割成瓣后播種的裝置等。
1.3應用于谷物干燥機
不受外界條件干擾， 能自動維持熱風溫度的裝置停電或干燥機過熱引起火災時，自動掐斷燃料供給的裝置。
2.微灌自動控制技術
我國從20世紀年50代就開始進行節水灌溉的研究與推廣據統計。到1992年，全國共有節水灌溉工程面積0.133億m2，其中噴灌面積80萬m2， 農業節水工程取得了巨大的進展。灌溉管理自動化是發展高效農業的重要手段，高效農業和精細農業要求必須實現水資源的高效利用。采用遙感遙測等新技術監測土壤墑性和作物生長情況，對灌溉用水進行動態監測預報，實現灌溉用水管理的自動化和動態管理。在微灌技術領域，我國先后研制和改進了等流量滴灌設備、微噴灌設備、微灌帶、孔口滴頭、壓力補償式滴頭、折射式和旋轉式微噴頭、過濾器和進排氣閥等設備，總結出了一套基本適合我國國情的微灌設計參數和計算方法，建立了一批新的試驗示范基地。在一些地區實現了自動化灌溉系統，可以長時間地自動啟閉水泵和自動按一定的輪灌順序進行灌溉。這種系統中應用了灌水器、土壤水分傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、水位傳感器和雨量傳感器、電線等。
中圖分類號：G71 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2014）04-0109-01
一、問題的提出
智能化農機裝備技術專業是我院適應黑龍江墾區率先實現農業現代化對現代農機人才的需求而開設的，在全國高職院校為首家。它與傳統的農業機械化專業的區別在于培養目標的定位，即培養適應農機現代化生產、建設、管理、服務第一線需要的，掌握農業機械圖樣、機械材料、農業機械構造與原理、農業機械管理、農業機械營銷等專業知識，具備現智能化農機信息技術、電子技術，機、電、液、信一體化專業素質，掌握智能化農機使用、維護、保養、檢修、安裝調試、機械故障檢測、診斷等職業能力，面向農業生產企業智能化農機運用、維修、售后服務等崗位從事農業機械的使用維護、檢測維修、營銷、安裝調試以及農機管理工作的高端技能型專門人才。智能化農機裝備技術專業人才是在推行“精確農業”戰略中需要優先解決的問題。支持“精確農業”的若干重要農業機械，如帶產量圖自動生成的用于水稻、小麥、玉米和大豆收獲的谷物聯合收割機等，可以適應不同的農業機械裝備、種植特點，不同作物和更為精確的上述各環節的智能化技術的應用，是現代農業機械化人才培養的重點。
智能化農機裝備技術專業核心課程包括智能化農機駕駛與維護保養、智能化作業機械使用與維護保養、農機液壓系統檢修、農機化新技術、農機電器系統維修、農機檢測技術等。這些專業核心課程具有很強的實踐性和應用性，它的教學目的是讓學生掌握理論知識的同時，必須學會使用與維護。但目前高職院校甚至本科院校同類專業的校內現場教學條件有限，大部分僅限于農機機械基礎、底盤拆裝與維護、柴油機拆裝與維護等專業基礎課程的校內現場教學。同時考慮季節、氣候、土壤、種植種類等因素影響，專業核心課程更適宜于校外現場教學。
二、校外現場教學模式的實施
1.現場教學模式概念的界定
現場教學模式是指課堂設在工作現場或模擬工作現場，將課程中抽象化、概括化的理論知識以現場實景、實事、事物的形式展現給學生，直觀地進行講解和具體演練，促使學生在實際的體驗和活動中學習抽象的知識，培養實際工作能力的一種教學模式。高職智能化農機裝備技術專業核心課程校外現場教學模式，是將該專業核心課程設置在農場農機智能化控制室或田間，將抽象農業機械智能化類課程的基本理論知識轉化成學生直觀可觸的真實場景，在農業生產智能化控制室或農業生產現場開展教學活動，讓學生直觀現代智能化農業機械的基本特點、類型和操作與維護過程，并身臨其境進行教學演練，達到學習知識、培養能力的雙重目的。
2.校企合作開發并實施專業核心課程教學
課程開發應充分考慮實現教學與生產同步、實習與就業同步。校企共同制訂課程的教學計劃、課程標準。學生的基礎理論課和專業理論課由學校負責完成，專業課程實踐、生產實習、頂崗實習在企業完成，課程實施過程以工學結合、頂崗實訓為主。
開發的課程應具備的特點：
一是課程結構模塊化。以智能化農業機械裝備技術專業實際工作崗位（群）需求分析為基礎，其課程體系、課程內容均來自于實際工作任務模塊，從而建立了以工作體系為基礎的課程內容體系；
二是課程內容綜合化。主要體現在理論知識與實踐知識的綜合，職業技能與職業態度、情感的綜合；
三是課程實施一體化。主要體現在實施主體、教學過程、教學場所等三方面的變化。也就是融“教、學、做”為一體，構建以合作為主體的新型師生、師徒、生生關系，實現教室與生產現場、實訓設備與現場機械、教具與工具三者結合；
四是課程評價開放化。除了進行校內評價之外，還引入企業及社會的評價，實際實施過程中以企業評價為主。評價內容上，在充分考查學生專業技能的同時，還必須融入對學生溝通能力、團隊合作意識、職業道德等考核，并以此綜合評價。
通過校企合作，現已經開發了智能化農機駕駛與維護保養、智能化作業機械使用與維護保養、農機液壓系統檢修、農機化新技術、農機電器系統維修、農機檢測技術等六門課程，并對六門課程共同實施的關于智能化技術內容進行整合，形成八個教學模塊：
2.1基于GPS、GIS在農業機械田間導航、作業面積計量、引導定位作業和空間數據定位采樣的應用技術；
2.2基于與作物收獲機械配套的產量傳感技術與帶產量圖自動生成系統軟件的應用技術；
2.3基于實施定位處方農作物生產和控制的施肥、施藥、澆水、精播和栽植的移動作業機械技術；
2.4基于自走式農田土壤、病蟲草害和作物苗情定位信息采集機械裝備技術應用；
2.5基于大中型拖拉機和自走型農業機械智能化技術狀態實時診斷、監控與顯示裝置技術的應用；
2.6基于農機作業信息高效處理、存儲、傳輸、通信技術及其總線與接口的標準化處理技術；
2.7基于GPS、GIS有關技術用于支持農業機械社會化服務管理系統的應用；
2.8基于GPS接收機的智能化節水灌溉機械、植保機械和播種機械技術的應用。
三、校外現場教學模式的實踐意義
1.提升教學質量，促進教師職業能力的提升
校外現場教學模式是將智能化農機裝備技術專業核心課程通過模塊化教學在生產現場進行，改變了以往從知識到知識的傳統教學模式，摒棄了實驗室或校內模擬實訓教學的不足，提高了學生學習的積極性，更好地完成了學生從徒弟向師傅的轉換。現場教學使課堂教學更具開放性和創新性，極大地調動了教師工作的積極性，便于提升教師職業能力，加快雙師素質教師的培養。
2.提高學習效率，加快學生職業能力的成長
校外現場教學模式將學生完全至于真實的生產與工作環境中，使課堂上抽象的智能化技術得以具體體現，提高了學生學習的積極性、主動性和創造性，有利于全面促進學生職業能力的提升。同時，現場教學模式的實施，不僅培養了學生發現問題和解決問題的能力，也培養了他們分享與合作的團隊精神。
中圖分類號：F407文獻標識碼： A 文章編號：
引言
受歷史、觀念、技術等原因影響，我國傳統農業機械遠不能適應現代高效農業的發展，人們對農業機械自動化的認識和應用越來越重視，農業機械自動化控制技術在降低農業成本、提高勞動生產率的同時又減少了勞動強度、增加了勞動舒適性，農業生產高效率、高精度的機械化、自動化方向是農業發展的必然選擇。本文對當前農業生產中機械自動化化控制技術應用現狀進行了總結分析，結合農業自動化要求及技術，進一步探討了我國農業機械自動化發展趨勢。
1 農業機械自動化現狀
農業生產自動化、機械化和高效率的發展，是當前農業發展的必然道路，農業機械自動化控制技術在農業現代化進程中無可替代的作用和地位已被人們所認識，并得到了廣泛推廣。農業機械自動化控制生產降低了農民勞動強度，解決了勞動力不足問題，同時大大提高了勞動生產率和勞動過程的舒適性。建國初期，我國農業主要依靠人力和畜力進行勞動耕作，農業機械化水平低，還未達到1%，全國農業機械裝備僅達到8.01萬千瓦動力，只有117臺農用拖拉機，而像聯合收割機、農用載重汽車等大型農業機械在農業建設中基本為空白，半個世紀后，我國農業機械用量較以往增長了上千倍甚至數萬倍，很多農業設備如畜牧業機械、農副產品加工機械、林業、農田作業、農田基本建設等迅速增長，農田管理機達到了4萬臺，溫室面積為69億平方米等。進入21世紀，隨著農業機械化裝備水平穩步發展、農田機械化作業水平顯著提高，農機機械自動化服務領域得到了拓展，農機作業正以先進的自動化控制技術向市場化和社會服務方向發展。
1.1農業機械和裝備的部分自動化控制
當前，我國現有一部分農業機械和裝備的作業性能和操作性能已實現了自動化控制技術，其中農業運用較為廣泛的有：安裝使用機械油壓式三點聯結的位調節和力調節系統裝置的農用拖拉機，并將完成更為完善的電子油壓式三點聯結裝置；通過對播種機行駛速度和種子粒數的控制來實現合理播種的自動化控制技術，設計出自動切割馬鈴薯種塊技術裝置并加以應用；谷物干燥機的自動化，使自動維持熱風溫度的裝置免受了外界條件干擾，遇突然斷電或干燥機過熱引發火災時，即可自動掐斷燃料供給。浙江省盛產茶葉，茶園面積約占全國茶園總面積10%，茶葉產值約占全國茶葉總量的1/4，歷年采茶、制茶出現用工荒現象，2012年春季部分茶業公司開始走機械自動化茶葉生產線道路，茶葉從茶園采摘至最后進入專賣店全程實現機械智能化操作，與人工采茶和炒茶相比，自動化生產線優勢更加明顯，除了節省人工成本、減少生產過程中與工人接觸產生的污染之外，干茶產量有了大幅度提高，較傳統機械提高了10倍。
1.2精準農業中的自動控制技術應用
精準農業是集全球定位系統、地理信息技術、計算機控制技術以及專家和決策指示系統為一體的、為實現農業生產過程中的定位、定量、定時，需要精耕細作的分散農業。電子技術、微電子技術和通信技術緊密結合后，以現代方式完成精準農業的自動化監控和管理，可以改善數據采集、信息傳輸精度差、速度慢等現象。我國精細化農業設施主要以溫室等為主，采用渠系、泵站、灌水等自動化監控與管理技術，實施精準水肥管理，提高水資源和肥料資源的利用率，從而降低了農業成本、提高作物產量和品質等。
1.3 微灌自動控制技術應用
節水灌溉工程自動化管理是發展高效農業的重要手段，可實現高效、精細化農業的水資源的充分利用。在節水灌溉技術領域里，我國先后研制開發并改進了微噴灌設備、微灌帶、等流量滴灌設備、壓力補償式滴頭等設備，不斷總結適合我國國情的微灌設計參數和計算方法，建立試驗示范基地，實現部分地區的自動化灌溉系統，可通過自動啟閉水泵依照一定的輪灌順序長時間的進行灌溉。2010年7月塔城地區采用滴灌最新技術的萬畝現代化農業示范基地項目第一期工程建成并投入使用，由計算機整理分析和設定控制程序，通過“加壓滴灌施肥系統”，按設定程序無線遙控干、支管上電腦閥門，按輪灌組分區實施灌溉、施肥和打藥等，整個過程均為自動化控制操作。
1.4 智能化技術應用
隨著智能化技術的發展，各種農業機器人或智能化系統的實用化不斷涌向并逐漸應用于農業自動化控制中，在一些需要大量人力、精力開展的精細化作業如蔬菜、花卉種植以及牲畜養殖等農副業特別需要機器人、人工智能技術的應用。
2 發展趨勢
隨著機械自動化在農業發展中的滲透，我國農機工業有了巨大的發展勢頭，傳統農業正在逐步邁向現代化的農業，農業基礎設施建設投入力度進一步加大，農業機械自動化正促使農民盡快擺脫繁重的體力勞動，農業農機化需求增強。但目前我國農業機械自動化發展水平與其他發達國家相比仍有一定的差距，農業機械自動化產品研制、開發技術相對落后，產品質量和品種不能滿足快速發展的農業生產需求等。面對這些推動和實現農業機械化工程技術的挑戰和長遠課題，只有不斷加強自動化控制技術創新，加快農業機械新產品開發應用，著力促進農業自動化控制技術鄉智能化技術邁進。
2.1 提高農業機械自動化技術
我國是農業生產大國，旨在提高糧食作物全程機械化技術和經濟作物關鍵環節的機械化技術。當前，我國各地已基本實現了小麥生產的全程機械化，今后主要為提高水稻生產中工廠化育秧、高速插秧、半喂入水稻聯合收割技術等技術；提高不同地區、不同行距的玉米聯合收割技術并廣泛推廣應用；進一步提高經濟作物種植、管理、收獲等關鍵期機械化技術等。由于農業機械工作環境均較為惡劣，所以對農機產品的耐久性要求更為嚴格，尤其對于自動化機械裝置，其內安裝使用了半導體集成電路和微處理機等電子產品，提高其產品的可靠性和耐久性相當重要。
2.2合理開發機械自動化模式
隨著農村勞動力的轉移，農業規模擴大，農技服務組織的發展及市場競爭的加強，規模化農業生產對先進、適用、安全，具有高科技含量且操作方便的大型農業機械需求將不斷增加，相對于技術含量較低的中小型機械來說，這種自動化控制技術機械的開發、引進和生產是今后升級換代農機自動化技術的重要內容。同時，還應著眼于精細化農業生產，充分考慮作物和土壤，開發適合精細生產實際、價格合理、適合小規模農戶生產模式需要的中小型、多功能自動化農業機械。
2.3 促進農業機械智能化發展
由國內外農機業發展經驗表明，要縮小我國與世界農業發達國家在農業機械裝備上的差距，必須在農機智能化上下功夫，而我國農機技術的突飛猛進，將為實現農業生產的自動化和智能化打下基礎。可通過優化設計駕駛室、駕駛座、方向動力控制等來減輕機手的勞動強度，加大操作舒適性，實現農機系統按鈕操作；加大智能化控制科技含量，可通過儀表裝置隨時了解農機生產、安全等技術指標及使用狀態，發揮農業機械的最大能效等。
參考文獻
我國當前最基本的民生產業，會受到農產品質量的直接性影響。在我國農業不斷發展的過程中首先要保障農產品數量，也應該將農業產品的質量以及品質進行改善，并且將農業產業的主要結構調整好，這樣可以改善環境污染、資源嚴重不足、利用率低、生產效益低下等問題，才能促進農業長期健康發展。由此可知，研究農業物聯網技術具有十分重要的意義。
1 農業物聯網技術
1.1 產生農業物聯網的背景分析
當前，在我國農業科技生產中，農業信息技術是其中十分重要的內容，現在我國農業的發展方向，主要的就是實現“農業現代化以及信息化融合”的目標，“農業物聯網”實質上就是借助相關的智能傳感設備對農業種植環境及操作過程進行實時監控，同時借助相關的數據采集設備中無線網絡系統將各個數據向信息控制中心傳送，這樣可以對農作物在生長過程中所需要的各個環境條件（如：土壤溫度、含水量、濕度、光照、病蟲發生情況以及溫度等）進行智能監測控制，并且做到及時灌溉和技術防治，也有助于達到自動檢測生態新型農業種植的效果。
1.2 在農業種植環境中物聯網技術的應用
在農業種植環境中物聯網技術的應用，主要是體現在以下兩個方面：（1）第一個方面，就是實現物聯網有效監管農產品的質量安全。在應用農業物聯網技術的過程中，常常會有效地應用著很多其他技術，例如：網絡平臺技術、物聯網中間件、傳感器網絡、條形碼、電子標識等，這樣可以實現農產品生產、交易信息、儲運的實時監控以及透明化，這樣也更加有助于實現農產品全程的管控追溯，有效地保障農產品的質量安全。（2）實現物聯網智能化管理農業種植，在種植過程中，安裝智能控制的系統，這樣可以實時監測整個農作物種植環境中所需參數，按照參數變化狀況總結最佳生產農作物的環境條件，把握農作物生產的環境要求，在無線傳感器節點應用中獲取生物信息的方法，掌握更多有效地精準調控溫室的科學依據[2]。
2 農業物聯網種植環境監控系統設計
2.1 監控農業物聯網種植環境系統的主要技術
在控制系統監控農業種植環境的過程中，會有效地應用物聯網技術，其中主要的技術有兩個方面：第一個方面，就是在感知層采集以及感知無線數據；第二個方面，就是借助遠程智能化控制網絡傳輸層的計算機來分析收集的數據，對作物生長過程中必需的水分、溫度以及空氣等進行有效的控制，這樣更加有助于創造更加精準的農業種植方式[3]。
2.2 構建監控農業物聯網種植環境的系統
在我國農業種植的環境中應用的關鍵技術就是物聯網技術，這樣就能夠適時有效地監控種植農業作物的主要環境，其中比較重要的部分就是：感知層：采集以及感知相關的數據，達到種植農業作物環境中科學合理的光照、空氣濕度、空氣溫度、土壤濕度，以及將實時感知自動灌溉系統的數值向ZigBee 協調器節點上進行傳輸；實時感知自動灌溉系統的應用主要是有效地將出現的相關數據采集，并且進行信息處理以及存儲，甚至是按照下達的控制指令，有效地為客戶提供的決策以及分析的主要依據，這樣客戶就能夠隨時隨地借助電腦等終端進行信息數據的查詢[4]。
2.3 構建監控農業種植環境的系統
