农业系统范文

农业系统范文（精选12篇）

农业系统 第1篇

在全球面临粮食和饮用水不足、环境污染的背景下,未来粮食不足将成为世界性课题,如何实现粮食的增产和废水再生利用成为世界性难题。在这次分享报告会上,日本久保田公司的专家饭田聪讲解了ICT技术在智能农业领域的应用,表示未来的农业可以成为“赚钱的农业”。饭田聪认为,解决粮食供应不足的方案主要为提高效率、增加单位面积产量,具体措施就是开发智能农业技术。饭田聪以日本农业为例说明,日本农户存在着数量不断减少、高龄化日益严重的问题,承包土地面积不断扩大,那么在这种情况下,土地规模扩大后每块田地的管理、雇佣人员短缺将成为新的问题,而且由此引发的每块田地无法有效管理,将导致耕种品质下降,目前久保田开发的KSAS智能农业系统能有效地解决上述问题。

所谓KSAS就是利用农业机械和ICT,针对想要扩大规模的承包种田大户,收集作业以及作物信息,实现赚钱农业的新型农业经营系统,其目标是实现高产量、进行放心安全的农作物生产、强化农业经营基础、提供迅速对应的服务体制。KSAS智能农业系统共由KSAS农机(收集作业和作物信息)、KSAS移动终端(收集使用信息、发送作业指示、提供位置信息等)和KSAS服务器(信息的可视化、经营分析和信息统合)三部分构成。以食味感应器为例,利用蛋白质越高食味感越低的原理,KSAS感应系统可以在作物收割过程中或者刚刚收割完成就知晓产量、蛋白质和水分情况,可以根据得到的收割信息的数据制定施肥计划(如蛋白质多的地块减少肥料),提高生产效率。目前正在开发的KSAS智能农业系统是KSAS烘干系统,此系统研发完成后将实现收割机高效率地收割以及烘干计划地推行,通过收割、烘干情况的相互确认实现作业的效率化;根据水分情况区分烘干,节约烘干成本;根据蛋白质含量区分农作物品质,提高优质农作物售价。

农业系统 第2篇

大家上午好！我今天演讲的题目是：《农业强县的呼唤》。

在座的绝大部分是土生土长的人，提起“”，不仅我们，就连周边县市乃至全省都知道：是个农业大县，是个产粮大县。据史载，从未闹过大的饥荒，因为这块肥沃的土地上生活着一代代勤劳的人们，所以“安”，所以“仁”。记得早年在外地读书时，当同

学们提起各自的县情时，无不为其丰厚的财力、富有的矿藏和发达的交通而沾沾自喜、洋洋自得，而我只能平静的告诉他们：这一切我们都没有。但的山是青的、的水是绿的、的自然环境就像一块藏在深山人未识的璞玉，每年的春分药王节交易的上百吨药材全部来自天然，的大米养育着500万的郴州人，中国女排的餐桌上永远飘溢着稻米的芬芳！我自豪了，同学们羡慕了！我为自己的家乡能成为郴州的农业霸主而荣耀！

然而，历史的辉煌早已成为昨日的风景！当市场经济的大潮席卷整个中国的时候，农村让位于城市，农业让位于工业，农民称臣于工人。当农业的传统地位受到强烈冲击，“三农”问题成为困绕中国农村的牢牢桎梏时，这个资源贫乏、交通闭塞、意识落后的传统大县便首当其冲了。面对外面光怪陆离、一日千里、日新月异、飞速发展的世界，我们傻了，我们呆了，我们迷茫了！我们也曾期望通过“短平快”的强打恶攻来追赶他人，但因为先天的不足而往往收获杀鸡取卵的效果！大批青壮年农民洗脚上岸，去外地淘金，用青春和汗水装饰着别人的梦境。几人知，沿海奔驰的列车正是我们的兄弟姐妹在领跑和牵引！而他们在为他人作嫁衣的同时，却荒芜了自己的家园：昔日绿油油的田野，随处可见杂草丛生，昔日青翠欲滴的森林，到处残留烧毁的伤痕，昔日碧波荡漾的河流水库，断流干涸已不再稀奇，昔日鸡啼狗欢的农家小舍，如今已经很难看到自在散步的动物的行迹，昔日满桌自产的无污染蔬菜，如今全部换上了调进的大棚菜，就连每餐必吃的大米也很少产自本地！在田野“锄禾日当午”的，除了几个病残老人，便是几个辍学孩童。当现代农业的理念悄然改变着外面各大庄园的时候，我们的山区还在刀耕火种！遥想、20年后空旷的原野，我们不禁要问：谁来主宰？谁来充任它们真正的主人呀！

沉舟侧畔千帆过，病树前头万木春。在千帆竞发，万木峥嵘的今天，就如沉舟，就如病树！传统的农业优势被剥离，零起点的工业又上气不接下气，闭塞的交通，又让我们的商贸和旅游难以起步。于是一届届决策者绞尽脑汁，图谋发展，“招商引资、工业强县”的理念深入人心，筑巢引凤，以诚招商的举措随处可见。不可否认，通过努力，我县的招商引资取得了明显的突破，税收也正节节攀升；同样不可否认，我们招来的企业多为高耗能、高污染的被淘汰企业，他们有的在为我们带来短期收益的同时，将给我们留下永远无法补救的遗憾！我们要生活，我们的子孙还要生存啊！土地是不可再生的，土地的污染将影响到生活在其上面的一代代人们。人，要发展，首先得健康的活者，而工业污染是威胁人类健康的第一杀手！由此而来，我们又何谈“以人为本”、“科学发展”啊！

历史的经验告诉我们，农业作为生存和发展的基础，它是工业之母，而当工业发达到一定程度的时候又将反哺农业。当今之中国正处于工业反哺期，国务院出台的一系列惠农政策无不明白无误的说明了这一点。与他人在工业上一较高下，我们无异于痴人说梦，而农业，这些年虽然有所放弃，但对农业基础设施的建设，我们从未放弃过，哪怕历经几次天灾，我们的设施依然齐全。当金融危机的风暴席卷全球的时候，不少发达地区遭受重创，而我们“洗脚上岸”的农民又回到了养育自己的家园。是时候了，同志们！我们的兄弟姐妹在外漂泊了数年之后，他们历尽沧桑，他们带回了第一桶金和先进的理念，他们想到了再来经营农业，再来发展农村工业，他们把发展的眼光和目标锁定在对本地农产品深加工的基础上，他们不再用我们的生猪去换广东的矿泉水，不再用我们的原木去换广东的家具。他们深深的知道，我们的农业之所以不能做大做强，是因为我们一直以来都在分兵作战，就如同一叶叶小舢板，很难搏击大海的狂涛！如今新一代人们正在竭力打造一艘能够遨游世界的农业航母，农业产业化和结构的调整，经济作物的高科技含量，粮食品种的优良改造，食用菌的龙头效应，生态农业的普遍认可，加上铁路、公路的全面拉通，无不为再成农业强县插上腾飞的翅膀！同志们，是神农故郡，神农是农耕文化的始祖，我们坚信，有始祖庇荫和县委政府的正确领导，我们必将再一次迎来发展的春天！农业强县将不再是梦！

大田农业物联网系统研究 第3篇

关键词：农业 物联网 系统 研究

中图分类号：F320.1 文献标识码：A 文章编号：1672-5336（2013）18-0045-02

1 大田农业物联网系统简介

大田农业是和精细农业相对的概念，是指大面积种植作物的农业生产。从作物种类上讲，小麦、水稻、玉米等在我国都有大面积种植，可称为大田农作物，如东北的大型农场种植的玉米就是大田农作物的典型代表。大田农业体现了农业生产的规模化，“小土”变大田，是我国农业现代化的首要前提和必然选择。

大田农业物联网是农业物联网的一个分支，与精细农业物联网系统不尽相同，大田农业物联网系统主要针对大田农业种植分布较广、监测点较多、布线和供电有一定难度等独有的特点，利用物联网技术，采用高精度土壤温湿度传感器和智能气象站，远程在线采集土壤墒情、气象信息，实现墒情（旱情）自动预报、灌溉用水量智能决策、远程和自动控制灌溉设备等功能，进而实现精耕细作、准确施肥、合理灌溉的目的。

相对精细农业物联网而言，大田农业物联网系统更加先进，系统可以根据不同地区的农业生产条件，如土壤类型、灌溉水源和方式以及种植作物等统筹划分各类型区，再在各类型区域里选取具有典型性的地块，建设含有土壤水含量、地下水位量、降雨量等水文信息的具有自动采集和传输功能的监测点。通过灌溉预报和信息监测时报两个系统，获取农作物最佳灌溉时间、灌溉用水量等，定期向群众发布，科学指导农民灌溉。

2 大田农业物联网系统组成

大田农业物联网系统主要由四个平台构成，分别是智能感知平台、无线传输平台、运维管理平台以及应用平台。这四个平台系统功能相互独立，系统网络相互衔接，形成大田农业物联网系统这一个大的平台。

2.1 智能感知平台

智能感知平台是整个大田农业物联网系统平台中的基层平台，它直接对农作物生长需要的土壤、温度等所需外在条件开展监测服务，是整个系统的基础和第一链条。这个平台主要包括：（1）两类土壤传感器，即土壤水分传感器和土壤温度传感器，主要对农作物土壤条件把关监测。（2）智能气象服务站，主要服务农作用生长外在的温度、湿度、降水量、风速和风向以及辐射情况等条件。智能气象服务站针对各类气象信息，因此作用较为综合，服务范围较广。如在水稻种植中，农田水位、水温等都可以通过智能感知平台直观的反映出来，从而获取第一手的资料。

2.2 无线传输平台

无线传输平台也称传输网络平台，承担信息的传输。无线传输平台与智能感知平台紧密联系，是整个系统平台的第二链条。根据物联网的传输介质不同，无线传输主要有：（1）GPRS、CDMA、3G无线网络。这类移动通讯载体，具有无布线、易布置、可流动情况下工作的特点，恰好可以应用于不利于布线布网的野外大田农作物种植场合。（2）WLAN无线网络。属于区域内的无线网络，他兼有以太网、宽带网的优点，又具备GPRS、CDMA、TD等网络的部分无线功能，将是大田农业物联网系统中无线传输平台的发展方向之一。

2.3 运维管理平台

运维管理平台属于管理平台，与无线传输平台紧密联系，是一种智能管理系统，属于整个系统平台的第三链条。运维管理平台主要包括灌溉远程控制、灌溉自动控制、墒情预测、旱情预报以及农田水利管理等。通过无线传输平台传递过来的农作物及其环境信息可以在运维管理平台开展平台管理，调度指挥。例如，通过旱情预报反映上来的信息，可以决定实施远程灌溉，远程灌溉时间长短、用水量大小等都可以在运维管理平台实现。再如，农田水利管理涉及众多方面的内容，只有智能化的运维管理平台才能为其提供科学、精确、高效的管理。

2.4 应用平台

应用平台与运维管理平台紧密相连，属于整个系统平台的第四链条，是一个终端平台。应用平台主要包括两部分：一是网络技术应用平台，主要包括手机短信、彩信，WAP平台以及互联网访问等，信息终端可远程了解和处理监测信息、预警信息等；二是网络应用主体平台，主要包括政府部门，如农业、水利、气象等部门，这些部门能通过该平台对大田农业生产实施专业指导，提升农情、农业气象、农田水利等综合管理水平，从而实现农业生产的专业化、精细化、科学化。

3 大田农业物联网系统应用案例分析

新疆是我国重要的棉产地，棉花产量占全国三分之一；棉花质量也较优，受到国内外一致好评。然而新疆干旱缺水现象十分严重，成为棉花生产的短板。利用大田农业物联网系统较好的解决了这一问题。

新疆兵团有关部门密切配合，运用农业物联网和自动化喷滴灌控制相结合，实现了几十万亩棉田智能化、精准化灌溉。这项滴灌技术主要由中心主控系统（主计算机、控制柜）、电磁阀、田间湿度传感器（可测土壤湿度绝对值）、气象观测站（可测量气象、风向、风速）、数据采集指令传输等设备组成，可有效控制土壤水分、含盐量、肥力以及病虫害情况。此技术还可利用手机短信控制阀门，对设定区域进行灌溉，譬如 五六十亩棉花地如按照以前人工下地灌溉得花整整两天的时间，现在只需发发短信，六七个小时之内就能将五六十亩地浇灌完，既省力又省时；同时利用回传数据，随时记录、查询、打印整个灌溉区域的气象资料、土壤资料以及灌溉情况。

而在哈密市南戈壁非农企业节水示范区，田间控制站电脑可以按照指令为450亩棉田自动浇水。这套自动化灌溉系统，在国内具有领先水平。农民在家中，或是在泵房管理中心，只要点一下鼠标或是发个短信，就可以开启水泵；另外，农民或相关人员通过互联网或是短信查询，就可以及时了解地块灌溉情况，也可以了解别的地块灌溉情况。这套系统把农民从繁重的体力劳动中解放了出来。

总之，大田农业物联网技术支持下的滴灌技术的实施，平均滴水量320m3/亩，可以有效缓解棉花的旱情，有效利用水资源；同时自动化智能化的控制避免了人工作业出现的浪费和失误现象，而且节省人力消耗，还有效的减少跑、冒、滴、漏对土地造成的污染，提高了棉花产量，确保了棉花生产持续稳定丰产丰收。

4 结语

农业是国民经济的基础，其重要性不言而喻。在我国现代化的实现过程中，农业现代化必不可少。大田农业生产是规模化、专业化、产业化的生产，是我国农业现代化的发展方向之一。大田农业生产与物联网的有效融合，形成了大田农业物联网系统，这个系统在我国农业现代化的进程中有着重要作用。系统的智能感知平台、无线传输平台、运维管理平台以及应用平台既互相独立又密切联系，一方面提高了大田农业的管理水平，另一方面实现了大田农业的生产现代化。除新疆之外，目前，大田农业物联网系统在全国各地有着广泛应用，如禹城农田智能灌溉系统、富岗果园墒情检测系统以及肥乡节水灌溉示范项目等。我们有理由相信，随着系统技术的进一步发展，国家惠农政策的进一步实施，农民素质的逐步提高，我国大田农业物联网系统必将更加完善，应用将更加广泛，必将有力促进我国农业现代化的早日实现。

参考文献

[1]黄松飞.山东寿光的物联网样板.通信世界，2009年第46期.

[2]孔晓波.物联网概念和演进路径.电信工程技术与标准化，2009年第12期.

[3]管继刚.物联网技术在智能农业中的应用.通信管理与技术，2010年第03期.

农业系统 第4篇

我国是世界上的农业大国, 农业经济占国民生产总值的重要部分, 农业现代化建设是我国农业经济快速和稳步发展的基础。把计算机辅助技术应用到农业机械生产中, 可以加快农业现代化建设, 保证我国农业生产实现自动化, 保证我国农业现代化建设的快速发展[1,2,3]。计算机辅助技术在我国农业自动化生产中发挥着重要的作用, 是我国农业生产的重要技术。计算机辅助技术应用于农业生产中, 可以提高农业生产效率, 提高农产品的质量, 而且还可以打破农业生产受环境和地域的限制, 缩短农产品生产周期, 提升我国农业机械生产在国际上的竞争力, 也是加快我国国民经济发展的一项重要技术。

2 计算机辅助技术在农业机械生产中应用的意义及存在问题

2.1 计算机辅助技术在农业机械生产中应用的意义

传统的农业机械研究, 是通过平面图纸把农业产品的平面视图的模型表示出来, 对平面图纸进行校对和修改, 最后转变为二维物体, 通过二维CAD辅助设计可以减少工作量, 但是不能表达出三维图形的理想效果, 只是把平面图纸的视图转变为计算机屏幕上的视图, 在图形的设计上和传统的平面图纸没有太大区别, 而且在产品生产出来之后会出现许多后续的问题, 产品的设计周期和时间太长, 设计出来的产品与理想的效果相差太远。在现代农业机械生产的设计中, 采用3DMAX技术对农业产品的外观进行三维设计, 通过产品外观的数据, 对产品进行模型设计, 在确定产品外观的参数和数据后, 就可以对产品进行局部修改, 把设计好的产品信息发送给工厂进行加工。3DMAX技术在农业生产中的应用是一次技术的革命。

2.2 计算机辅助技术在农业机械生产中应用存在的问题

农业机械自身的特点决定了对农业机械进行研制时会有很大的难度, 农业机械研究自身的特殊性太强, 综合计算量太大, 通过人工计算是很难完成的。而传统的农业机械研究大多是理论的分析和研究, 计算精确度不足, 这样造成农业机械生产比较落后。为了使我国的农业机械设计和研究可以和世界先进国家的机械制造业持平, 在我国农业机械研究中引入了计算机辅助设计CAD技术, 提高企业农业机械生产水平, 实现农业信息化生产。计算机辅助设计CAD软件的功能非常强大, 但是企业在农业机械生产中对CAD软件的强大功能的使用比较少, 只有少数的几家大型企业对技术人员进行计算机辅助CAD技术和软件的培训, 提高技术人员的CAD技术能力。而且目前在市场上购买的计算机辅助设计CAD软件在功能上存在不足, 不能对软件进行很好的应用。计算机辅助设计的软件非常多, 而且软件在使用时功能都不相同, 即使是相同的软件在软件的应用性和功能性方面也不相同。因此, 对计算机辅助设计软件的优秀功能进行整合, 对软件进行合理的开发和利用, 有利于提高产品的设计和生产效率。

3 农业机械计算机辅助设计系统设计

3.1 农业机械计算机辅助设计系统设计分析

传统农业机械设计方式不能满足现代信息化农业生产的需要, 计算机辅助系统的设计可以弥补传统设计方式的不足, 农业机械设计方面可以按照现代机械设计的模式进行设计和研究。计算机辅助设计系统是建立一套具有独立功能的工作软件, 包括虚拟装配和动力学分析等功能, 计算机辅助系统主要是对系统的实用性、可操作性和对数据兼容进行设计。计算机辅助设计系统的界面设计合理, 按照用户的需求进行设计, 用户操作比较简单。计算机辅助设计软件可以在系统中把建模软件中的文件导入进来, 具有校核机械部件装配工艺的功能, 可以对机械部件实现虚拟安装等。

3.2 农业机械计算机辅助设计系统体系设计

计算机辅助设计系统体系结构的建立, 要以系统的内容和组织结构作为设计依据, 系统的体系结构如图1所示, 软件设计流程如图2所示。

从图2可以看出, 系统软件的工作流程为机械实物通过Auto CAD图纸的制作出来后, 交给3DMAX实体进行建模处理, 形成三维图像, 然后通过插件生产.X文件, 进行机械的虚拟装配, 应用运动学和动力学进行分析, 并对装配的虚拟单位进行重新校验和错误修改等操作, 产品成型后结束软件操作, 如果发现问题, 那么重新进行虚拟装配, 进行运动学和动力学分析, 再次进行校验和错误修改, 最后结束操作。

4 计算机辅助系统设计中关键技术的应用

4.1 计算机辅助设计系统中Direct X技术的应用

Direct X为操作系统的应用程序提供接口功能, 在3D图形成像方面可以进行效果加强, 降低设置硬件的复杂度, 应用程序的使用首先要通过Direct X接口, Direct X通过驱动程序接口连接计算机硬件, 完成应用程序的调用。Direct X的作用如图3所示。程序员通过Direct X与硬件自身处理的数据结构结合进行工作, 不需要对设备的代码进行编写, 程序员设计的软件以最佳的方式进行运行。在计算机辅助设计的三维图形的设计中可以应用Direct X技术, 尤其在农业机械模型的虚拟造型设计中, 在3D仿真造型的应用中, Direct X技术发挥着重要的作用。Direct X中具有一个独特的功能就是Direct X3DRM, Direct X3DRM可以建立独立的编辑器, 可以调入其他软件建立的实体模型, 可以在选定的场景中控制结构模型的视角位置。

4.2 计算机辅助设计系统中XML技术的应用

XML语言作为一种简单的标记语言, 开发者在应用中可以对XML标记进行扩展。XML语言可以在多种不同的平台上使用, 可以在不同的计算机环境下使用。XML语言具有自己描述的特点, XML语言具有国际标准化, 在不同的计算机系统之间可以完成信息的交换。XML语言的数据存储模式不受任何的限制, 可以在客户端分布大量的运行负荷, 这样服务器端的工作量就减少了。面对用户的需要, 可以把同一种数据以不同的形式展示给用户, XML语言是行业内的信息标准化的标准。在计算机辅助系统设计中XML语言也已完成数据交换功能, XML语言可以描述数据的结构和数据的组织内容。XML数据管理模式的应用, 可以对部件进行分组管理, 满足计算机辅助设计系统开发的需要。

5 结语

随着农业现代化的发展, 计算机辅助技术在农业机械化生产中发挥着重要的作用, 在农业机械研发过程中计算机辅助设计的软件具有很大的发展潜力。计算机辅助技术在农业信息化建设中的应用, 是农业现代化发展的一个必然趋势, 基于农业生产的农业机械计算机辅助系统研究具有一定的应用价值。

参考文献

[1]袁钊和, 陈巧敏, 杨新春.论我国水稻抛秧、插秧、直播机械化技术的发展[J].农业机械学报, 1998 (3) :181-183.

[2]陈恒高, 田金和, 宋来田, 等.机械手式水稻抛秧机的研究[J].黑龙江八一农垦大学学报, 199 (61) :70-76.

农业系统访谈拟定稿 第5篇

（2011年9月15日）

主持人：朋友们，大家好！这里是盐津县党建网创先争优活动访谈栏目。今天非常有幸请到县农业局党组书记何易同志来我们访谈室。何书记，您好！

何 易：主持人好！大家好！

一

主持人：何书记，自今年四月以来，各级基层党组织和党员干部坚持以“学先进、见行动”为主题，在深入开展创先争优活动中广泛开展了“远学杨善洲、近学黄德府”活动和“党员进农 家，干部下基层”活动。农业局作为一个大局，请你谈谈是怎样思考落实好这两项活动的。

何 易：杨善洲一辈子忠于党的事业，一辈子全心全意为群众谋利益；黄德府心系群众，不计名利、不计报酬，把群众的事当作自己的事来办。这两位老前辈用满腔热情和执著追求实践了入党誓词，为广大党员干部树立了楷模。农业局的工作直接服务于广大群众，一定程度上代表着党和政府在人民群众中的形象。因此，我们要把他们作为“镜子”，经常对照检查，切实增强服务意识，大力转变工作作风，紧紧围绕农业增效、农民增收，坚 1

持从小事做起，从做好本职工作做起，扎实抓好农业实用技术的推广应用。开展“党员进农家，干部下基层”活动，目的就是要把“远学杨善洲〃近学黄德府”具体化、实践化，核心的问题就是做好为民服务工作。作为农业工作者，就是要突出“为民服务”这个重点，把“群众欢迎、社会赞誉、政府信任、群众满意”贯穿于工作的全过程。

二

主持人：何书记说得很好。那么，请您再跟我们谈谈你们是怎样做的呢？

何 易：我们的做法是，紧扣“发展农业、建设农村、服务农民”主题，大力加强“四抓四落实”工作。“四抓”，就是抓学习培训，着力打造一支熟知国家政策法规、熟练掌握农业科学实用技术的干部队伍；抓制度建设，着力打造一支纪律严明、作风扎实的干部队伍；抓思想教育，着力打造一支淡泊名利、甘于奉献的干部队伍；抓组织建设，着力打造一支组织观念强，党性意识浓的党员队伍。“四落实”，一是落实好每一个惠农、强农项目。如农技中心结合实施农技推广示范县项目，在全县建立了10个示范基地和选定了1000名科技示范户，并实行帮扶联系挂钩责任制，做到“科技人员直接到户、良种良法直接到田、技术要领直接到人”。二是落实好“支部生活田间过”活动。结合“党员进农家，干部下基层”活动的开展，农业部门各支部坚持将支部

生活搬到田间地块、农家小院，让党员干部深入第一线和广大群众同吃同住同劳动，加强科技生产指导服务和帮助抗旱救灾，并将科技推广、服务农民等情况纳入创先争优评星活动的重要考核内容。三是落实好特色支部创建活动。即根据各支部的工作性质进行分类指导、特色打造、示范带动。如农机监理站着力创建“服务型党支部”，重点开展好“四亮四评”活动，努力做到“受理零推诿、服务零距离、办件零积压、结果零差错”；机关着力创建“学习型党支部”，认真开展以“每天一小时自学、每周一次集中学习、每月写一篇民情日记、每季度读一本好书、每年写一篇调研文章”为主要内容的“五个一”活动；渔政大队着力创建“和谐型党支部”，认真开展“顾大局、讲团结、促工作”活动；畜牧站着力创建“创新型党支部”，紧紧围绕“党性强、勤学习、善创新、有活力”开展活动。四是落实好党建示范点创建和结对帮带工作。分别制定实施方案，按标准认真开展市级示范点的创建工作，按市、县委相关要求认真开展与农村党组织的结对帮扶工作。

三

主持人：创先争优，最终要落实到推动科学发展上。狠抓“三农稳县”是我们县的重要发展战略之一。何书记，您认为我们的农业工作还将进一步做好哪些方面的工作呢？

设施农业中智能灌溉系统的研究 第6篇

关键词：智能控制；灌溉；信号采集

中图分类号：S277.9 文献标识码：A文章编号：1674-0432（2012）-10-0229-1

0 引言

我国人口的急剧增长，工农业生产水平的不断发展，水资源的短缺随之日益严重。当前，我国农业用水的利用普遍率较低，渠道灌溉区只有30%～40%，机井灌溉区也只有60%，与当前一些发达国家有很大差距。因此，缓解水资源紧缺的当务之急就是解决农业灌溉用水的问题。

本文就是以设施农业中实现智能灌溉为目的，设计了一款基于单片机智能灌溉控制系统，具有定时或即时采集传感器数据、实时显示检测数据、实时上传检测数据，并根据发回的数据制定合理灌溉策略的功能。研究内容主要有传感器数据采集、数据传输及分析、灌溉实际控制、大容量存储和USB主从通讯技术几个方面。

1 系统总体设计

1.1 智能灌溉系统原理

系统工作时，首先通过传感器采集待灌溉区域土壤中的温度、湿度、光照强度等实际信号，经A/D转换模块转换成数字信号，并将此信号输入到单片机，单片机中预设参考值，转换后的数字信号与之相比较，得出控制参量，单片机将控制信号传给变频器，变频器根据湿度值调节电动机的转速，从而电动机带动水泵抽水，若需要灌溉时，电磁阀开启，通过管道输水，喷头自动旋转，实现自动灌溉。经检测后，须停止灌溉，单片机发出指令，电磁阀自动关闭。为了避免离水源距离较远的喷头压力不足的问题，在电磁阀的一侧安装一块压力表，从而保证所有喷头的水压均能满足预定的喷射程。系统总体框图如图1所示。

1.2 实施灌溉的系统结构

智能灌溉系统结构由负责发出和接收各种运行程序指令的可编程控制器，通过传感器采集土壤里的湿度信号、温度信号和光照信号，判断是否需要灌溉的传感器、A/D转换模块、通过改变电动机的转速调节喷灌流量，达到节水的目的的变频器、电动机、水泵、电磁阀、喷头以及灌溉系统输送水的管网组成。实施灌溉系统控制图及终端控制流程如图2、图3所示。

2 系统硬件设计

2.1 主控模块设计

系统主控模块以单片机（MCU）为核心，温度、湿度及光照传感器采集的数据通过单片机计算处理后进行控制，起到对外界拟定区域进行理想灌溉的目的，同时单片机具有显示及强制报警功能。系统主控模块框图如图4所示。

2.2 系统总体电路设计

系统电路包括数据采集模块、A/D转换模块、显示模块、电磁阀控制模块及报警模块组成。其中数据采集模块包括：湿度采集选择MP-508B土壤水分传感器（FDR），温度采集选择DS18B20数字温度传感器，光照强度采集选择HA2003 光照传感器；A/D转换模块采用的是TLC2543A/D转换；显示模块采用LED-12864点阵液晶模块；电磁阀控制电路主要由NPN共集-共射复合管及继电器组成，当单片机P2.6给出高电平，复合管导通，继电器接通，将开关吸合，电磁阀接通开始放水。

3 结论

基于溫度、土壤湿度与光照强度等多因子的自动喷灌控制系统，由以AT89C51为核心的控制电路、传感器电路和执行器件及机构组成，硬件电路采用成熟的电路设计，电路稳定，抗干扰力强。系统具有定时、循环等控制的功能，灵活性强，用户可根据需要方便快速地组建智能灌溉系统。本系统可适用于各种大小、形状区域的自动灌溉，并且系统容量越大，平均投资成本愈低，生产效率也越高。因此，该系统为集高性价比较、强灵活性、广适用性于一身的智能灌溉系统。

参考文献

[1] 于振良，刘淑艳，滕云.设施农业节水灌溉技术现状与进展.吉林蔬菜，2008年卷06期：90-92.

[2] 罗金耀，李少龙.我国设施农业节水灌溉理论与技术研究进展.节水灌溉，2003年卷03期：11-13.

农业用地土壤监控系统研究 第7篇

一、物联网技术应用于我国农业

进入21世纪以来, 随着以传感技术为代表的智能识别技术快速发展、移动通信网的扩容和多种智能终端设备的迅速普及, 物联网 (IOT) 技术在现代农业中的应用逐步拓宽。现代农业生产管理涉及土壤信息采集、智能信息处理、农业信息库、专家系统、智能农机设备、市场分析等多个方面, 涵盖了生物、信息、机械、经济等多个领域, 呈现出多学科交叉的特点。

国外对农业物联网和土壤环境监控的研究较早, 以欧美为代表的发达国家, 在信息技术和大规模农业生产方面积累颇多, 目前他们在农业信息网络建设、农业信息技术开发、农业信息资源利用等方面, 利用“5S”技术 (GPS、RS、GIS、ES、DSS) 、环境监测系统、气象和病虫害监测预警系统等, 对农作物生产进行精细化管理和调控, 节约了人力资源, 优化了种植水平, 取得了较大成就。

我国农业存在耕地高度分散、生产规模小、时空变异大、量化和规模化程度差、稳定性和可控程度低等问题, 另外由于广大农民知识水平较低, 过于复杂的农业信息化设备难以得到推广应用。农业物联网的研究带动了土壤环境监控系统的发展, 不仅能给农业生产带来科学管理和高效益, 也为农业信息化提供了可靠的硬件基础, 其快速发展将为中国农业与世界同步提供发展平台, 也将对传统农业产业升级起到巨大的推进作用。

二、土壤监控系统需求分析

土壤环境涉及到害虫分布密度、空气温度、空气湿度、光照强度、风速风向、降雨量、土壤湿度、土壤温度、各项有机质、微量元素和农作物生长形态等多种相关参数。土壤环境对于农作物的生长发育具有重要影响, 对土壤环境实施全方位实时监控, 及时调整相关参数, 可以有力促进农业增产增收。

现有土壤监控网络大多存在网络建设成本高、公共网络接入速率低、操作复杂、网络覆盖范围小、信息难以共享等不足, 一定程度上影响到土壤环境监控网络在现代农业生产中的普及推广。基于农业物联网架构的土壤环境监控系统可以达到低成本、低功耗、大区域、多参数、多地点、高接入速率等要求, 并实现空气温度、湿度、土壤湿度、光照强度及水环境PH值和农作物生长形态的多参数实时在线监控。

实现土壤环境监控可以在农业生产现场设置多个参数感知节点, 准确感知土壤环境信息和作物信息, 通过标准化的传感网络汇集到网关。在多地布设土壤环境监控点, 即可实现省级乃至全国范围的土壤情况信息共享, 也可以将数据存储在服务器, 用作农业基础数据库, 指导农业生产, 有利于防治各类病虫害和气候环境灾害, 达到提高农产品产量和品质的目的。

三、土壤监控系统整体设计

(一) 系统架构设计。

土壤监控系统支持GPRS组网与3G移动通信网、TCP/IP网络的连接, 通过GPRS进行无线数据的传输。GPRS是在现有GSM网络上开通的一种新型的数据传输技术, 采用分组交换方式, 提高了无线信道和核心网络的使用效率。在土地上安置基于无线传感网络的感知节点, 利用节点的数据采集模块获取数据参数, 即土壤湿度、土壤酸碱度、光照度等。采用异构数据存储土壤数据, 提高存储能力和使用效率。采用ARM9微处理器平台的嵌入式协调器网关, 内嵌Web服务器, 支持远程客户对协调器网关的访问控制。

农业用地土壤智能监控系统将无线传感器网络与因特网、3G网络有机融合, 系统架构可分为三层分:感知层、网络构建层和应用层。感知层由若干感知节点组成, 搭载多参数传感阵列以获取田间信息, 负责土壤监控数据的采集, 可以在多点分别设置感知节点, 保证数据采集的有效性;网络构建层设备即协调器网关, 包含了Zig Bee协调器模块、3G模块和以太网模块, 主要负责系统的无线数据通讯, 可以实时数据传输;应用层的农业环境监控中心由SQL数据库和Web服务器构成, 负责数据存储和信息发布, 并可根据实时和存储的数据查看土壤情况、绘制土壤情况波形图, 提供智能土壤分析功能, 为科学农业管理提供决策依据。

(二) 系统工作流程。

土壤监控系统的具体工作流程首先由土地中布置的众多感知节点将采集到的土壤状态数据汇聚到协调器网关, 协调器网关负责将数据转发给远程农业环境监控中心进行存储。农业环境监控中心服务器可以根据历史数据或曲线形式显示土壤环境变化过程, 并根据数据提供智能分析, 农户可以通过智能手机、PC或其他智能终端访问查询环境参数, 根据土壤环境变化进行合理的农业操作, 也可以对感知节点和协调器网关进行控制管理操作。

四、土壤监控系统功能设计

(一) 功能设计考虑因素。

土壤监控系统应该能够实现多地点、多参数的监测功能。多地点是指感知节点可以被布置到多个需要监测的区域, 并能统一协调进行同步数据采集。多参数是指单一节点要能够同时获取多个环境参数, 将多种传感器布置在同一节点上, 以充分了解农业现场信息。同时要能满足农业专家、农业技术人员、普通农民能随时随地的访问信息, 以科学决策、指导、实施农业生产。考虑到我国从业农民主体上文化程度不高, 应当尽量降低用户使用“门槛”。从系统在农业田间安装、管理和维护, 到农户使用, 每个环节都应简单易用, 以提高农民使用的积极性。系统设计要尽量低成本、高效率, 成本是限制农业土壤监控系统普及推广的重要因素。高效的数据处理能力、工作的稳定性是系统得到广泛应用的前提。

(二) 功能模块设计。

基于GPRS平台的无线监控系统由监控中心和监控终端两部分组成。监控中心是PC机与数据通信模块的组合, 数据通信模块包括控制模块和GPRS无线模块;监控终端是数据通信模块与受控设备的组合。其中, 监控中心的PC机及数据通信模块完成控制参数和查询命令的设置与发送以及响应监控终端的请求, 监控终端的GSM/GPRS调制解调器接收控制参数和查询命令并传送给受控设备, 同时将所接收到的受控设备的应答数据或操作受控设备的操作结果及状态信息回送给监控中心, 监控中心的数据中心存储监控终端发来的信息, 以备操作维护人员的查询, 对监控终端进行及时有效的操作, 使监控终端正常运行。

根据对系统结构的分析, 可将系统分为以下几个功能模块: (1) 节点的数据采集模块:需检测的土壤通过相关传感器, 获取数据参数, 即土壤湿度、土壤酸碱度、光照度等; (2) 基于GPRS的无线传输控制系统:基于GSM/GPRS网络的远程无线监控系统利用其双向传输的特点, 可方便地实现对于需要在田地上监测、操作和维护设备的远程控制和信息采集, 实现对系统设备实行遥信、遥测和遥控; (3) 监控中心模块:服务器端的监控中心可以实时查看、分析从节点上传的土壤监控数据, 并对监控数据进行存储。可以根据数据绘制动态数据图形, 并提供智能数据分析, 为用户农业操作提供参考。农户可以通过PC或智能手机登智能终端设备实时查看土壤监控数据。

五、结论

土壤监控系统的研究应用于农业中, 实现了远距离土壤湿度、土壤酸碱度、光照度测量等功能, 可以快速对某区域的土壤进行测量, 并实时绘出浓度分布曲线以及其随时间改变的规律, 从而为灌溉、施肥等农业操作提供数据参考, 具有重大的社会意义和经济价值。对于促进我国物联网技术和农业经济快速发展有着深远影响, 其市场前景也十分广阔。

参考文献

[1]樊志平, 洪添胜.柑橘园土壤墒情远程监控系统设计与实现[J].农业工程学报, 2010.26.

[2]吴东丽, 梁海河.中国自动土壤水分观测网运行监控系统建设[J].气象科技, 2014.42.

农业系统工程若干问题探讨 第8篇

农业是指利用动植物等生物的生长发育规律,通过人工培育来获得各种涉农产品的各部门。它是由动植物及其生存环境和人类社会构成的复杂系统。其生产的对象是动植物,存在的基础是生态系统。在整个农业系统中,动植物、动植物及其所处环境( 光、温、水、土、气) 之间彼此交换着物质和能量,既互惠互利又彼此掣肘。同时,人类的生产实践活动和科学实验也常常影响这个系统,因为人们为了达到提高农业系统生产力的目的,会不断地努力去控制和改造它。然而,由于农业生产的各项活动( 诸如,产、收、贮、加、运、销等) 又与其所处的人类社会中的各种因素有着千丝万缕的联系。因此,农业生产必须要遵照国家的规划和社会经济发展的原则,并要受市场机制的调节。农业系统工程的目的就是通过研究上述复杂系统的各组成部分及其要素之间的关系,从中找出其本质所在,以便人们采取最佳的生产措施,使农业的发展能遵循人类社会发展的要求。

农业系统工程是把系统工程的原理和方法应用于农业生产、农业科学研究和农业管理中的一门科学,是系统工程与农业科学技术及农业经济相互结合的一门综合边缘学科[1,2,3]。农业系统工程着眼于农业战略研究。它从全局出发,通过定性分析和定量分析两者相结合,对整个农业生产系统进行诊断、分析和评价,从而有效地对其进行控制和调整,以期用最少的投入和最大限度地利用各种农业资源来获取最佳的综合效益[4]。

1 农业系统工程的发展史

农业系统工程以系统科学为基础,萌芽于20世纪30年代,创立和发展于20世纪50年代[1]。20世纪50年代初期,美国的海地教授就开始应用农业生产函数和线性规划模型研究美国的农业布局、不同区域各类农业生产资料的最佳投放量、多种生产要素的合理配置和最优 的农业产 业结构,并取得了 大量的数据[5]。20世纪70年代,美国应用系统工程设计出描述棉铃虫种群动态的模拟模型和计算机程序。这样,既能了解一些在田间无法进行试验的情况,又为选择最佳防治方案提供了定量的科学依据[6]。1975年,美国学者开始在渔业研究方面运用系统工程方法。他们通过应用系统工程方法和技术,对水域生态系统进行了综合分析,并结合华盛顿湖实地考察,对水质不同区域的异种生态类型鱼类的呼吸率、生长率、死亡率和湖区水生环境进行了模拟,并提出了控制湖水水质变化的最佳措施[1]。目前,世界各国科学家对农业系统的种植业、畜禽养殖、农机具配套、农业资源与管理、农业规划与预测、自然资源利用、农业结构,以及农业生态环境等问题进行了研究,并提出一系列的模拟模型。

中国农业系统工程的研究与应用,与国外相比,大约晚了20年的时间。虽然国内对农业系统工程的研究起步较晚,但由于研究与应用方法得当,因而发展迅速,并取得了可喜的成就。在国家级方面,农业系统工程,已用于全国粮食预测、种植业结构优化及农林牧副渔投入产出平衡等[7,8,9]; 自然经济区域级有黄淮海平原农业资源时空开发配置模型[10]。省级有山西省的省、地、县三级模型套接,山东省的农、林、牧、副、渔优化模型[11,12,13]。1985年,山东省在完成90个县农业区划的基础上,已有16个县转向于农业系统工程的应用[14]。1984年下半年,安徽省用农业系统工程的方法编制肥西县综合规划模型。到1987年6月底,全国省、地、县三级把系统工程原理和方法用于区域经济发展规划的单位共有397个,其中用于县级规划的有345个[15]。现在,我国的农业系统工程应用,不再是单纯地局限于综合发展规划方面,还应用于林业、畜牧业、农业机械化配置及水资源规划、土地资源规划、土壤 修复和某 些农作物 的栽培技 术中[16,17,18,19,20,21,22]。

2 农业系统工程的内涵

农业系统工程是通过运用系统工程的方法和技术,研究农业资源的最佳配置和农业系统功能合理运转的一门综合的实用性学科。它既是国民经济系统的组成部分,又隶属于生态系统。农业系统工程主要包括农业资源、外部能源和资金的投入,与农相关的生命物质和能量的转化,农业信息的传播和反馈,农产品的输入、输出及加工等。它运用系统工程的方法和技术对现代农业中出现的一切问题进行定量和定性的分析,为人们选择最好的农业发展模式提供科学化的理论依据[3]。农业系统工程又是一门交叉科学,它渗透到所有与农相关的生产、经营、管理、经济和科学技术中。在现代农业的组织和管理中,应用系统工程能使人们在创造自己所需要的高效、生态的农业过程中,找到最好的农业发展途径,取得最佳的系统发展效果。同时,农业系统工程还是一门软科学,它包罗万象,除以运筹学为理论基础外,还广泛涉及最优化方法、概率论与数理统计、时间序列分析、多元统计分析、抽样调查、试验设计、信息论、决策论、控制论、可靠性理论、微电子技术、通信系统,以及农业生态学、经济学、管理学、市场营销学、社会学和心理学等多种学科[23,24,25,26,27,28],其目的主要是寻找最好的决策、最优的模型、最佳的方案,以解决农业发展过程中所面临的问题。

3 农业系统工程的主要特点

1) 复杂性[7]。复杂性是指构成农业系统的各要素间的结合关系复杂。系统不仅有大小,而且具有一定的层次。一个农场可以构成一个农业系统,一个国家的农业也可以说是一个农业系统。但这并不等于任何一个事物和过程的简单组合都可以构成一个系统,组成系统的各要素间及组成复杂系统的各子系统间,必须要共同作用、相互依存。

2) 开放性。在农业生产过程中,动植物的成长直接受到其所处环境( 光、温、水、土、气等) 、品种、能源、人工和机械投入等许多条件的影响和干预; 农业系统时刻都在与自然和社会环境交换物质、能量和信息。

3) 动态性。在农业系统中,作物生长、群落演变、生物繁衍及生存环境的不断变化,使之俨然成为一个有鲜活生命的有机系统,而科技进步、生产力发展、市场调控及产业结构调整等使农业系统处于一种动态变化中。

4) 多目标性[3]。农业生产必须要兼顾社会、经济、生态3方面的综合效益; 对农业系统进行分析研究时,需要综合考虑经济、社会和生态3个方面,而不是单纯的把它们割裂开来。

5) 平台性。新农业系统的设计,是原有系统的升华,即对老系统进行调整和改造,从而寻找出最佳方案; 而不是否定原来的一切,从新开始。

6) 整体性。农业系统是在农业生产过程中具有某种特定功能的整体。农业系统的功能必须符合人们的利益要求,即农业系统整体能够实现某种目的。因此,农业系统的任何组分或要素都要从整体出发,以帮助整体求得最优化效果; 离开了整体性,各要素的在整体中 的功能便 不复存在,也就不能 构成系统[23]。

7) 关联性[29]。农业系统内部,各组份或要素之间彼此关联,既相互促进又相互矛盾,且这种关系具有时效性和阶段性,并可用具体的形式( 定型化描述、定量化数据) 加以表示。

8) 时序性。农业生产系统的时序性表现为: 在农业生产的过程中,农业系统内各要素或各组份在时空上错落有序,各部门或各环节在生产上具有一定的步骤。这犹如农作物的生长,须经历“生长 - 发育 - 成熟”这样一个过程,每一个过程都与其前后彼此依赖、环环相扣。在农业生产过程中每项生产既可以看成是某一生产过程的深化,又可以看成是另一生产过程的基石。因此,后一个生产或环节的实施是基于完成前一个生产或环节的前提下进行的[24]。

9) 最优性。在对各涉农经济发展形势进行预测时,通过各种可控措施,在兼顾社会、经济和生态效益的前提下,尽可能地建立起多种系统优化方案,然后,对各种方案进行反复研究和比较,权衡各种方案的优劣,选择出适合农业生产的最佳方案。以确保整个农业系统在人们的控制下,实现最佳运行,取得最好的社会、经济和生态效益。

10) 实践性。农业系统工程要紧密结合农业生产的实际,经受实践的检验。实践是检验真理的唯一标准。新中国几十年来农业生产的经验告诉人们,要完成新时期的总任务、总目标,需要在吃透本地区自然资源优势的基础上进行宏观决策,才能获得一个比较符合客观实际的科学的决策思想[25]。

11) 综合性[29]。农业系统工程涉猎与农业生产有关的诸多学科和因素,因此在处理农业系统面临的问题时,必须综合考虑各个因素,强调多学科之间的协作。

4 农业系统工程学科方法

农业系统工程的理论基础主要是系统论、控制论和信息论; 解决问题的工具主要是数学,尤其是运筹学、统计学、最优化方法等; 技术支撑是微电子技术。目前,在农业系统工程中,解决问题的常用方法有以下几种:

1) 模型法。一般情况下,农业系统都具有较大规模,且其形式极为复杂。因此,建立和实现农业系统具有相同性质和功能的模型( Model ) ,运用其来分析研究现实农业系统,进而明确各部分系统的功能,是农业系统工程中采用的一个重要方法[26]。常用的模型有物理模型、数学模型、计算机模拟、图解模型、框架模型和结构模型等。其中,应用最广泛的是数学模型,如线性规划模型、生产函数模型、投入产出模型、线性回归模型、Logistic回归分析模型、主成分分析模式、因子分析模型,以及相关分析模型等。

2) 系统诊断。即采用定性化与定量化的分析工具,对从农业生产过程中获取的数据、信息和资料进行分析研究,全面探讨现有农业系统的运行机理,从中找出影响农业系统运转的主要因素并加以控制和调整,旨在改善、提高农业系统的运转功能。

3) 系统预测。即利用对已有的数据、资料进行分析研究所得的结果,对未来农业系统的走向做出合理的预测。常用的方法有回归分析法、时间序列法、数据包络分析、模糊综合分析、Maquist指数法及Topsis法等。

4) 决策论[3]。所谓决策论,就是指运用模型去综合评价实施的各种策略对系统的运行和状态产生的影响,以选取综合效益最优的策略。农业生产决策支持系统是指以农业区域经济为研究对象,以农业可持续发展为目标,综合运用微电子技术、管理科学、农学、生态学、统计学、信息论、系统工程和运筹学等多种科学知识,针对农业生产过程中的非结构或半结构化决策问题,通过提供自然和社会环境的先验信息、协助明确问题、模拟计算和列举可能方案等多种方式,为农业生产的管理者作出正确决策提供帮助的计算机管理软件系统[27]。

5 农业系统工程的应用

农业系统工程是系统工程技术转化为农业现实生产力的具体体现,其通过运用现代的科技、规划、建设、生产和管理手段将生物科技、农业措施、农业生产、农业经营和农业管理结为一体,推动农业的快速发展。它通过建立最优化的农业发展模式使农业资源得到充分利用,从而提高了农业资源的利用效率,使农业经济效益、生态效益和农产品质量得到提高,以增强农产品市场的竞争力。它通过采用现代科学化的经营和管理手段,为农作物生长提供适宜的环境,保持农业可持续发展,促进农业向现代化进一步迈进[28]。农业系统工程常被用于以下几个方面:

1) 用于研究一个农场、地区、国家,甚至全世界的农业发展规划和农业政策问题。如水、土和空间资源的最佳分配,农业机械的最佳配备,解决世界粮食问题的优化方案等[30,31,32,33]。

2) 预测农业生产的前景,研究改进农业的经营管理。通过运用现代电子和通讯设备,建立现代农业综合信息服务平台,获取、分析和处理农业数据与信息,实现农业信息管理、共享和交换的电子化,以及农业系统预测和决策的智能化[34]。如用草地农业系统工程开发南方草地资源发展精准养殖业,农业旱灾预测及其风险管理等[35,36]。

3) 研究在不同农业发展模式中,动、植物生长发育的情况,从而挑选出最适合本区域的农业生产模式。如研究不同复种方式对红壤旱地产生的经济和生态效益[37]。

4) 确定农业工程设施的最佳设计方案,目的是以最少的资源投入创造高效、高产和优质的农产品,实现农业集约、高效及可持续发展。如应用系统工程原理确定低碳生态能源经济循环农业典型模式及配套技术、畜禽粪便污染的控制模拟及防空对策和设施农业等[38,39,40,41]。

6 农业系统工程实施措施

在中国,农业是国民经济的基础,是关于国计民生的大事。要大力发展现代农业,必须以现代系统科学为指导,将传统农业与现代科术相结合,把它变成一个集传统农业、技术加工、产业新型和优化人类生存环境的现代化大农业[42,43]。首先,根据农村体制改革所导致的农业系统范畴内的变化,增加对现代农业发展的宏观调查,加强对现代农业发展的微观管理。尤其是在农村实行政社分开后,就更加要求各级政府部门不仅要加强对农业的宏观调控,还要加强对农村涉农企业的微观管理; 加强对农民在涉农生产和经营过程中的指导、规划和监督,促进农业生产遵照整个农业系统的要求,朝着良性循环的方向发展。其次,要根据农业发展的需要,调整和确立农业系统工程所要取得的目标。现代农业的发展目标不再像过去那样,片面追求粮食高产; 而是以提高农民人均净产值,增加农民收入水平为目标。这就需要应用农业系统工程,来评价有利于提高人均净产值的各个要素。这既要考虑农产品的产量和农民收入,又要考虑与农相关的其它各行业的生产和收入情况。同时,还要考虑人力资源、机械动力、外部能源投入等因素,建立起一套能够反映提高人均净产值的农业系统工程技术,使系统目标以及实现这个目标的方案和措施达到最优化。最后,政府需加大扶持力度。政府应根据农业系统工程技术的特点,加强扶持措施: 一是建设一批按新机制运行且能很好地促进现代农业发展的工程技术中心; 二是给予资金保障,即每年在科技计划项目的立项上向其作适当倾斜; 三是要加大农业系统工程技术集成、中试、示范基地建设,加速农业系统工程技术成果向现实生产力的转化; 四是要加大农业系统工程科技高端人才的培养力度[44]。

摘要：农业系统工程是指在与农相关的生产、经营和管理中运用系统工程的理论和方法,目的是为农业及其相关产业的经营和管理制定计划、实施规划及选择最优方案。全面了解农业系统工程,有助于人们合理地解决农业生产过程中面临的问题。为此,首先对农业系统工程的概念进行了界定;其次,扼要叙述了农业系统工程的发展过程;再次,通过对现有资料的分析总结,得出农业系统工程具有复杂性、整体性、实践性、最优性、动态性和多目标性等特点,其常用的方法有模型法、系统诊断、系统预测和决策论等;最后,归纳出农业系统工程用来解决农业生产过程中的优化、设计、设施和预测等问题的实施措施。

农业生态系统的耗散结构特征探析 第9篇

1 农业生态系统的开放性

系统可以分为三类:孤立系统、封闭系统、开放系统。孤立系统是指与环境交换的物质和能量很少,它会自发趋于无序的平衡态;封闭系统指与环境仅有能量交换的系统;开放系统是指与外界环境既进行物质交换、又进行能量和信息交换的系统[3]。农业生态系统与外界存在能量交换、物质交换、信息交换和价值转换,是一种典型的开放系统。由于社会经济条件和科学技术水平直接影响着农业生态系统的输入、输出水平,因此,农业的现代化程度越高,系统的开放程度也越高。

为了满足日益增长的人类社会需要,农业生态系统必须向系统外输出大量的农畜产品,使大量的营养元素离开系统;为了维持农业生态系统的养分平衡,同时也为了提高农业生态系统的生产力,除了要依靠太阳辐射能外,还必须从外界投入大量的人工辅助能,如农药、化肥、生长调节剂、机械、电力和劳畜力等,使农业生态系统表现出能量输入较多、输出也较多的特点。从2007-2008年对湘中地区12种稻田种植制度的能量分析结果可以看出,农业生态系统的能量输入和输出都很大。在能量分析领域,关于系统开放性的度量,除纯机械系统可以度量系统的总含能,从而可以分析系统的能量输入与输出在总含能中所占的比例以外,生态系统的开放性度量目前尚无明确的度量方法。考虑湘中地区的年平均太阳辐射量为431686.95108J/hm2,这部分能量输入除了少量(2%-4%)进入植物体内转化为化学潜能以外,大部分用于维持系统的光、热环境,并最终以热能的方式输出到系统外(表1)。因此,如果考虑太阳光能的输入和热能耗散,则表征系统开放性的数据指标将会更大。

(单位:106J/hm2)

能量交换和物质交换是相辅相成的,能量交换是物质交换的驱动力,物质交换是能量交换的载体。农业生态系统的物质生产,无论是初级生产还是次级生产,都必须依赖大量的物质投入,来维持系统的生产,从而使人们能够从系统中获取产品。对湘中地区12种稻田种植制度的养分平衡分析结果,这些数据表征了南方稻田生态系统的养分输入、输出的数量指标(表2)。

(单位:kg/hm2)

农业生态系统中的信息交换,除继承了自然生态系统的信息流机制,具有各类物理、化学、营养、行为信息的产生、传播、接受等环节和过程形成的信息网以外,还增加了各种人工信息,包括各种农业技术信息、农业生产资料和农产品的市场信息以及人类对各种自然的认识、把握和应用。因此,农业生态系统所构建的特殊信息系统,使其信息流更加旺盛,信息交换更加频繁,信息网更加庞大复杂。

农业生态系统的价值转换过程,主要是通过资金流来实现的。农业生态系统中的资金流有三种类型:(1)与能流、物流偶联的资金流。如购买生产资料、生活资料和雇请劳动力等物质或能量的输入,伴之会有资金的流出;销售农副产品的物质能量输出过程,伴之而来经济回报常以资金流的方式输入系统。(2)不与能流、物流偶联的资金流,这主要是指经营者与财政、金融部门的资金往来。(3)脱离资金流的能流、物流,这主要体现在经营者通过利用公共资源和自然过程来完成物质生产过程,如野生动植物资源的利用、植物光合作用和生物的新陈代谢等自然过程的利用、利用公共空间排放污染物等。[4]资金流的存在是农业生态系统开放性的最重要的特征之一。没有资金的输出,农业生态系统就丧失了其为社会经济系统服务方面的存在价值;没有资金的输入,农业生态系统就不可能维持其高产、稳产和高效。

开放系统由于能够与周围环境进行物质、能量、信息交换而引进负熵流,可抵消系统自生的结构熵,使系统内部总熵随着时间的推移而逐步减少。因此,系统可以由无序走向有序,由低级走向高级。

2 农业生态系统的非平衡性

农业生态系统的非平衡性,最典型的表现是各类农业生物之间的食性营养关系,植物、草食动物、肉食动物的营养需求各不相同,从而形成了威胁系统结构发生变化的食物营养需求动力。对于远离平衡态的农业生态系统而言,局部的有序是可能的,但必须以其他地方的更大无序为代价。人类的生存和繁衍需要食物和能量,必须以动植物的死亡(熵增)为代价;万物生长靠太阳,动植物的有序又是以太阳核反应的衰竭(熵增)或其他形式的熵增为代价的。

环境条件的非平衡性表现也非常明显:不同地段的土壤条件和水分条件的差异、气候条件的时间节律变化及其随时间和地域的分布特征、地形地貌及生态因子的组合状况等,都使生物生存和繁育受到不同的影响,这种不平衡性使具体现实环境条件下的生物生长发育对生态因子的要求表现不同,必须依赖于人类对自然生态因子的改善或改良的不同措施来满足生物生长发育的需要。

农业生态系统的远离平衡态也表现在生物与环境条件之间关系上,生物长期的自然适应形成了特定的环境条件要求,不同系统内农业生物的组合不同,从而使现实农业生态系统对生物生长发育所依赖的生物环境因子和非生物环境因子各不相同,从而依赖不同的调控手段来实现农业生态系统的高产、优质和高效益。

3 农业生态系统的非线性关系

从哲学的角度讲,线性是一种因果关系,具有确定性;非线性是相互影响或互为因果,具有不确定性。通俗地讲,线性是1+1=2,非线性则不是二者的简单叠加,而是耦合,可能得出1+1≠2。线性作用是指系统内各要素间有严格的对应关系,这种作用具有明显的独立性和对称性;非线性相互作用具有非独立性、相互干扰性和时空分布上的非均衡性以及多体间的非对称性。只有当系统元素间具有适当的非线性关系时,才能通过非线性相互作用,使各个因素之间产生协同、竞争、调节、消长作用,并通过涨落发生突变,使系统实现由无序变为有序,形成耗散结构。

农业生态系统处于远离平衡态的非线性区,其非线性特征表现在:

3.1 不同生物组织层次的非线性关系

生物体内所发生的新陈代谢,无论是同化作用还是异化作用,都是在酶的催化作用下发生的特异性反应,生物酶在不同环境条件下存在活性差异,形成生物体内生化反应的不确定性,从而表现为分子水平的非线性关系;细胞层面的生命活动,依赖于细胞内各亚显微结构的生命活动及其彼此之间的相互作用和相互影响,并最终表现为细胞水平的非线性关系;生物体各组织和器官的生长发育,依赖于在酶和激素作用下的细胞分裂和定向生长,酶和激素的含量及活性状态成为生物组织和器官生长发育的非线性机制;个体的生长发育和繁殖,其不确定性既包括来自于生物体内的生理过程和生化反应,也来自于环境因子的作用和影响,这就构成个体水平的非线性关系;从生物种群层面来讲,无论是种群分布状况还是种群数量特征(包括种群大小、密度、年龄结构、性别比例以及种群增长规律等)的变化,都是生物种群内个体之间的相互影响和相互作用以及个体与所处环境的相互影响和相互作用的结果,从而表现出更加多样化的非线性关系;共存于同一系统内的生物种群之间,具有各种各样的正相互作用(偏利作用、原始合作、互利共生等)和负相互作用(种间竞争、捕食、寄生、偏害作用等),即生物群落并不是生物种群的简单叠加,从而表现为生物群落层面的非线性关系。

3.2 环境因子的非线性关系

从小生境到区域环境乃至于地球生物圈,其中的各种环境因子是不断变化的,环境因子之间也存在着各种相互影响和相互作用:环境因子对生物的影响表现有非常复杂的相互作用、相互影响和综合效应,从而产生诸多的不确定性:环境因子本身的不确定性和环境因子数量变化规律的非线性特征,以及环境因子之间相互影响的不确定性,共同构成环境因子的非线性关系。

3.3 生物有机体与周围环境之间的非线性关系

从环境对生物的影响角度考虑,各类生态因子对生物的影响在数量特征上表现有最小因子律、耐性定律等非线性关系,同时也存在着定性分析上的生态因子综合作用规律等非线性关系;从生物对环境的影响来看,各类生物的生态效应既受生物本身的个体大小、群体大小、分泌物、排泄物等的影响,同时也存在环境对生物影响的缓冲力以及环境容纳量等非线性机制;生物对环境的适应是自然界长期进化发展的结果,无论是从时间梯度还是从环境的水平梯度或垂直梯度,生物对自然环境的适应既是生物与环境相互作用的结果,也是生物自身的发展进化和环境因子发展变化的综合结果,从而表现出复杂的非线性关系。

3.4 人类对农业生态系统的干预措施对目标生物和系统内的其他生物的影响,使其产生的效果具有不确定性

对农业生态系统的投入和产出,在数量上进行单因素分析时表现有收益递减律等非线性关系,进行多因素分析中则表现出明显的非对称性。使用多项农业技术对农业生态系统进行干预和控制时,不同技术手段之间也存在相互影响和相互作用,也是构成农业生态系统非线性关系的重要原因。

4 农业生态系统的自组织特征

对于开放系统而言,自组织系统指无需外界特定指令而能自行组织、自行创生、自行演化,能自主地从无序走向有序,形成新的有序结构的系统。基于对物种起源、生物进化和社会发展等过程的深入观察和研究,一些新兴的横断学科从不同的角度对自组织的概念给予了界说:从系统论的观点来说,自组织是指一个系统在内在机制的驱动下,自行从简单向复杂、从粗糙向细致方向发展,不断地提高自身的复杂度和精细度的过程;从热力学的观点来说,自组织是指一个系统通过与外界交换物质、能量和信息,而不断地降低自身的熵,提高其有序度的过程;从进化论的观点来说,自组织是指一个系统在遗传、变异和优胜劣汰机制的作用下,其组织结构和运行模式不断地自我完善,从而不断提高其对于环境的适应能力的过程。

自然生态系统表现出非常明显的自组织特征:个体层面的自我补偿机制、种群层面的繁殖控制机制、群落层面的种群协同进化机制、生态系统层面的生态位自我调控机制,都属于自然生态系统的自组织行为,并通过程序调控、随动调控、最优调控、稳态调控(包括功能组分冗余和反馈调节等)等形式,形成生态系统所特有的自组织系统。

农业生态系统在继承和利用自然生态系统的自组织特征的前提下,由于系统内的居民也成为系统的重要组分,从而使其自组织特征表现更为丰富,人作为系统的组织者和调控者,通过三个层次实现农业生态系统的自组织:(1)合理利用自然调控机制;(2)利用各种农业技术进行直接调控,包括生物调控、环境调控、输入输出调控和系统综合关系调控;(3)社会经济系统对农业生态系统的间接调控,即利用资金流在农业生态系统中的运转规律,掌握市场动态,通过调整生产项目、扩大生产规模、降低生产成本、合理融资等手段,使农业生态系统获得更好的农业技术经济效果。

5 农业生态系统的非线性动力学过程

一个由大量子系统组成的系统,其可测的宏观量是众多子系统的统计平均效应的反映,但系统在某一时刻的实际测度并不都精确地处于这些平均值上,而是或多或少有些偏差,这些偏差就叫涨落。涨落是偶然的、杂乱无章的、随机的。在正常情况下,涨落相对于平均值是很小的,即使偶尔有大的涨落也会立即耗散掉,系统总要回到平均值附近,这些涨落不会对宏观的实际测量产生影响,因而可以忽略。然而,在临界点(即阈值)附近,情况就大不相同了,这时涨落可能不自生自灭,而是被不稳定的系统放大,最后促使系统达到新的宏观态。这种在临界点附近控制参数的微小改变导致系统状态明显的大幅度变化的现象,叫做突变。耗散结构的出现都是以这种临界点附近的突变方式实现的。

农业生态系统中的非线性动力学过程,包括一系列的子系统或子过程组成的复杂过程,利用系统所特有的非线性关系,通过系统的自组织行为,最终表现为涨落和突变。生物与环境之间是非线性相互作用的关系,环境在不断改变,生物不断进化适应环境,物竞天择,适者生存,同时人类的干预行为也朝着科学、合理、高效的方向发展,利用农业生态系统的非线性关系和自组织能力,通过结构、功能、涨落的调节,使生态系统不断地形成新的稳定有序结构。

从上述分析可知,农业生态系统具有开放性、非平衡性、非线性和自组织性特征,是一个耗散结构系统。农业生态系统必须与其边界以外的自然生态系统和社会经济系统保持物质、能量、信息、资金的交换以获得自由能负熵,来降低系统内部的熵值,并以此来维持农业生态系统的开放性、非平衡性、非线性以及自组织性。

摘要：基于农业生态系统是一种耗散结构的认识,本文系统地分析了农业生态系统的开放性、非平衡性、非线性关系、自组织特征以及非线性动力学过程,以期为农业生态系统的调节和控制提供理论依据。分析表明,农业生态系统必须与其边界以外的自然生态系统和社会经济系统保持物质、能量、信息、资金的交换以获得自由能——负熵,来降低系统内部的熵值,并以此来维持农业生态系统的开放性、非平衡性、非线性以及自组织性。

关键词：农业生态系统,耗散结构,熵,开放性,非平衡性,非线性,自组织

参考文献

[1]高志强.农业生态与环境保护[M].北京:中国农业出版社,2008:19-19.

[2]史晓平.生态系统的耗散结构特征新探[J].科学新闻,2008(2):39-40.

[3]傅在汉,朱翠英,高志强.学习的耗散结构[J].理工高教研究,2007,26(2):20-22.

定西地区农业系统协调度测评 第10篇

定西曾是全国著名的贫困地区之一。改革开放以来,定西借助国家扶持,发扬领导苦抓、部门苦帮、群众苦干的“三苦”精神,积极与恶劣的自然条件做斗争,努力改善生产条件,大力发展粮食生产,于20世纪末实现了整体基本解决温饱的奋斗目标。进入新世纪后,定西地区顺应市场,遵循经济规律,不断调整农业发展步伐,充分挖掘资源优势,大力发展农业产业化经营,推进农业科技创新,初步形成特色农业发展新格局,全市农业和农村经济呈现良好发展势头。地区农业总产值从1999年的31.06亿元增加到2008年的63.19亿元,增长速度非常快。2008年共完成农作物播种面积51.81万hm2,粮食总产量达到98.15 t,创历史最高。农民人均纯收入2 136元,比1999年增长了81.19%,年均增长率8.12%[1,2,3]。

1 农业系统协调度评价指标体系的构建

系统协调度的确立必须通过综合的、科学的和体系化的指标来反映和评价。建立指标体系时应该坚持科学性、整体性、可控性、动态性和简单性等原则,确保指标具有较好的代表性和评价性,能够反映经济水平和社会状况,能够指导和监督系统的发展,促进社会、经济协调发展[4]。

依据指标体系设计的目标和原则,通过查阅大量相关文献,在参考现阶段国内外众多农业相关评价指标体系的基础上,经过严格的分层筛选,针对定西地区的自然资源和社会经济状况,确定了该区域农业系统协调度评价指标体系。整个指标体系分为人口系统、经济系统、社会系统、资源系统和环境系统5个子系统,包括24个二级评价指标(见表1)。

注:“+”表示正功效,“-”表示负功效。

2 农业系统协调分析

2.1 功效函数

区域农业系统的协调发展是由其序参量决定的,序参量对系统有序性的贡献通常用功效系数 EC(Efficacy Coefficient)表示。要求 EC 介于 0 和 1 之间,当目标最满意时EC取1,当目标最差时EC取0。描述 EC 的关系式称为功效函数(Efficacy Function),如果用序参量表示,则

EC(Vji)=F(Vji)

其中,F 代表关系式,j 是子系统的下标(j∈[1,m]),i是子系统序参量的下标(i∈[1,n])。

序参量 Vji在系统实际表现值为 Xji(j=1,2,,m ;i=1,2,,n), αji、 βji为系统稳定时指标量Vji的临界点上、下限,即βjiVjiαji。根据协同论原理,当系统处于稳定状态时,状态函数应为线性关系,函数的极值点是系统稳定区域的临界点,当慢驰豫变量(慢驰豫变量是指系统在相变

点处衰变变化速度较慢的内部变量)在系统稳定

状态时发生量的变化对系统有序度有2种功效:一种是正功效,即随着慢驰豫变量的增大,系统有序度增加;另一种是负功效,即慢驰豫变量的增大,系统有序度减少[5,6,7,8]。

因此,功效函数可以表示如下:

undefined

EC(Vji)为具有正功效时的功效系数

undefined

EC(Vji)为具有负功效时的功效系数

区域农业系统协调发展是研究区域农业系统在某一阶段协调度随时间发展变化的状态,协调指标上下限区间是由该段时间内指标变化极值来确定的。在研究中为了避免指标的功效系数出现 0 和 1 的情况,应把极值做适当的调整,即将极值放大或缩小[4,8],因此,将极值放大与缩小的幅度为 1%。运用公式计算后,得出定西地区农业评价指标功效系数(见表2)。

2.2 协调函数

单一的功效系数并不能很好地说明系统的协调发展状态,所以必须建立一个由全部序参量为自变量的函数模型,称为协调度函数(Function of Harmony Coefficient,简称 FHC),函数值称之为协调度(Harmony Coefficient,HC)协调函数模型如下:

undefined

其中:

undefined

式中:EC(Vji)为功效系数,undefined为功效系数的平均值,n 为功效系数的个数,k 为子系统的个数,m 为子系统中功效系数的个数。

2.3 协调度和协调等级

协调函数计算得出的值表示协调度(Harmony Coefficient),协调度是判断系统协调性的重要依据。为了对系统状态进行把握,协调度的变化范围很重要,所以应将协调函数协调度的取值限定范围undefined,其中 n 表示指标个数, 表示变异系数。上限取值确定为1,下限的范围是不确定的,随着指标个数的增加,变异系数增大,协调度的取值趋于减小。

协调等级是指把协调度范围划分成若干连续区间,每个区间代表一个协调度等级,每一个区间代表一种协调状态,形成连续的协调等级阶梯。可以看出协调等级实质上是把某一区间段上的全部协调度赋予一种协调度,即把此区间上全部的协调状态赋予一种协调状态[8]。

协调度和协调等级对于建立和完善协调理论具有非常重要的作用。协调等级划分见表3。

运用协调函数计算公式,计算得出定西地区农业系统以及人口、社会、经济、资源、环境子系统从1999~2008年的协调度,并参照协调等级划分表确定各系统在不同年份的协调等级(见表4和图1)。

由表4和图1可知:定西地区农业系统协调度从1999~2005年处于上升发展趋势,1999年和2000年协调度很低,处于极度失调和中度失调状态,2005年达到协调状态,而且是弱度协调,2006年和2007年又开始出现失调,到2008年上升到弱度协调状态。农业系统协调变化主要受制于子系统,1999年和2000年协调度低的主要原因是人口系统、经济系统、社会系统、环境系统协调度太低。从整个发展过程看,定西市农业系统协调度主要受制于各子系统包括人口系统、经济系统、社会系统和环境系统的协调度变化的影响。其中,人口、经济和社会系统主要是提升协调度,起正作用,环境系统主要是降低协调度,起负作用。

从定西地区农业子系统协调度变化看,人口系统的协调度从1999~2003年呈现明显的上升趋势,从1999年的极度失调发展到2003年的高度协调,之后一直到2006年逐年下降,2005年和2006年为弱度协调,到2008年又上升为低度协调。经济系统的协调等级从1999~2003年一直处于3级以下,其中1999、2000和2002年为高度失调,2001年为极度失调,2004年协调性达到弱度协调,并呈现上升趋势,2005年和2008年达到中度协调。社会系统协调度表现为上升趋势,协调等级从3级变化到8级,1999年为中度失调,2008年达到中度协调,但变化的波动性较大,表明社会系统的协调性不是很稳定。

资源系统的协调度和社会系统一样表现波动变化,1999~2004年均处于弱度失调以上状态,其中,2000年达到中度协调,2004年以后出现下降趋势,协调等级一直处于5级以下。环境系统的协调变化相对较差,从1999~2005年协调等级一直处于4级以下,其中1999年处于极度失调状态,2006~2008年协调度上升,2006和2007年达到弱度协调。

从以上分析可以看出,在过去的10 a中定西地区农业系统内部要素发展极不平衡,系统协调度随着年份的增加并未表现出明显的上升状态,而是波动变化,甚至于很多年份系统内部要素处于极度失调或高度失调状态,严重影响农业系统的协调性,尤其是生态环境虽有一定程度的改善,但还是表现出较低的协调性。所以,定西地区在农业发展过程中,应实施有效协调控制,努力促进农业系统内部各要素处于和谐有机状态,相互促进,在追求经济利益的同时要特别注重资源和环境的保护,实现良性与稳定发展。

参考文献

[1]定西市统计局,国家统计局定西调查队.定西市统计年鉴2008[M].定西:定西市统计局,2008.

[2]定西市统计局,国家统计局定西调查队.定西市统计年鉴2009[M].定西:定西市统计局,2009.

[3]甘肃年鉴编委会.甘肃年鉴[M].甘肃:甘肃年鉴编委会,2008.

[4]李竹.陕西省农业可持续发展能力评价与对策研究[D].杨凌:西北农林科技大学,2007.

[5]周国富.贵州喀斯特地区生态经济系统协调发展评价[J].中国岩溶,2004,23(1):14-19.

[6]黄润荣.耗散结构与协调学[M].贵阳:贵州人民出版社,1998:38-65.

[7]金菊良,张礼兵,魏一鸣.水资源可持续利用评价的改进层次分析法[J].水科学进展,2004(2):227-232.

农业机械液压系统常见故障分析 第11篇

关键词：农业机械；液压系统；故障

中图分类号：S232.8文献标识码：A文章编号：1674-0432（2011）-03-0183-1

液压系统的作用就是进行能量的转换和传递。其中液压油在液压系统中起着非常重要的作用。作为一种介质，它在部件中起到润滑、隔离、以及冷却等多种作用。因此，液压油的质量好坏，决定了液压系统能否稳定运行，以及该液压系统的使用寿命。可以说，大多数液压系统的故障都是由于液压油的问题引起的。影响液压油的因素有两个，一个是污染，一个是过热，这在机械的运行中需要采取一定的方法来进行避免。

1 农业机械液压系统常见故障

1.1 液压油污染

液压油的污染主要有以下三种情况。

1.1.1 固体异物混入污染 这种污染的污染物主要是砂石，土粒等。异物通过三种途径侵入机械内部。一种是农业机械在风沙大的环境下工作，机械在运行的过程中，异物通过机械的部件进入机械内部，例如进气孔等，引起液压油污染；还有一种是在农业机械的内部有异物的残留，没有被清除，引起液压油污染；第三种是通过液压系统在运行过程中产生的物质造成的污染。主要是液压系统的部件磨损或部件与部件相互摩擦产生。固体异物在农业机械液压系统中的影响很大，这些异物不仅会加剧液压系统内部件的磨损程度，降低系统的使用寿命，还会损坏橡胶密封部件，在磨损的过程中产生的小金属小橡胶颗粒，也是新的异物，在系统的运行中造成破坏。

1.1.2 水分污染 农业机械的运行环境通常比较差，常是露天作业，因此在暴雨天气中也受到影响，以及在机械的清洗过程中，也会因为系统中进入水分受到影响。有水分进入到农业机械液压系统的液压油中，会造成部件内壁的损坏，影响系统的使用寿命。而且，液压油中有水分进入，也会降低液压油的纯度，进而使液压油的质量受到影响。

1.1.3 空气污染 在农业机械液压系统的运行过程中，会经常进行加油等操作。在操作的过程中，如果操作不规范，就会出现问题。例如在倾倒时不小心让气泡混入液压油中，就会对液压油污染。在长时间的使用后，机械部件部分老化，出现油管松动等情况，也会容易让液压油中混入空气。如果油封老化损坏，也会让空气进入液压油中。液压油被空气污染，会出现运行中的痉挛现象，影响动力的传动。直接的后果就是造成部件的损坏。

2 液压油过热

主要由以下三种原因造成。

(1)機械液压系统内液压油量不足，发热的部件没有能够即使被冷却，液压油过热。

(2）机械连续工作时间过长，造成液压油过热。

(3）液压系统部件被损坏，泄漏增加。

液压油过热会造成液压油变质，产生一系列的有害物质，附着在油箱内壁以及顺着液压油流动的部件，造成部件被腐蚀，降低部件的使用寿命，影响部件的运行状态。

3 部件的保养和维护

要防止出现液压油过热和污染的情况，就需要在液压系统的日常维护和保养上下功夫。

3.1 定期检查液压油的质量情况

要定期对液压系统的液压油进行检查。液压油的变质是一个缓慢的过程，需要有足够的耐心，但平时只要注意其是否气味和颜色有变化，或者用其他化学的方法来检测液压油的酸碱度等，就能够基本确认液压油是否变质。如果液压油经上述方法检查后判断为已经变质，就需要进行更换，而不能继续使用，否则会算坏机械的部件。

3.2 更换损坏的滤器

需要不定期地检查滤器滤芯是否损坏。如果其损坏，就需要进行更换。损坏的判断标准是是否被污染物附着，被附着后的滤芯会影响液压油的通过。

3.3 及时更换管路

管路在液压系统总起着传输的作用，如果出现破损或者扭结等情况，就需要进行更换。管路的布置需要进行协调，尽量让管路之间不被影响，并且被合理地固定。需要更换的管路，在拆卸下来后，也应该找同样型号长度的管路进行更换，不应该进行变更。

3.4 预防接头处渗漏

要经常在接头处用肥皂水检查是否有渗漏发生。而且在拧接头处时用力应大小合适均匀，避免部件的损坏和变形。

3.5 注意防冻

空气冷凝会形成水珠。如果发生在油箱内部，则会造成液压油污染。因此要注意机械在冬天的保温。

3.6 清理油路

液压系统要定期进行检测，如果情况发生，要进行维修。维修后清洗油路很重要。要通过合理的操作步骤来进行操作。

4 结语

农业机械液压系统的常见故障为过热和污染。采取文中所述方法能够避免这些情况的发生，让机械的运行环境和运行状态都得到改善，提高机械的工作效率，延长机械的使用寿命。

参考文献

[1] 闵淑辉.农业机械液压系统常见故障的成因及其预防[J].湖南农机,2004.

[2] 韩聚奎,张敏.农业机械液压系统故障诊断专家系统的研究[J].农业机械学报,1999.

农业采摘机器人硬件系统设计 第12篇

本文所设计的苹果采摘机器人主要包括五个自由度的机械手和两个自由度的移动载体两个部分。苹果采摘机器人的整体结构如图1、表1所示。

其中苹果采集机械手的五个自由度分别为:

(1) 升降自由度, 主要控制机械臂的升降 (如图1所示的部件12) ; (2) 旋转自由度, 主要实现机械臂绕腰部旋转 (如图1所示的部件11) ; (3) 旋转自由度, 控制末端执行器的升降 (如图1所示的部件9) ; (4) 旋转自由度, 控制末端执行器的升降 (如图1所示的部件7) ; (5) 根据控制机器人控制指令, 控制末端执行器采摘果实 (如图1所示的部件4) 。

如图1所示, 采用关节型结构, 可以更加有效的确定末端执行器在三维空间中的位置和姿态。由于苹果在果树上的分布具有随机性, 而且分布的空间也较大, 在采摘时可能会遇到很多的障碍物, 采用多自由度的关节型机械手可以拟合三维空间中的任意曲线, 通过控制管件的运动, 有效躲避障碍物。除此之外, 采用气泵作为末端执行器夹持机构的动力源, 可以适度补偿机械本体的位置误差, 末端执行器上的旋转式果柄切割装置可以不需要对果柄位置进行检测, 并且调整末端执行器的姿态就可以将果实脱离果树。

总体来说, 如图1所示, 采摘机器人的主要核心构成部分主要分为视觉系统、感知系统、交流伺服系统和控制系统四大模块。

视觉采集模块主要负责通过摄像机采集视觉信息, 并且对视觉信息进行分析。采摘机器人依据视觉技术快速获取和处理大量信息, 但是在果园中, 由于环境复杂, 摄像机所拍摄的图片中往往包含了大量的干扰, 导致果实和障碍物的识别成为机器人设计的难点。为此, 在机器人设计过程中安装三个摄像机来同时获取三幅图像, 通过对着三幅图像的处理和分析, 来确定目标物体到摄像机的距离。采摘机器人视觉采集模块的主要任务包括:不仅需要探测到采摘苹果目标的存在, 还需要计算出末端执行器与被采摘苹果对象之间的平面二位坐标;确定目标采摘苹果对象的形状尺寸;确定末端执行器与被采摘苹果对象之间的相对距离。在本课题的设计中, 主要通过视觉传感器来获取采摘机器人的工作环境、工作对象以及机器人自身位置等信息。与工业机器人相比, 苹果采集机器人所处的空间环境, 以及工作的对象更加复杂, 需要通过对所采集的视觉信息处理。其中视觉传感器的主要工作内容包括:

a.确定采摘机器人的末端执行器与将要采摘苹果之间的相对距离。b.确定所要采摘苹果的形状、尺寸和品质。c.作为采摘机器人行走的视觉导航。