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全球先进数字农业技术体系在中国粮食种植的试点实践探索
1
作者 李迅 潘超 《粮油食品科技》 北大核心 2025年第3期21-33,I0011,共14页
针对国家粮食单产提升和社会化服务两大战略需要,系统阐述了全球粮食生产所面临的气候变化等挑战和数字化时代的发展机遇,分析了全球先进数字农业技术体系构成。并以河南内黄县玉米北斗+智慧农业示范基地建设实现单产提升和赋能社会化... 针对国家粮食单产提升和社会化服务两大战略需要,系统阐述了全球粮食生产所面临的气候变化等挑战和数字化时代的发展机遇,分析了全球先进数字农业技术体系构成。并以河南内黄县玉米北斗+智慧农业示范基地建设实现单产提升和赋能社会化服务为例,介绍了先进数字农业技术体系中的产量地图、土壤地图、精准(变量)播种、精准(变量)施肥、精准(变量)喷药、北斗导航和无人机遥感等技术的系统应用和效果,以及专委会围绕上述技术体系的推广所做的示范。内黄县的实践表明,系统性应用数字农业技术体系不仅实现了玉米大规模提升单产达24.5%,还可以极大改善谷物品质,如降低真菌毒素,且有更强韧性面对极端天气和病虫灾害的影响。先进数字农业技术的推广也将有利于保障粮食安全和培育农业新质生产力,推动乡村全面振兴长效机制的建立,为到2035年实现建设农业强国战略目标的达成贡献力量。 展开更多
关键词 数字化技术 智慧农业 变量作业 北斗导航 单产提升 社会化服务
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一种精确农业自动变量施肥技术及其实施 被引量：71
2
作者 张书慧 马成林 +3 位作者 吴才聪 杜巧玲 韩云霞 赵兴明 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第1期129-131,共3页
该文介绍一种自制的实现精确农业自动变量施肥作业的变量施肥系统。该系统基于 DGPS卫星定位原理 ,将 GPS、GIS与 DDS相结合 ,进行施肥作业决策 ,决策的施肥数据写在 IC卡上。当施肥机在田间工作时 ,通过装备在施肥机上的 GPS接收的位... 该文介绍一种自制的实现精确农业自动变量施肥作业的变量施肥系统。该系统基于 DGPS卫星定位原理 ,将 GPS、GIS与 DDS相结合 ,进行施肥作业决策 ,决策的施肥数据写在 IC卡上。当施肥机在田间工作时 ,通过装备在施肥机上的 GPS接收的位置数据触发存储在 IC卡的施肥决策指令 ,用该指令通过单片机去控制施肥机上的排肥轴的转速 ,实现精确农业自动变量施肥作业。田间试验表明 ,该系统能够实现精确农业意义上的变量施肥作业。 展开更多
关键词 自动变量施肥技术 精确农业 变量施肥机 GPS GIS 农田信息采集 田间自控作业
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变量施肥机具的设计 被引量：52
3
作者 马旭 马成林 +1 位作者 桑国旗 庄俭 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期50-53,共4页
从分步实施精确农业的思路出发 ,分别进行了手控变量施肥机和自控变量施肥机的研究。重点阐述了手控变量施肥机的工作原理及关键部件设计。试验表明 ,该机施肥量调节方便 ,性能稳定 ,有应用前景。分析了能够实现精确农业意义上的自动变... 从分步实施精确农业的思路出发 ,分别进行了手控变量施肥机和自控变量施肥机的研究。重点阐述了手控变量施肥机的工作原理及关键部件设计。试验表明 ,该机施肥量调节方便 ,性能稳定 ,有应用前景。分析了能够实现精确农业意义上的自动变量施肥系统。 展开更多
关键词 变量施肥 精确农业 施肥量 机具 试验 应用前景 自动 量调节 自控
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精准农业技术体系的研究进展与展望 被引量：141
4
作者 赵春江 薛绪掌 +3 位作者 王秀 陈立平 潘瑜春 孟志军 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第4期7-12,共6页
该文从精准农业四大技术环节农田信息获取、农田信息管理和分析、决策分析、决策的田间实施 ,分析和评述精准农业技术体系的现状和趋势 ,总结了精准农业的效果和推广现状 ,并对精准农业的发展方向进行了展望。
关键词 精准农业 信息获取 信息管理 决策支持系统 田间变量实施技术
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精准变量施肥机的研制与试验 被引量：94
5
作者 王秀 赵春江 +3 位作者 孟志军 陈立平 潘瑜春 薛绪掌 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第5期114-117,共4页
该文针对传统均匀施肥,没有考虑土壤肥力不一致的特点,介绍了一种可与国产拖拉机配套实现变量施肥的施肥机,该施肥机在GPS导航系统的帮助下可以按照预先设计的处方图实现变量施肥。机械采用国产的普通外槽轮作为变量施肥机的肥料计量装... 该文针对传统均匀施肥,没有考虑土壤肥力不一致的特点,介绍了一种可与国产拖拉机配套实现变量施肥的施肥机,该施肥机在GPS导航系统的帮助下可以按照预先设计的处方图实现变量施肥。机械采用国产的普通外槽轮作为变量施肥机的肥料计量装置,通过调整外槽轮的转动速度达到调整肥料量的目的。对变量施肥机械在田间的作业原理和机械的基本结构进行了详尽的介绍。针对变量施肥机施用肥料的种类不同,试验了在不同槽轮转速情况下,使用不同肥料排肥数量的变化情况。试验证明在施用尿素时要增加槽轮的排肥槽长度,在施用磷酸二铵等不规则的肥料时,应力求减少排肥槽轮的长度,通过增加槽轮转速达到提高排肥计量系统的精度。 展开更多
关键词 变量施肥机 精准农业 GPS
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精确农业管理系统可变量技术研究现状与发展 被引量：24
6
作者 陈勇 郑加强 +1 位作者 周宏平 田磊 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第6期156-159,共4页
介绍了精确农业管理系统的重要组成部分——可变量技术 ,以喷头为例 ,概括了近年来一些发达国家在可变量喷头方面的研究现状 ,分析了可变量技术组成 ,并介绍了几种典型的可变量应用系统。
关键词 精确农业 管理系统 可变量技术 现状 发展 地理信息系统 全球定位系统
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精确农业自动变量施肥机控制系统设计与实现 被引量：52
7
作者 张书慧 马成林 +3 位作者 杜巧玲 聂昕 吴才聪 韩云霞 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第1期113-116,共4页
设计制造了一个以AT89C52单片机为中心的自动变量施肥控制系统。该系统接收GPS位置信号,以此判断施肥机所在的操作单元,通过监测施肥机的前进速度和读取存储在IC卡上的施肥量来控制施肥机上的排肥轴的转速,实现实时自动变量施肥。试验... 设计制造了一个以AT89C52单片机为中心的自动变量施肥控制系统。该系统接收GPS位置信号,以此判断施肥机所在的操作单元,通过监测施肥机的前进速度和读取存储在IC卡上的施肥量来控制施肥机上的排肥轴的转速,实现实时自动变量施肥。试验结果证明:该系统可将GPS、GIS、传感器信息和决策数据等信息综合处理,在施肥机前进速度为4.5～5.5km/h,施肥量在200kg/hm2以上时,能够使步进电机工作转速在33～91r/min范围内,施肥机排肥平均误差为4.22%。 展开更多
关键词 精确农业 变量施肥 GPS GIS IC卡 单片机 角度/数字编码器 控制系统
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冬小麦变量施肥机控制系统的设计与试验 被引量：25
8
作者 汪小旵 陈满 +2 位作者 孙国祥 张瑜 章永年 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第S2期88-92,共5页
为了实现冬小麦生长过程中的实时变量精准追肥,使用近地光谱探测技术,结合模糊PID(proportion integration differentiation,比例-积分-微分)控制技术,研究设计了适合中国大田作业的实时变量追肥机控制系统。追肥机采用轴分段式设计,开... 为了实现冬小麦生长过程中的实时变量精准追肥,使用近地光谱探测技术,结合模糊PID(proportion integration differentiation,比例-积分-微分)控制技术,研究设计了适合中国大田作业的实时变量追肥机控制系统。追肥机采用轴分段式设计,开度和转速双变量调节,通过光谱传感器获取作物冠层归一化植被指数,结合追肥算法计算出当前的目标施肥量,采用测速和测距法反馈肥料流量信息,并根据追肥机实际行进速度,实时调整追肥量,实现精准变量追肥。试验结果表明,模糊PID控制具有良好的动态稳定性和跟踪性能,大田试验的结果表明,追肥机控制精度均达到90%以上,测速系统的检测绝对误差小于0.25 km/h,可以实现精准施肥的目标。该研究为变量施肥机的在线变量施肥控制提供了参考。 展开更多
关键词 农业机械 控制 设计 变量追肥机 模糊PID控制 精准农业
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精准施药技术研究进展与对策 被引量：123
9
作者 傅泽田 祁力钧 王俊红 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期189-192,共4页
简述了当前国内外精准施药技术的主要组成部分——自动对靶喷雾技术,以地理信息技术和实时信息与采集2种系统为例,概括了国内外自动对靶喷雾技术的研究现状。并且根据我国国情提出了我国应该加大对精准施药技术研究资金投入,迫切需要技... 简述了当前国内外精准施药技术的主要组成部分——自动对靶喷雾技术,以地理信息技术和实时信息与采集2种系统为例,概括了国内外自动对靶喷雾技术的研究现状。并且根据我国国情提出了我国应该加大对精准施药技术研究资金投入,迫切需要技术和人才储备。 展开更多
关键词 精准农业 变量施药 自动对靶喷雾技术
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基于CAN总线的变量施肥控制器设计 被引量：46
10
作者 陈立平 黄文倩 +2 位作者 孟志军 付卫强 赵春江 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第8期101-104,185,共5页
阐述了基于CAN总线的变量施肥作业系统的组成及电液比例阀控液压马达排肥驱动系统,设计了变量施肥控制器和基于电液比例阀的闭环PID控制算法。利用阶跃响应对PID参数进行整定并分析了闭环控制系统的性能,同时制定了基于CAN总线的通讯协... 阐述了基于CAN总线的变量施肥作业系统的组成及电液比例阀控液压马达排肥驱动系统,设计了变量施肥控制器和基于电液比例阀的闭环PID控制算法。利用阶跃响应对PID参数进行整定并分析了闭环控制系统的性能,同时制定了基于CAN总线的通讯协议;推导了施肥量控制公式,并对尿素、磷酸二铵和复合肥3种常用颗粒肥料的控制曲线进行了标定,田间常量和变量施肥试验表明,所设计的变量施肥控制器能满足变量作业的要求。 展开更多
关键词 精准农业 变量施肥 CAN总线 PID控制 电液比例阀
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基于GIS的精确农业合理采样与施肥间距研究 被引量：18
11
作者 吴才聪 马成林 +1 位作者 张书慧 陈秀万 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第2期80-83,共4页
在 GIS软件平台下对采样点进行行列删减 ,人为减小采样密度 ,运用地统计学方法制作养分分布图 ,并与原始采样方案进行形状和面积对比 ,选取合理的删减方案作为土壤养分的合理采样方案。碱解氮、速效磷和速效钾的合理采样间距分别为 6 4 ... 在 GIS软件平台下对采样点进行行列删减 ,人为减小采样密度 ,运用地统计学方法制作养分分布图 ,并与原始采样方案进行形状和面积对比 ,选取合理的删减方案作为土壤养分的合理采样方案。碱解氮、速效磷和速效钾的合理采样间距分别为 6 4 m× 5 1m、32 m× 76 m和 32 m× 2 5 m。为综合考虑多种养分 ,提出 3条综合采样测土原则。提出了调整施肥间距的实现方法 ,自动变量施肥宜采用“大网格采样、小网格施肥”,手动变量施肥则宜采用“小网格采样、大网格施肥”。试验表明 :提出的方法实现了定性与定量相结合来研究土壤采样间距。 展开更多
关键词 GIS 地理信息系统 精确农业 变量施肥 土壤采样间距 土壤养分
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精确农业倾斜网格划分及其应用 被引量：14
12
作者 吴才聪 马成林 +3 位作者 张书慧 杨印生 孙裕晶 韩云霞 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第1期137-141,共5页
在已有划分正交网格研究的基础上 ,阐述了划分倾斜网格的必要性、方法及其应用。中国的农田多为防护林分割 ,土地规模较小 ,且防护林和垄的走向往往与经纬度线不平行 ,为了避免划分正交网格带来的麻烦和不便 ,需要因地制宜地划分倾斜网... 在已有划分正交网格研究的基础上 ,阐述了划分倾斜网格的必要性、方法及其应用。中国的农田多为防护林分割 ,土地规模较小 ,且防护林和垄的走向往往与经纬度线不平行 ,为了避免划分正交网格带来的麻烦和不便 ,需要因地制宜地划分倾斜网格。划分倾斜网格的方法有手工绘制和编程绘制两种。合理选择田块基点 ,VB和 Map X控件编写的网格划分程序可适用于不规则田块。网格划分主要有采样导航、专题图制作和田间识别等重要应用。该文给出了单片机田间网格识别简化算法 ,其精度为厘米级。跨田块作业时 ,只需要更新数据存储 IC卡中的田块参数和施肥量参数 ,而不必修改单片机主程序。施肥试验表明 ,该算法简单、准确、通用性好。 展开更多
关键词 倾斜网格 应用 精确农业 变量施肥 网络划分 网格识别 单片机控制
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变量施肥对玉米产量及土壤养分影响的试验 被引量：35
13
作者 张书慧 马成林 +1 位作者 李伟 徐岩 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第8期64-67,共4页
采用自主开发设计的基于GPS和G IS技术的自动变量施肥系统,于2003、2004年间进行了玉米种植条件下变量施肥田间试验。与相邻传统施肥地块相比,变量施肥在一定程度上增加了玉米产量,在合理控制化肥用量的情况下,可以达到既减少投入又增... 采用自主开发设计的基于GPS和G IS技术的自动变量施肥系统,于2003、2004年间进行了玉米种植条件下变量施肥田间试验。与相邻传统施肥地块相比,变量施肥在一定程度上增加了玉米产量,在合理控制化肥用量的情况下,可以达到既减少投入又增加产量的目的。土壤养分分析结果表明:两年试验前后,变量区与传统施肥区土壤中的碱解氮含量均有所增长,但变量区碱解氮含量的变异系数较传统区减少;变量区和传统施肥区速效磷的含量都有所下降,且变量区较传统区下降明显,变异系数减少;速效钾含量均增加,增加幅度基本一致,但变量区变异系数下降。说明变量施肥具有一定均衡土壤养分的作用。 展开更多
关键词 自动变量施肥 土壤养分 精确农业 玉米产量
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基于GPRS的变量施肥机系统研究 被引量：39
14
作者 耿向宇 李彦明 +1 位作者 苗玉彬 刘成良 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第11期164-167,共4页
研制了一种基于GPRS的变量施肥机系统。介绍了系统的组成结构和工作原理,探讨了远程通讯控制器的软硬件设计,并在此基础上,研究了远程处方下载的工作过程,引入机群监控的概念,阐述了监控端软件的实现。田间试验结果表明,研制的变量施肥... 研制了一种基于GPRS的变量施肥机系统。介绍了系统的组成结构和工作原理,探讨了远程通讯控制器的软硬件设计,并在此基础上,研究了远程处方下载的工作过程,引入机群监控的概念,阐述了监控端软件的实现。田间试验结果表明,研制的变量施肥机能够满足精准农业意义上的变量施肥作业要求。 展开更多
关键词 变量施肥机 GPRS 精准农业 远程通讯控制器
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果园风送喷雾精准控制方法研究进展 被引量：72
15
作者 翟长远 赵春江 +4 位作者 Ning Wang John Long 王 秀 Paul Weckler 张海辉 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期1-15,共15页
果园风送喷雾技术与装备正在朝着精准化和智能化方向发展。果园喷雾控制对象主要为喷施药量和风力供给量,二者需要协同精准调控,其按需调控的前提是果园靶标精准探测。该文从果园靶标探测方法、喷施药量控制方法、风力调控方法 3个方面... 果园风送喷雾技术与装备正在朝着精准化和智能化方向发展。果园喷雾控制对象主要为喷施药量和风力供给量,二者需要协同精准调控,其按需调控的前提是果园靶标精准探测。该文从果园靶标探测方法、喷施药量控制方法、风力调控方法 3个方面对现有研究进展进行综述,阐述了基于光电感知、超声波传感、激光雷达、图像、光谱和电子鼻技术探测果树位置、冠层外形轮廓、冠层体积、冠层内部结构、枝叶稠密程度、病虫害程度等特征信息的技术方法;分析了喷施药量调控方法中管道总药量控制方法在管道设计、混药方式、药液流量控制策略方面技术和产品化上取得的巨大突破,以及喷头药量独立控制方法研究方面获得的大量成果;综述了果园风送喷雾风速风量需求理论原则、风场雾场建模方法、风力调控方法与调控装备研究进展,指出了其基本理论原则、建模调控方法等科学问题还有待深入探索。同时,还分析了目前研究在果园靶标探测方法、喷施药量调控方法和风送喷雾风力调控方法中面临的困难和挑战,主要包括冠层稠密程度和病虫害程度高效感知方法探索、靶标风力需求普适模型构建、风场建模风力按需调控方法研究和精准喷雾技术与系统集成开发。最后指出了果园风送喷雾精准控制方法未来发展方向:1)果园靶标冠层枝叶稠密程度和病虫害程度在线探测方法将成为新的研究热点;2)果园风送喷雾风速风量供给需求理论原则、风场快速模拟仿真和风力调控方法与装备是未来重要研究方向;3)随着高新科技的涌现,科研院所和公司有望在果园喷雾药量和风力调控系统优化设计及精准喷雾机系统集成研发方面获得更大发展。 展开更多
关键词 农业机械 喷雾 果园 靶标探测 变量技术 风力调控
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黑龙江垦区大豆变量施肥播种应用试验 被引量：14
16
作者 王新忠 王熙 +2 位作者 汪春 王智敏 庄卫东 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期143-146,F0003,共5页
为了验证大豆变量施肥播种作业的可行性与适应性,2003年在黑龙江省友谊农场五分场二队2号地使用美国凯斯(CASE)公司生产的ST820型空气输送式变量施肥播种机进行大豆变量施肥播种应用试验。作业前进行土壤取样化验,根据土壤养分化验结果... 为了验证大豆变量施肥播种作业的可行性与适应性,2003年在黑龙江省友谊农场五分场二队2号地使用美国凯斯(CASE)公司生产的ST820型空气输送式变量施肥播种机进行大豆变量施肥播种应用试验。作业前进行土壤取样化验,根据土壤养分化验结果及生产经验进行变量施肥播种决策,采用AFS软件生成变量施肥处方数据,并用于大豆变量施肥播种作业。试验结果表明,大豆变量施肥播种在技术上是可行的,但由于变量施肥播种机采用整体仿形,作业幅宽大,要求土地平整,否则各行播种深度将有一定的差异,影响大豆出苗的一致性。 展开更多
关键词 精准农业 全球定位系统 变量施肥 播种机
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基于数据包络分析和人工神经网络的变量施肥决策方法研究 被引量：23
17
作者 马成林 吴才聪 +3 位作者 张书慧 杨印生 李洪伟 韩云霞 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第2期152-155,共4页
采用数据包络分析(DEA)方法评价玉米施肥单元的投入产出技术效率,把非DEA有效的单元进行投影,使之DEA有效,所获得的投影数据供神经网络训练使用。建立3层BP神经网络模型,以土壤养分和产量为输入,以施肥量为输出,并结合输入输出的价格因... 采用数据包络分析(DEA)方法评价玉米施肥单元的投入产出技术效率,把非DEA有效的单元进行投影,使之DEA有效,所获得的投影数据供神经网络训练使用。建立3层BP神经网络模型,以土壤养分和产量为输入,以施肥量为输出,并结合输入输出的价格因素扩展模型,实现利润最大化决策。该模型既为充分使用所有试验数据引入了可行方法,又弥补了传统施肥决策方法中非线性关系描述的不足。应用表明,该模型可以揭示施肥单元的需肥特性和提供最佳施肥方案,目标产量不超过9750kg/hm2时,预测结果较合理。 展开更多
关键词 精确农业 变量施肥 决策 数据包络分析 人工神经网络
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精准施药技术现状分析 被引量：33
18
作者 翟长远 朱瑞祥 +2 位作者 张佐经 马亮亮 张启遇 《农机化研究》 北大核心 2010年第5期9-12,共4页
在分析精准施药技术重要性的基础上,从信息获取方式、喷雾技术和控制系统3个环节对国内外精准施药技术进行了分析。首先,详细阐述了基于实时传感器和基于地理信息技术的信息获取方式;其次,分析了风送液力式喷雾技术、静电式喷雾技术、... 在分析精准施药技术重要性的基础上,从信息获取方式、喷雾技术和控制系统3个环节对国内外精准施药技术进行了分析。首先,详细阐述了基于实时传感器和基于地理信息技术的信息获取方式;其次,分析了风送液力式喷雾技术、静电式喷雾技术、超低量和低量喷雾技术和仿形喷雾技术;最后对控制系统进行了阐述和分析,旨在为我国精准施药技术的发展提供借鉴。 展开更多
关键词 精准农业 变量施药 智能控制
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应用于精确农业变量施肥地理信息系统的开发研究 被引量：46
19
作者 张书慧 马成林 于春玲 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第2期153-155,共3页
利用 GIS软件 Map Info及其二次开发语言 Map Basic 6 .0开发了一套专门用于实施精确农业变量施肥作业的田间地理信息系统。该系统通过 Map Info的内置关系性数据库建立了一个包括土壤营养成分、作物历年产量、肥料使用情况等相关数据... 利用 GIS软件 Map Info及其二次开发语言 Map Basic 6 .0开发了一套专门用于实施精确农业变量施肥作业的田间地理信息系统。该系统通过 Map Info的内置关系性数据库建立了一个包括土壤营养成分、作物历年产量、肥料使用情况等相关数据库 ,可进行数据的输入与输出、更新与查询及统计等功能 ,且根据不同地块诸影响因素给出施肥决策。决策结果可显示查询 ,还可通过 RS- 2 32 C串行接口 。 展开更多
关键词 精确农业 地理信息系统 变量施肥
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变量施肥电液比例控制系统的设计与实现 被引量：23
20
作者 张辉 李树君 +2 位作者 张小超 王志 王伟平 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第S2期218-222,共5页
为了提高肥料的利用率,同时减少肥料浪费以及多余肥料对环境的不良影响,该文设计开发了一套以MC68HC908GP32单片机为中心的自动变量施肥控制系统。该系统通过RS-485总线接收上位机根据GPS、GIS数据对应的流量信息,由单片机实时控制液压... 为了提高肥料的利用率,同时减少肥料浪费以及多余肥料对环境的不良影响,该文设计开发了一套以MC68HC908GP32单片机为中心的自动变量施肥控制系统。该系统通过RS-485总线接收上位机根据GPS、GIS数据对应的流量信息,由单片机实时控制液压执行机构,变量输出田间不同位置的施肥量。通过对施肥机实验室静止试验和田间动态试验验证,变量控制可靠,作业效果良好,施肥控制精度小于4%。 展开更多
关键词 变量播种施肥机 精准农业 单片机 电液比例控制
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