【正文】 用的谷粒含水量測量，均按極板式電容傳感器原理設計。這些原始數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)字化后存入智能卡，再轉(zhuǎn)移到計算機上采用專用軟件做進一步處理。RS獲得的時間序列圖象，可顯示出由于農(nóng)田土壤和作物特性的空間反射光譜變異性，提供農(nóng)田作物生長的時空變異性的信息，在一季節(jié)中不同時間采集的圖象，可用于確定作物長勢和條件的變化。在精細農(nóng)作管理中不是直接測量土壤水份、植物冠層營養(yǎng)水平、籽粒與生物質(zhì)產(chǎn)量等信息，但可通過的多光譜測量技術(shù)推斷出結(jié)果。(3). 遙感技術(shù)（Remote Sensing RS）是未來精細農(nóng)作技術(shù)體系中支持大面積快速獲得田間數(shù)據(jù)的重要工具。GIS表達地理空間信息采用柵格型和矢量型兩種不同數(shù)據(jù)格式，在精細農(nóng)作實踐中，原始采集的數(shù)據(jù)常用柵格式采集和存儲，速度快；通過數(shù)據(jù)處理后形成的矢量型數(shù)據(jù)圖形利于直觀顯示。在“精細農(nóng)作”技術(shù)體系中，GIS主要用于建立農(nóng)田土地管理，土壤數(shù)據(jù)、自然條件、作物苗情、病蟲草害發(fā)生發(fā)展趨勢、作物產(chǎn)量等的空間信息數(shù)據(jù)庫和進行空間信息的地理統(tǒng)計處理、圖形轉(zhuǎn)換與表達等，為分析差異性和實施調(diào)控提供處方?jīng)Q策方案。為“精細農(nóng)作”或其它農(nóng)業(yè)應用選購GPS產(chǎn)品，需要有明確的應用目標和必要的知識支持，注意主機與附件的合理配置，避免盲目性帶來的損失。我國大部分地區(qū)將可能獲得國外提供的這種收費服務，但GPS接收機需具備相應的功能和有待在我國建立起相應的服務機制。當GPS衛(wèi)星信號通過電離層和大氣層傳輸時，會受到干擾和時間延遲，產(chǎn)生定位誤差。例如圖1110所示，當你測得與某一個衛(wèi)星的距離，你在宇宙空間中的位置一定是在以衛(wèi)星為參考點（圓心）, 以距離為半徑的球面上（圖1110 a）；當你同時測得與某兩個衛(wèi)星的距離，你一定是在這兩球面相切的圓形軌跡上（圖1110 b）；當你同時測得與某三個衛(wèi)星的距離，你一定是在三個球面相切的兩個交點位置上（圖1110 c），其中一個一定是在近地表面，另一個在遠離地面的太空中。GPS系統(tǒng)由包括24顆地球衛(wèi)星組成的空間部分，由地面控制站和一組地面監(jiān)測站組成的地面監(jiān)控部分和用戶接收機三個主要部分組成。據(jù)測算：采用精細農(nóng)業(yè)技術(shù)，可以節(jié)約30%以上的肥料和農(nóng)藥，可使作物生產(chǎn)成本降低20%以上。機器發(fā)生故障，操作者也可調(diào)用具有強大分析功能的辦公室計算機診斷處理程序。它可在屏幕上按操作者的需求通過屏幕菜單任意選擇顯示機組中不同部分的終端信息，調(diào)用數(shù)據(jù)庫信息，顯示數(shù)據(jù)、圖形、語音等多媒體信息。系統(tǒng)初始化時，借助于4個農(nóng)具識別位和3個安裝位置識別位進行機器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)識別；在初始化過程中，最多16個掛接用戶中的每一個用戶動態(tài)地獲取向所有用戶播發(fā)的地址；基本消息作為第2優(yōu)先級也向所有用戶廣播；為了允許用戶間直接通信，目標信息定義為第3優(yōu)先級；其它優(yōu)先級用于中央輸入輸出單元及任務管理。系統(tǒng)采用分布式總線結(jié)構(gòu)。 圖114 拖拉機農(nóng)業(yè)機械總線系統(tǒng)應用示意圖 設計農(nóng)業(yè)機械的專用總線接口、通信協(xié)議和開發(fā)生產(chǎn)集成物理特性和軟件協(xié)議的硬件電路，需要具有高集成度的IC芯片（嵌入式微控制器）。通常都是在拖拉機和聯(lián)合收割機的駕駛室安裝可用于和不同機型配套的通用型智能顯示終端。總線上還留有插接端口可與外部計算機連接，對總線系統(tǒng)設備進行診斷或?qū)嵤┫到y(tǒng)擴展。 發(fā)展基于衛(wèi)星定位系統(tǒng)的農(nóng)機作業(yè)田間導航、定位變量作業(yè)的智能控制農(nóng)業(yè)機械，實現(xiàn)農(nóng)場管理信息系統(tǒng)與田間移動作業(yè)機械間的無線通信與機群調(diào)度，支持農(nóng)田作業(yè)的科學管理決策等。 提高機器作業(yè)的技術(shù)性能：過程監(jiān)視、控制、診斷、通信；l l電子學與信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械裝備中應用的這一發(fā)展趨勢，代表著拖拉機和農(nóng)業(yè)機械技術(shù)發(fā)展新的里程碑。聯(lián)合收獲機谷粒損失監(jiān)示器及噴霧與灌溉自動控制系統(tǒng)；在園藝領域，如，設施環(huán)境的機電一體化自動控制技術(shù)；在養(yǎng)殖領域，如：基于動物個體編號電子自動識別器的自動配料、稱重、計量等設備在發(fā)達國家農(nóng)場中迅速推廣應用；拖拉機與自走農(nóng)業(yè)機械的田間自動導航、機器視覺與農(nóng)業(yè)應用機器人研究得到重視，成為探索在農(nóng)業(yè)機械化過程中應用電子信息及機電一體化等高新技術(shù)開發(fā)研究的重要方向。電子信息科技發(fā)展與農(nóng)業(yè)機械化技術(shù)創(chuàng)新一. 概述 20世紀下半期開始的電子信息科學技術(shù)革命，是人類歷史發(fā)展中的最偉大事件之一。各種電子監(jiān)示、控制裝置應用于各種復雜農(nóng)業(yè)機械上，其典型產(chǎn)品，如：農(nóng)業(yè)機械化過程中應用的田間作業(yè)面積、速度、機器作業(yè)工況計量與監(jiān)示器。近20年來農(nóng)業(yè)裝備技術(shù)不斷積累的技術(shù)創(chuàng)新成果也為這一發(fā)展提供了基礎。機組上所有獨立的電子控制設備均具有標準的輸入/輸出接口，掛接到標準總線上按規(guī)定協(xié)議進行通信和控制。50820160050 (來源：文獻1，1997)（二）. 拖拉機與農(nóng)業(yè)機械間的總線通信技術(shù)拖拉機和各種農(nóng)業(yè)機械上應用的智能化電子控制單元（ECU）的發(fā)展，使其接口的通用化、標準化設計變得愈益重要。 對制造商來說,通用標準的建立，使其僅需關(guān)注ECU用戶一側(cè)與機器控制相關(guān)的設計或建立其閉環(huán)控制系統(tǒng)，而不需要去深入了解ECU與其它設備之間的接口，只要將其插接到總線標準插座上即可，在總線上的數(shù)據(jù)信息交換僅以雙向開環(huán)方式進行。（圖116）DIN 96842：敘述了根據(jù)ISO 11898 串行數(shù)據(jù)總線標準定義的數(shù)據(jù)格式。 圖117 DIN9684/2 數(shù)據(jù)標準格式 DIN 96843 定義了系統(tǒng)功能和識別器結(jié)構(gòu)。它代表了當今儀器與控制裝置發(fā)展的主流方向，又常被稱為虛擬化儀器顯示終端（Virtual Display Terminal）。這可以使農(nóng)場管理調(diào)度中心計算機可以直接調(diào)用讀入各個田間作業(yè)機械智能終端存儲的作業(yè)數(shù)據(jù)，存入農(nóng)場計算機的數(shù)據(jù)庫中，由于農(nóng)場計算機可具有比移動作業(yè)機強大得多的信息存儲、處理功能，專家知識庫和管理決策支持系統(tǒng)，通過計算機處理后，制定詳細的農(nóng)事操作方案和導航作業(yè)計劃后，通過無線通信數(shù)據(jù)鏈路傳回到田間移動作業(yè)機。海灣戰(zhàn)爭后全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）的完善與開放民用化,為實現(xiàn)定位處方農(nóng)作提供了前提條件，使得近20年來，基于信息技術(shù)支持的作物科學、農(nóng)藝學、土壤學、植?？茖W、資源環(huán)境科學和智能化農(nóng)業(yè)裝備與自動監(jiān)控技術(shù)、系統(tǒng)優(yōu)化決策支持技術(shù)等，得以在GPS、GIS空間信息科技支持下組裝集成起來，形成和完善了一個新的“精細農(nóng)業(yè)”技術(shù)體系和開展了廣泛的試驗實踐。（二）.“精細農(nóng)作”的主要支持技術(shù)1． 3S技術(shù)（1）. 全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS Global Positioning System） 90年代初全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的完善，為實踐農(nóng)田作物生產(chǎn)的定位精細管理提供了基本的條件。 理論上，在地球表面附近的用戶接收機, 只要能測得與衛(wèi)星系統(tǒng)中任意三個衛(wèi)星的空間距離，即可通過數(shù)字信號處理和按三角法測距原理, 確定自己的3維位置坐標。 圖1110 衛(wèi)星定位系統(tǒng)測距原理示意圖l l 通過特定地球衛(wèi)星發(fā)射的廣域差分系統(tǒng)獲得校正信號的收費服務。Ashtech公司提供Ag Navigator系統(tǒng)雖有不同結(jié)構(gòu)形式，但具有相似的功能。由GIS數(shù)據(jù)庫中，可以從不同側(cè)面、不同層次提取、重新組織地理空間和時間特征信息，作為研究環(huán)境、生態(tài)和作物生長過程，分析發(fā)展趨勢，預測、規(guī)劃和制定管理決策的基礎。GIS的強大功能是：它能將一種以上同一坐標區(qū)域的位置數(shù)值相互聯(lián)系在一起，可以顯示和分析同一農(nóng)田的多種不同類型數(shù)據(jù)，并建立相互聯(lián)系。由于商用GIS系統(tǒng)的功能一般都照顧到各種類型用戶的需要，針對農(nóng)業(yè)資源信息管理和精細農(nóng)業(yè)實踐的需要和農(nóng)村用戶的特點，開發(fā)基于GIS設計規(guī)范的簡單實用、易于向基層農(nóng)村用戶推廣、界面友好的田間地理信息系統(tǒng)（FIS）已引起科技界的注意。裝載于衛(wèi)星或航空器上的多光譜攝象機或掃描式光電傳感器可獲取的地物數(shù)字圖象，其含有豐富的反映地物性質(zhì)與狀態(tài)的不同電磁波譜能量信息，可提取輻射不同波長的地物信息，進行統(tǒng)計分析和地物模式識別。然而，遙感技術(shù)領域積累起來的農(nóng)田和作物多光譜圖象信息處理及成像技術(shù)、傳感技術(shù)和“精細農(nóng)作”技術(shù)體系中需要解決的實時、快速農(nóng)田信息采集先進傳感技術(shù)的研究開發(fā)需求密切相關(guān)。通用的DGPS接收機，可以每秒給出收獲機在田間作業(yè)時DGPS天線所在地理位置的經(jīng)、緯度坐標動態(tài)數(shù)據(jù)，流量傳感器在設定時間間隔內(nèi)（即機器對應作業(yè)行程間距內(nèi)）自動計量累計產(chǎn)量，再根據(jù)作業(yè)幅寬（估計或測量）換算為對應時間間隔內(nèi)作業(yè)面積的單位面積產(chǎn)量，從而獲得對應小區(qū)的空間地理位置數(shù)據(jù)（經(jīng)、緯度坐標）和小區(qū)產(chǎn)量數(shù)據(jù)。沖擊式流量傳感器計量誤差在3%以內(nèi), 基于γ射線穿過谷粒層引起射線強度衰減測定谷物流量的傳感器,據(jù)報導, 其計量誤差不大于1%。經(jīng)過多年后可對這些參數(shù)作選擇性復測。國家土壤普查建立的土壤參數(shù)分布圖，基本上是支持從地理學角度去研究土壤分布，為服務于社會經(jīng)濟和農(nóng)業(yè)發(fā)展的宏觀管理的需要，不適應從農(nóng)學角度實施精細農(nóng)作管理的需求。因而近幾年科技界提出一種基于新的物理原理的機載快速實時土壤參數(shù)近似傳感技術(shù)的研究方向。病蟲害與作物長勢苗情的定量化檢測與評估技術(shù)尚待開發(fā)研究，目前還主要是采用DGPS引導下的查田抽樣檢測。如何更好地利用作物生產(chǎn)的經(jīng)濟產(chǎn)量潛力，一方面需要通過選育更好的品種，使之有更高的光合作用效率，更好的抗逆性能和更高的谷秸比；而制定作物生產(chǎn)管理實踐的措施，就需采用綜合優(yōu)化的農(nóng)田資源高效利用與先進的作物栽培管理技術(shù)。它綜合作物生理、生態(tài)、農(nóng)業(yè)氣象、土壤、植保和作物栽培等多個分支學科的研究成果，將作物生產(chǎn)過程與其生態(tài)環(huán)境因子的變化作為一個整體進行動態(tài)定量化分析和生長發(fā)育過程模擬研究，并開發(fā)了一批面向應用的模擬模型研究成果，如在國際上具有重要影響的小麥、玉米、水稻、高粱等谷類作物的CERES系列模擬模型，GOSSYM棉花模型；GLYCIM大豆模型等。迄今支持“精細農(nóng)作”的若干重要農(nóng)業(yè)機械，如帶產(chǎn)量圖自動生成的用于小麥、玉米、大豆收獲的谷物聯(lián)合收獲機，實施變量處方農(nóng)作的谷物精密播種機、施肥機、施藥機和灌溉設備在國外都已有若干類型的商品化產(chǎn)品，但仍需繼續(xù)得到完善并擴大到更多的農(nóng)機作業(yè)應用領域。在帶產(chǎn)量傳感器和DGPS的谷物康拜因技術(shù)已趨于成熟的基礎上，近幾年來，若干發(fā)達國家已開始了對棉花、甜菜、土豆、水稻、甘蔗、牧草、水果等收獲機械產(chǎn)量計量傳感器開展研究，在近幾年的精細農(nóng)業(yè)國際會議和重要刊物上已報道了有關(guān)試驗研究成果，研究樣機已進入試驗應用。在引進技術(shù)消化、吸收基礎上加快國產(chǎn)聯(lián)合收割機的智能化裝備技術(shù)的自主開發(fā)；l l這些數(shù)據(jù)通常都是存儲在軟盤或IC智能卡中，能一次存儲至少一個作業(yè)班內(nèi)的全部數(shù)據(jù)，然后再傳入PC機進行處理和生成產(chǎn)量分布圖；l l 開發(fā)PC上進行產(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、顯示方式等。是實踐大田作物生產(chǎn)管理科技思想的革命。近幾年，一種養(yǎng)豬場推廣應用的耳掛針扦式、塑料密封、重量小于5g的微型個體編號識別無源信號轉(zhuǎn)發(fā)器，不僅可用于按個體發(fā)育和健康狀況進行定量自動配料，建立動物個體管理信息檔案，自動監(jiān)測體重增長、母畜發(fā)情期、健康指標自動診斷等。園藝栽培過程將逐步向采用基于單株或小群，分區(qū)監(jiān)測調(diào)控，實踐優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，高效，低污染精細管理模式發(fā)展，智能化控制和裝備技術(shù)適應先進農(nóng)藝的要求，將推動技術(shù)創(chuàng)新的發(fā)展?；谛畔⒑椭R工程等高新技術(shù)的“精細農(nóng)業(yè)”技術(shù)體系將逐步完善，并不斷推動農(nóng)業(yè)系統(tǒng)經(jīng)營管理決策科學技術(shù)思想的革命。16