时间：2022-06-04 03:11:19
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇智能化农业灌溉，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
本文通过对国内外智能化节水灌溉技术的研究及应用现状分析，分析了我国智能化节水灌溉技术的发展现状及其存在问题，并阐述了在我国发展智能化节水灌溉技术的必要性，这将对节约用水、提高作物产量，促进我国现代化节水农业的发展具有十分重要的意义。
我国水资源总量丰富，但人均占有量不足世界人均值的1/4，作为农业大国，农业用水占据全国总用水量的70%以上，日益严重的水环境污染和水资源浪费，更加剧了水资源的缺乏，使得用水矛盾更加凸显。随着水资源的日趋紧张，世界各国都在积极探索行之有效的节水措施[1]。
喷灌法、微灌法、渗灌法等，都是为解决水资源不足、提高灌溉水利用效率而发展起来的现代化的高效节水措施[2-3]。然而与节水农业发达的国家相比，我国的喷灌、滴灌占有效灌溉面积的比例极低，且自动化、智能化程度不高，这与我国水资源严重紧缺的形势不相适应。
1 国外智能化节水灌溉技术的研究
智能化灌溉是为了能更加高效的利用水资源，达到最优的节水增产目标，把生物学、人工智能、微电子等多种高新技术结合到节水灌溉技术中，按照不同作物对水的需求量不同进行不同水量的灌溉。
其中智能化灌溉控制器是智能灌溉的核心，能根据降雨量、当前温度、历史用水情况，以及土壤含水量等要素，自动调整灌溉运行时间[4]。
随着现代工业向农业的渗透和微电子技术的应用，国外的设施农业也不断地向智能化方向发展[5]。雨鸟公司、摩托罗拉等几家公司在20世纪80年代成功研制了智能化中央计算机灌溉控制系统，并且随着计算机硬件、软件的飞速发展，该系统也得到了越来越多的应用。
国外节水灌溉技术发展较早，已经形成了一定的规模，加上他们利用先进的电子计算机技术实现了对灌溉控制的自动化管理。其中又以美国、以色列、澳大利亚等几个国家最为突出。
美国瓦尔蒙特工业股份有限公司和ARS公司联合开发的一种红外湿度计能够自动读取作物叶面湿度，并将其反馈给中央控制器，然后通过电脑对灌溉系统发出灌水的指令;以色列极度缺水，通过全国铺设管道输水来降低输水损失，并大量采用喷灌、滴灌技术，通过家庭计算机和无线控制技术对灌溉实行自动化的管理使得其灌溉水有效利用系数达0.9以上[6-7]。
2 国内智能化节水灌溉技术研究现状
我国的节水农业根据我国国情，在科技工作者不断地推陈创新中形成了自己的特色和优势，但在现代化的信息技术、现代工业、人工智能的利用上与发达国家相比依旧存在差距。在农业节水灌溉技术上缺乏竞争力。
自1990年起科技部通过863计划，我国就开始实施农业节水智能化示范区的工程建设，近些年来智能化节水灌溉已有所发展。
北京市第1个农村节水灌溉计量信息化管理的示范区通州区，于2010年建成实现了村级农业用水的智能化计量管理[8];云南省昭通市昭阳区的智能化灌溉苹果园，利用电磁阀实现了对园内滴管、微喷设施的远程控制[9];
唐山市丰南区的智能井房建设更是做到了计算机与遥感技术、传感器等的结合，联系农业部土壤墒情、气候预报，做到了更加精准的农业灌溉[10]。这些智能化的灌溉及管理措施给当地供水部门的工作带来了便利的同时也极大地提高了农业用水的效率，也实现了农业的增产增收。
虽然智能化节水灌溉在我国已有所探索并在局部地区开始应用，但这些只是局部小范围的，而且靠大量的财政扶持，尚没有形成一个完整的产业体系，也没有做到大范围的推广。
3 智能化节水灌溉的必要性与趋势
2012年国务院办公厅印发的《国家农业节水纲要(2012-2020年)》[11]给出了到2020年农田灌溉水有效利用系数达0.55以上发展目标。截止2013年底，我国高效节水灌溉面积为1.42×107hm2[12]，根据相关部门预测，到2030年底我国缺水量将高达1300～2600亿m3，其中农业缺水量达500～700亿m3。
而且我国水资源分布极不均匀，在地域上南多北少、东多西少，在时间上雨季旱季明显，占耕地面积60%以上的北方水资源量只有20%左右。
“十三五”规划中，我国要新增高效节水灌溉面积0.067亿hm2，农田有效灌溉面积达0.67亿hm2以上。如何解决缺水与灌溉面积增加之间的矛盾，来缓解水资源紧缺的问题，实现作物高产稳产，这就需要在灌溉系统中合理地推广自动化控制，并逐步提高节水灌溉的智能化水平。
就目前而言，我国智能化节水灌溉技术还处于初级发展阶段。与节水农业发达的国家相比，我国农业节水灌溉现有水平不高，在引进的自动化控制器中大多不能适应中国的实际情况，不仅如此，高昂的价格更是阻碍了在我国的推广[14-16]。
在国家对农业发展要求和农业用水紧缺的矛盾中，高效的、自动化、智能化的节水方式应该成为我国农业节水灌溉的发展目标。而发展的相对滞后也带来了潜在的巨大市场。
4 结束语
水资源短缺与水污染严重是世界性问题，农业是用水大户，如何解决农业用水浪费、提高灌溉水利用率是世界各国面临的共同问题。在现代工业的支撑下，现代农业节水灌溉技术也在向着智能化方向发展。
随着社会对农业要求的不断增高以及现代化农业技术水平的不断提升，结合人工智能、现代信息技术、3S技术的应用，农业节水灌溉技术也将有更深层次的发展，从自动化的不断普及开始，向更安全、高效、多功能控制的智能化节水灌溉方式迈进，这必将给中国的节水农业带来巨大的社会效益和经济效益。
关键词:现代农业机械;智能化;应用;发展
引言
随着我国经济、社会的不断发展，我国对各种农产品的需求量也在不断增加，在这种情况下必须不断采取措施提高农业生产的效率和质量，满足我国对农产品日益增长的需求，推动我国经济、社会的平稳、可持续发展。
1在现代农业机械中应用智能化技术的意义
农业是我国社会、经济发展的重要支柱型产业，与我国人民的日常生活密切相关。我国农业发展历史十分悠久，距今已有数千年的历史。我国最早期的农业生产是依靠人力进行的，后来逐渐使用耕牛等牲畜进行农业生产，这种农业生产方式的效率非常低，人和牲畜的劳动强度也非常大。随着人类社会、经济的不断发展，在农业生产过程中逐渐出现收割机、播种机、脱粒机等农业机械，取代了传统的人工劳动，使得农业生产的效率得到了极大提高。随着我国信息化技术、机械化技术的不断发展，传统的农业生产方式已经无法满足我国农业生产的发展要求，迫切需要提高农业生产过程中的机械化水平、智能化水平，实现农业机械的自动化生产，解放传统的劳动力，减轻农民的负担，提高农业生产效率，提高农作物产量。近年来，我国农业机械化得到了十分迅猛的发展，各种农业机械逐渐走进广大农民的生活，对农业生产的发展发挥着重要的推动作用。目前我国农业机械的使用率在飞速提高，农业生产已经具有较高的机械化水平。在这种背景下，我国政府大力推动智慧农业的建设和发展，不断采取措施提高农业机械的智能化水平、自动化水平，希望能够依靠智能的农业机械来解放农村劳动力，提高农民收入水平，推动农村经济发展。2018年国务院提出，应当在农业机械中大力应用大数据、物联网、卫星定位等先进技术，顺应我国农业发展趋势，推动我国农业的不断发展。通过在现代农业机械中应用智能化技术，可以促使农业生产资源、劳动力利用率不断提高，减少农业生产对环境所造成的污染和破坏，在提高农业生产经济效益的同时还可以提高农业生产的环境效益，实现经济、环境、社会三者的协调、可持续发展。应用智能化技术的现代农业机械功能更加齐全，许多依靠人力难以解决的问题都能够得到有效解决，农业生产效率得到了极大提高［1］。与传统的农业机械相比，应用智能化技术的现代农业机械运行的安全性、可靠性更高，在运行过程中可以自动监控运行状态，实现对故障问题的自我诊断，当出现故障问题时可以及时通过系统进行预警，农民可以及时明确农业机械的故障问题，并对故障问题进行解决，避免故障问题进一步扩大而阻碍整体农业生产的顺利进行。此外，应用智能化技术的现代农业机械还可以对气候、环境信息进行实时监控，根据收集的气候、环境信息以及目前的实际产量对接下来的农业生产活动进行预测，根据农作物具体的生长情况、周边的环境因素制定下一阶段的农业生产计划，确保制定出的农业生产计划有着极高的科学性、合理性。
2现代农业机械中对智能化技术的应用
2.1新能源技术
在现代农业机械中应用新能源技术，主要是加强对风能、太阳能等的利用。太阳能作为环保、可再生的能源可以为现代农业机械的运行提供动力，并可应用到农业生产的病虫害防治、农作物的灌溉和种植等领域，可以推动农业生产效益的有效提高，减少农业生产过程中对环境所造成的污染。如，利用太阳能技术建立光电温室大棚，为大棚中各种农作物的生长提供电能、热能;利用太阳能技术研发诱虫灯等设备应用到农业生产当中，可以及时杀灭各种害虫，避免农作物出现病虫害问题。传统农业生产过程中大量使用农药、化肥所造成的农药残留、土壤肥力降低等问题也可以得到有效解决。此外，还可以利用太阳能技术构建太阳能制冷器、集热器、真空平板等设备，将太阳能转换成机械能、电能，为农业机械运行提供动力，太阳能制冷器可以降低农业机械运行温度，避免农业机械由于过热而引发一系列的故障问题，确保在高温天气下农业机械仍然可以稳定运行。对于风能的利用主要是构建风力发电设备将风能转换成电能，为农业机械运行提供充足的电力，有效降低农业机械的运行成本，提高农业生产的经济效益［2］。
2.2自动控制技术
在农业机械中应用自动控制技术，可以有效提高农业机械运行的自动化、智能化水平，构建完善的农业机械自动运行监控网络。可以将自动控制系统、电子监视系统安装到各种农业机械内部，在主要农业机械的驾驶室中安装智能显示屏并与其它农业机械的自动控制系统、电子监视系统相连接，实现对农业机械运行的实时监控。澳大利亚等国家依靠传感器技术构建了农作物自动监测与管控系统，能够及时收集光照强度、温度等环境数据，并将收集到的环境数据传输到计算机中，经过计算机的分析处理后传输到调节装置，调节装置根据计算机传输来的数据指令实现对农作物生长环境的自动调节。
2.3计算机视觉技术
在农业机械中应用计算机视觉技术，主要是依靠摄像机、计算机等设备对人的视觉功能进行模拟，代替人去识别、监控、测量不同的农业目标。田间作业环境比较复杂，环境因素众多，并且依靠人的视觉对农作物生长方向、位置等进行确定十分困难。而依靠计算机视觉技术可以无视复杂的田间作业环境，全面收集田间的各种环境因素，对农作物生长方向、位置进行迅速、准确地识别，后续还可以根据识别到的农作物生长方向、位置来对农业机械的运行路线进行规划，切实提高农业生产的效率和质量。计算机视觉技术还可以应用到农产品的检测工作中，只需要采集农产品的图像就可以对农产品进行精准检测，不需要和农产品产生接触，不会对农产品造成损坏。
2.4电子智能化技术
在现代农业机械中应用电子智能化技术，可以提高农业生产的精细化、精准化水平，实现农业生产各个环节的精准进行。西方发达国家在农业机械中应用先进的智能技术，并结合各种电子信息技术构建了智能化的农业机械控制系统，研发出各种能够智能采摘、收获、播种的机械设备。以色列利用电子智能化技术、自动控制技术研发出自动灌溉系统，能够自动进行灌溉，并自动对农业生产过程进行监控，灌溉的精准度得到了极大提升。德国研发出可以与智能手机相连接的电动小型拖拉机，大型农场主可以通过智能手机对电动小型拖拉机进行控制，对其驾驶室事先进行预热或制冷。
2.5GPS导航技术
GPS导航技术有着操作简单、成本低、效率高的优点，在农业机械中得到了极为广泛地应用。日本依靠GPS导航技术研发出无人驾驶的拖拉机，能够自动从仓库中驶入农场，并且这种无人驾驶拖拉机还应用了GPS测量技术，定位的精确度非常高，能够严格按照规定的路线运行。美国等国家在小型无人机等机械中应用了GPS导航技术，事先在导航系统中设置好小型无人机的飞行路线、速度、高度，通过小型无人机来进行农药的喷洒，农药喷洒的效率得到了极大提高，农药对农作物的穿透性也变得更强，效果得到了极大提升。
3推动农业机械智能化发展的措施
农业智能化的实现必须以农业机械化为基础，因此我国需要不断提高农业机械的普及率、利用率，不断提高我国农业生产的机械化水平。各级部门需要意识到农业机械化、智能化发展的重要性，落实我国的和农业机械化发展相关的政策，加大对农业机械普及的资金投入，加大对农民的扶持力度，确保农业机械化水平能够得到有效提高。在农业机械普及率不断提高的基础上，各级部门需要加大对智能化农业机械的推广力度，让广大农民意识到智能化农业机械的重要作用，不断提高智能化农业机械在农业生产过程中的利用率［3］。针对现有的农业机械，相关部门可以利用各种智能化技术、自动控制技术对其进行改造，确保现有农业机械的性能及智能水平得到有效提高。相关部门还可以构建农业机械智能化生产示范基地，加大对农业机械智能化的宣传力度，让广大农民对农业机械智能化有深入地了解，并为后续智能化农业机械在农业生产过程中的实际应用提供参考。
【关键词】自动控制技术；农业自动化
由于历史、观念和技术等方面的原因， 我国传统农业机械与发达国家相比有很大差距，已远远不能适应农业的科技进步。近些年来， 自动化的研究逐渐被人们所认识， 自动控制在农业上的应用越来越受到重视。例如，把计算机技术、微处理技术、传感与检测技术、信息处理技术结合起来， 应用于传统农业机械， 极大地促进了产品性能的提高。我国农业部门总结了一些地区的农业自动化先进经验（如台湾地区的农业生产自动化、渔业生产自动化、畜牧业生产自动化及农产品贸易自动化）的开发与应用情况， 同时也汲取了国外一些国家的先进经验、技术，如日本的四行半喂人联合收割机是计算机控制的自动化装置在半喂人联合收割机中的应用，英国通过对施肥机散播肥料的动力测量来控制肥料的精确使用量。这些技术和方法是我国农业机械的自动化装置得到了补充和新的发展，从而形成了一系列适合我国农业特点的自动化控制技术。
1.已有的农业机械及装置的部分自动化控制
自动化技术提高了已有农业机械及装置的作业性能和操作性能。浙江省把自动化技术应用于茶叶机械上，成功研制出6CRK-55型可编程控制加压茶叶揉捻机，它利用计算机控制电功加压机构，能根据茶叶的具体情况编制最佳揉捻程序实现揉捻过程的自动控制，是机电一体化技术在茶叶机械上的首次成功应用。
1.1应用于拖拉机
在农用拖拉机上已广泛使用了机械油压式三点联结的位调节和力调节系统装置， 现又在开发和采用性能更完善的电子油压式三点联结装置。
1.2应用于施肥播种机
根据行驶速度和检测种子粒数来确定播种量是否符合要求的装置， 以及将马铃薯种子割成瓣后播种的装置等。
1.3应用于谷物干燥机
不受外界条件干扰， 能自动维持热风温度的装置停电或干燥机过热引起火灾时，自动掐断燃料供给的装置。
2.微灌自动控制技术
我国从20世纪年50代就开始进行节水灌溉的研究与推广据统计。到1992年，全国共有节水灌溉工程面积0.133亿m2，其中喷灌面积80万m2， 农业节水工程取得了巨大的进展。灌溉管理自动化是发展高效农业的重要手段，高效农业和精细农业要求必须实现水资源的高效利用。采用遥感遥测等新技术监测土壤墒性和作物生长情况，对灌溉用水进行动态监测预报，实现灌溉用水管理的自动化和动态管理。在微灌技术领域，我国先后研制和改进了等流量滴灌设备、微喷灌设备、微灌带、孔口滴头、压力补偿式滴头、折射式和旋转式微喷头、过滤器和进排气阀等设备，总结出了一套基本适合我国国情的微灌设计参数和计算方法，建立了一批新的试验示范基地。在一些地区实现了自动化灌溉系统，可以长时间地自动启闭水泵和自动按一定的轮灌顺序进行灌溉。这种系统中应用了灌水器、土壤水分传感器、温度传感器、压力传感器、水位传感器和雨量传感器、电线等。
3.自动控制技术在精准农业中的应用
引言
我国当前最基本的民生产业，会受到农产品质量的直接性影响。在我国农业不断发展的过程中首先要保障农产品数量，也应该将农业产品的质量以及品质进行改善，并且将农业产业的主要结构调整好，这样可以改善环境污染、资源严重不足、利用率低、生产效益低下等问题，才能促进农业长期健康发展。由此可知，研究农业物联网技术具有十分重要的意义。
1 农业物联网技术
1.1 产生农业物联网的背景分析
当前，在我国农业科技生产中，农业信息技术是其中十分重要的内容，现在我国农业的发展方向，主要的就是实现“农业现代化以及信息化融合”的目标，“农业物联网”实质上就是借助相关的智能传感设备对农业种植环境及操作过程进行实时监控，同时借助相关的数据采集设备中无线网络系统将各个数据向信息控制中心传送，这样可以对农作物在生长过程中所需要的各个环境条件（如：土壤温度、含水量、湿度、光照、病虫发生情况以及温度等）进行智能监测控制，并且做到及时灌溉和技术防治，也有助于达到自动检测生态新型农业种植的效果。
1.2 在农业种植环境中物联网技术的应用
在农业种植环境中物联网技术的应用，主要是体现在以下两个方面：（1）第一个方面，就是实现物联网有效监管农产品的质量安全。在应用农业物联网技术的过程中，常常会有效地应用着很多其他技术，例如：网络平台技术、物联网中间件、传感器网络、条形码、电子标识等，这样可以实现农产品生产、交易信息、储运的实时监控以及透明化，这样也更加有助于实现农产品全程的管控追溯，有效地保障农产品的质量安全。（2）实现物联网智能化管理农业种植，在种植过程中，安装智能控制的系统，这样可以实时监测整个农作物种植环境中所需参数，按照参数变化状况总结最佳生产农作物的环境条件，把握农作物生产的环境要求，在无线传感器节点应用中获取生物信息的方法，掌握更多有效地精准调控温室的科学依据[2]。
2 农业物联网种植环境监控系统设计
2.1 监控农业物联网种植环境系统的主要技术
在控制系统监控农业种植环境的过程中，会有效地应用物联网技术，其中主要的技术有两个方面：第一个方面，就是在感知层采集以及感知无线数据；第二个方面，就是借助远程智能化控制网络传输层的计算机来分析收集的数据，对作物生长过程中必需的水分、温度以及空气等进行有效的控制，这样更加有助于创造更加精准的农业种植方式[3]。
2.2 构建监控农业物联网种植环境的系统
在我国农业种植的环境中应用的关键技术就是物联网技术，这样就能够适时有效地监控种植农业作物的主要环境，其中比较重要的部分就是：感知层：采集以及感知相关的数据，达到种植农业作物环境中科学合理的光照、空气湿度、空气温度、土壤湿度，以及将实时感知自动灌溉系统的数值向ZigBee 协调器节点上进行传输；实时感知自动灌溉系统的应用主要是有效地将出现的相关数据采集，并且进行信息处理以及存储，甚至是按照下达的控制指令，有效地为客户提供的决策以及分析的主要依据，这样客户就能够随时随地借助电脑等终端进行信息数据的查询[4]。
2.3 构建监控农业种植环境的系统
在构建监控农业种植环境的系统中，最主要的两部分构建系统有构建的系统软件以及构建的系统硬件：第一部分，就是构建的系统软件，设计系统软件的主要工作就是设计ZigBee 协议栈的程序，以及设计传感器节点的程序。第二部分，就是构建的系统硬件，主要有（1）电源板，很好地连接着传感控制模块以及无线节点模块并且还可以将电源提供给系统。（2）控制以及传感模块，要有光照强度、湿度传感器，以及温度传感器。（3）无线节点模块，ZigBee 主要是应用在低功耗以及低成本的射频中，其中有传感节点以及网关协调器[5]。
关键词：农田水利工程；水利信息管理技术；应用；农业生产效率
中图分类号： S274 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/ki.jlny.2016.19.034
水利工程的开展关系到农田的灌溉、蓄水以及抗洪等工作，而通过信息管理技术的引入，传统的水利工程变得更智能化，以数据搜集、处理、应用为载体的农田水利信息不仅能够为农田作业提供自然条件变化数据，更能够精准的测算水利工程的相关数据，继而以地区水资源的分布信息以及农田灌溉作业的实际情况为依托，为农业生产提供准确的参考，随时保障农作物的灌溉和保护，提高农田与水资源的利用效率。因此，现阶段农业生产与研究人员应当从农田水利工程的实际情况出发，结合最新的信息管理技术，来探究农田水利信息，并结合现有的技术探究农田水利信息管理技术应用的相关策略，保障农田的高效实用以及资源的节约与保护。
1 农田水利信息管理技术的特点
本文结合实际工作经验以及农田水利信息管理工作开展的现状，梳理农田水利信息管理技术的相关特点，以探究农田水利信息管理技术的本质情况，继而为其应用提供有利的参考。
1.1智能化信息搜集与传输，保障农田水利数据的有效应用
与传统农田水利工程不同，农田水利信息管理技术的应用不仅能够对农田的水源、灌溉作业等进行实时的监控，还能够及时的将相关信息进行电子化处理，并传输到数据库中。通过智能化的信息搜集与传输系统，农田内实际水源的分布，灌溉工作的频率以及农作物的生长信息等都能被有效的存储起来，并加以处理分析。通过信息的应用，各个农田的实际信息将能够得到有效的反馈，水利工程施工作业以及后期的应用等将根据农田的实际情况来开展，工程作业更有针对性。
1.2良好的用户体验，提升农田水利工程的作业效率
农田水利信息分为采集层、传输层、数据层、应用层以及用户层五个层次，前期往往通过相关的设备以及智能工具来完成，而用户层则是在前期工作的基础上直接服务于相关人员。通过信息的后台处理与分析，农田水利信息管理系统往往能够呈现出直观的参考内容，使得用户通过显示屏浏览就能直观的掌握各个农田分布区的实际情况。在这良好的用户体验下，传统的农业水利工程变得更加的简单化，农田灌溉、抗洪、水资源调配等工作的效率得到提升。
1.3信息的及时反馈，保障农业灌溉措施的及时应用
农田水利信息管理技术采取24小时不间断作业，随时进行信息的传输、存储与分析，因此在实际的技术应用过程中，该信息系统不仅能够根据过去的数据分析农田的实际情况与生产规律，还能够实时反馈各个目标农田的变化，让用户足不出户掌握当前农业生产的实际情况，并随时应对出现的问题。
2 农田水利信息管理技术的应用
农田水利信息管理技术具有信息传递、存储、分析的功能，也具有信息的反馈与处理的功能，继而为农业作业人员提供良好的参考，提升农业作业的实际效率，保护了农田与水资源。
2.1建立农业配套政策措施，保障农田水利信息管理技术作用的发挥
随着农田水利信息管理技术的使用，农田作业的信息得到了及时的搜集与反馈，因此农田中传统的灌溉、防汛等问题也在逐渐的暴露。现阶段除了基本的农业管理规范外，基层单位还应当积极推广配套的农业指导措施，基层单位根据信息管理系统反馈的信息来指导农民进行农业生产，而农民也应当科学的利用农田资源和水资源。
2.2改变传统农业管理方式，建设现代农业
现阶段，不少地区的农业生产方式还是延续了传统的家庭式小农生产作业模式，这种模式不便于统一的管理，对于农田水利信息管理系统所传递的信息也无法及时的进行反馈作业。因此在智能化水利系统应用的今天，基层单位还应当改变传统的农业管理方式，以农田检测区为单位组建生产合作组，并根据信息系统所反馈的内容及时的进行统一灌溉，以保障农田水利作业的效率，并节约水资源。
2.3构架专业人才队伍，防止信息“孤岛”现象出现
随着水利信息管理技术的深入应用，系统所能传递和反馈的信息将越来越丰富，如果没有专业人才进行现场的监控与解读，即使再良好的用户体验，信息的获取与解读仍然会存在大量的遗漏。因此在水利信息管理技术应用的过程中，除了配套的农业农田管理措施外，还应当组建专业化的人才队伍，以充分发挥信息系统的实际作用。
3结语
本文结合实际的工作经验以及现阶段农田水利信息管理技术的发展情况，探究农田水利信息管理技术的应用。农田水利管理信息技术具有信息的及时传递、良好的用户体验、实时检测等特点，为了有效应用好该技术，相关单位要制定好配套的农业措施，改变传统农业管理方式，并组建专业化人才队伍，保障水利信息管理技术作用的发挥。
参考文献
[1] 陈金水，丁强.灌区现代化的发展思路和顶层设计[J].水利信息化，2013，（06）.
[关键词] 物联网 智慧农业大棚系统 大棚灌溉模型 设计 应用
[中图分类号] S625 [文献标识码] A [文章编号] 1003-1650 （2016）04-0082-01
在农业产业中，物联网是形成农业工程项目的重要基础技术之一。现如今，技术越来越发达的物联网技术正在一步步融入农业生产，它不仅能够智能部署农业生产现场的种植环境、采集温度、湿度、光照、病虫害以及二氧化碳浓度等等图像数据信息，也能够组建监控网络，实现对农业生产环境的全时段感知和预警，辅助农业生产作出智能化科学决策，实现精确化种植与可视化管理。可以说，物联网技术为我国正在转型期间的智慧农业带来了全新的技术理念与有利条件，值得更深一步研究和推广应用。
1 基于农业物联网技术的智能大棚系统耗水量分析
基于现代农业的物联网关键技术有许多，例如农业信息感知技术、处理技术以及传输技术等等，它们中还涉及到农业传感器、GPS定位系统、无线射频识别器、遥感以及二维码技术等等。这些技术围绕农业环境信息展开，对种植农作物中的空气、温湿度、土壤水分含量、肥料以及化学元素数据进行分析，为农业作物在生长阶段提供了全方位的技术监测，随时为农业生产提供各式各样的技术支持。本文所提到的基于物联网技术的智能农业大棚灌溉系统，它就是考虑到大棚中不能直接利用天然降水，需要为其寻找灌溉水源渠道。为了避免传统人工灌溉的不确定性，围绕物联网所创建的灌溉模型就实现了对智能农业大棚系统的精确化灌溉管理，其中也包括了对大棚耗水量的技术管理。
首先，要明确智能化农业大棚系统虽然在科技技术上相对发达，但是它所能提供的农作物生长环境与野外大田作物还是存在明显区别的，就比如说作物生长环境差别。先说光照条件，大棚内是要明显弱于野外大田的，而反观增温保湿控制效果则相对强于大田种植。而在最重要的灌溉方面，农业大棚的灌溉水源主要来自于人工供水，它虽然不受雨水天气环境限制，但是毕竟大棚内的环境相对十分封闭，内部风流动速度相对较小，对水的蒸发作用也相对薄弱，这让大棚内始终处于一个湿度较高的水平，平稳了大棚灌溉中对耗水量的需求。本文以浙江丽水缙云县在2014～2015年度的大棚黄瓜种植为例，对其耗水量数据进行量化分析。首先选取长度为25m，宽度为2.5m的大棚地块展开试验，通过物联网数据库技术对大棚黄瓜种植的月耗水量与平均月温度值进行统计比较，结果如表1。
从表1可以看出县内智能大棚黄瓜种植的月平均耗水量及温度变化整体趋势，二者存在相似关系，呈现中间阶段高初期末期阶段低的波峰波谷状态。所以说，温度因素对智能大棚的耗水量影响是偏大的，而其余因素则可以忽略不计。利用温度数据分析来估算大棚的平均耗水量也是灌溉模型建立的关键基础[1]。
2 智能大棚系统灌溉模型简析
考虑到表1中智能大棚中的温度数据处于波动起伏状态，所以要根据不同时段的不同温度条件来评估大棚中黄瓜种植的耗水量F（Ti）随温度变化的基本变化规律。根据数据库数据对大棚2014～2015年度种植的耗水量进行整体分析，再将日平均温度作为衡量大棚耗水量的重要指标，为大棚日平均耗水量基于平均温度T进行线性函数模型建立：
F（Ti）=k x T
再根据以上灌溉函数模型来估算大棚的日平均耗水量，进而得到大棚黄瓜实施灌溉的具体时间：
在公式中，灌溉总水量即：
根据上述模型每天从数据库中调用历史温度数据以及假设温度数据，其目的就是分析和计算大棚黄瓜在生长期间的具体灌溉时间（以天为基本单位）。确定好灌溉时间和每天灌溉时间以后，就可以利用上位机来发送智能控制指令，对黄瓜作物实现每日自动灌溉，每天灌溉后都会对大棚耗水量进行数据分析，然后结合黄瓜生长情况计算次日的灌溉水量，以此类推日复一日进行[2]。
3 灌溉模型的应用
首先，灌溉模型中的硬件结构通过网关、继电器来控制电磁阀开关，并借助上位机发送命令来实现灌溉指令，最终形成实际灌溉行为。每天大棚灌溉系统的用水总量都要通过流量传感器来精细计算，每当水流经过流量传感器时，数据线就会产生持续脉冲，通过脉冲来实现对用水量的评估。在每天的农作物灌溉过程中，都要提前设置灌溉水量上限，根据实际需求来确定灌溉流程和灌溉起始时间。在系统模型中，网关除了采集和上传上位机命令数据并实现信息传达外，它还能够在农作物灌溉过程中实现合理的组织协调功效，如图1。
如图1所示，灌溉模型主要利用上位机结合智能通讯方式来实现对农业大棚中农作物的灌溉功能。当灌溉工作开始后，系统模型会将控制命令发送到各个网关节点，通过网关节点来具体驱动相应结构控件的功能操作，按照顺序一步步完成灌溉流程[3]。
4 总结
本文基于物联网诸多技术所设计的智能大棚灌溉模型在农业种植上实现了节水与精确灌溉功能，相比于传统人力灌溉更加省力，灌溉精确度更加到位，在获取历史数据方面也相当便捷，误差较小。总体来说它是具有很好的业界实用价值的，值得在县内智慧农业大棚系统的未来建设中进行更深层次的科学研究与应用推广。
参考文献
[1]张新，陈兰生，赵俊等.基于物联网技术的智慧农业大棚设计与应用[J].中国农机化学报，2015，36（5）：90-95.
1.1产品种类少
目前，我国针对不同的农业产品生产制造出了不同的农业机械，但是就我国目前农业机械发展的现状来看，其还无法满足农业生产对农业机械的要求。例如，对于农产品深加工种类的农业机械，由于我国目前在这方面的技术还比较薄弱和不够成熟，导致在农产品生产过程中必须要引进其他国家的农业机械，进而增加了农业产品的投资成本。
1.2农业技术人才缺乏
我国农业机械的操作者一般是农民本身，而由于其没有成熟的农业机械操作技术，以至于面对大型的农业机械不知该如何使用，从而使机械的价值在农业产品的生产中无法发挥出来。同时，部分农业机械的操作人员，由于没有经过专业的培训，因此其机械操作水平较低，进而影响了农业机械的使用效率。在这种情况下，国家应着重培养一批高技术的农业人才，为农业产品生产的发展提供有利的条件。
1.3农机手收入低
农业机械的使用多数只是在特定的季节，因此农机手在其他的时间都是空闲的，以至于其年收入不高，此现象的发生将导致农机手人才流失的现象越发严重，致使农业生产工作无法有序开展。
2精确农业对农业机械化的要求
2.1农业机械精确化
为了实现精确农业的发展，农业机械必须要在播种和施肥时保证其准确性。同时改变传统灌溉无法精准而产生的干旱等现象，为农业生产提供有利的条件，实现农业精准化，省去农业生产时的人力、物力的同时，确保了农产品的质量进一步提高。未来我国在农业生产方面，应大力推广农业机械精准化，并将此设置为农业发展的一个有效目标。
2.2农业服务体系化
在精确农业的背景下，我国农业机械实现智能化的同时，还要确保农业服务体系化。在农业生产之前，要制定出一系列的生产计划，保证生产到使用过程中各个环节的协调性。同时保证在农业产品生产过程中，农业生产管理要符合服务体系化的生产要求，进而促进农业生产顺利进行。
3我国农业机械化的未来发展趋势
3.1农业机械朝着智能化发展
为了满足农业生产的需求，农业机械应朝着自动化和智能化的方向发展，从而解决传统农业机械存在的由于其种类少而无法满足农业生产的现象。随着我国科学技术的进一步发展，农业机械智能化的趋势是势必可行的。通过农业机械智能化的实现，可在保证农产品生产质量的同时，大大提高生产效率，降低生产成本，从而解决传统机械带来的一些问题。例如，我国棉花由于生产效率低、价格高而降低了销售产量，若我国实现了农业机械智能化，那么销售产量必然会因为生产效率的提高而上升。
3.2农业机械化朝着绿色产品发展
随着人们生活水平的不断提高，人们对农产品质量要求也随之增加。而为了满足人们的生活要求，在农业产品生产中应对农业设备进行详细的检查，以免因有害物质影响机械设备的使用，从而避免农产品因农业机械而产生食品安全问题，促使农业机械化朝着绿色产品方向发展。为人们提供健康食物的同时，提高人们生活环境的质量，为人们营造一个舒适、健康的生活氛围。针对此，相关部门应努力配合农业机械化绿色产品的研发，限制农业生产中污染物排放超标的现象，并推动绿色产品生产的有效开展。
4结语
关键词：光伏；薄膜电池；智能型；温室大棚
1 引言
上世纪70年代，能源危机的爆发和日益恶化的环境引发全球的思考，发展可再生、无污染能源成为人类的共识。在此前提下，太阳能特别是太阳能光伏发电，在世界范围内受到高度重视，获得飞速发展。这也给农业温室大棚的发展提供了一个新的平台。温室大棚突破了传统作物种植受季节、环境、气候等诸多因素的限制，对农业生产有重大意义。但目前我国温室大棚多依靠人工经验进行管理，自动化程度不高，这种方式生产效率较低，不适合工厂化农业生产，且对种植者的素质要求较高。而智能型光伏温室大棚能够实现对农作物生长环境各基本要素的控制，实现农业生产的智能化生产，并解决了无电、缺电地区农业生产的供电问题。
2 光伏技术与温室大棚的结合
这种温室大棚采用非晶硅薄膜式太阳能电池。
首先，薄膜电池弱光性好，阴雨天也能发电，常年累计发电量比普通的晶硅电池高20%左右。其次，这种电池利用薄膜的分光技术将作物所需波段的太阳光穿透电池后被作物吸收，作物生长不需要的波段则被用于薄膜电池吸收发电，部分被转换成热能以提高棚内温度。植物进行光合作用主要是利用有效光谱为440nm的蓝光和660nm的红光区，（见图1所示），而这种薄膜电池的最大吸收波峰在400-600nm，在理论上薄膜电池的最大吸收波峰与植物光合作用的吸收波峰并不冲突（是否完全不影响作物生长仍在研究中）。另外，紫外线不是作物生长所需，甚至会破坏作物，薄膜电池可以对其进行吸收，省却了加遮阳网的麻烦。
非晶薄膜电池使得光伏与温室大棚能够更好的融合，在不影响大棚内作物正常生长的基础上，能够借用大棚的向阳面直接低成本发电，供大棚内的各种设备使用（见图3所示），实现了节能减排；同时，也充分有效的利用了土地资源，使农业用地的利用最大化。
3 光伏温室大棚的智能控制系统
虽然温室大棚在我国得到了广泛应用，但大多数未采用智能控制技术，自动化程度低，环境控制能力有限，这也在一定程度上影响了温室作物的产量和质量，因此，温室大棚智能控制系统的建立很有必要。
影响作物生长的因素主要有温度、湿度、CO2浓度以及光照等，其间还要进行杀虫、灌溉等工作，如果能够实现对这些因素的智能控制，不仅可以减轻种植者的负担，还能提高农作物的产量与质量。而整个系统的用电可以由太阳能薄膜电池提供，即使将大棚建在无法利用电网电能的偏远地区，也不会受到限制。光伏温室大棚的智能控制系统原理如图4所示。
1）温度的调节：根据棚内作物设置最佳温度范围，并通过温度传感器进行监控。当室温低于设定值时，系统根据棚外阳光情况（通过光照传感器检测）利用太阳能加热器（阳光充足时）或者电加热设备（阳光不足时）进行升温，电加热部分由蓄电池组供电。当温度高于设定值时，采用湿帘-风机系统进行降温，湿帘是利用水蒸发吸热原理降温，风机则通过产生的风压强制空气流动进行降温。有研究表明，大棚的室温达到33度时便需要强制降温，否则会对作物生长产生不利影响，湿帘和风机二者结合使用，有效控制了棚内高温的产生。
2）湿度的调节：如同温度调节，当棚内湿度低于设定值时，系统驱动太阳能水泵工作，通过大棚顶端的喷嘴喷出的喷雾来提高湿度，这样也避免了湿度过大。当湿度高于设定值时，系统驱动电动窗开启进行通风，利用湿度差来进行室内外的空气交换，以降低湿度，必要时可以驱动风机加快空气流动和交换。
3）CO2浓度的调节：CO2是作物进行光合作用的重要原料，适宜的浓度可以使作物活力增强、产量增加，温室大棚是相对封闭的环境，使得对CO2浓度进行控制成为可能。提高CO2浓度是通过CO2发生器实现的，棚内浓度低于设定值时，系统控制CO2发生器工作；浓度过高时，则驱动电动窗开启进行通风。
4）光照的调节：传统的大棚需要遮阳网进行遮阳，但这种光伏温室大棚的太阳能薄膜电池本身就具有遮阳功能，且利用分光技术将不利于作物的光谱光照吸收，作物所需的则可以正常穿透（见前文所述），因此，可以兼作遮阳网使用。当光照弱于正常值时，系统根据检测到的光照度，控制开启相应数量的LED补光灯，以满足作物生长的光照要求。另外，还可以根据作物的特性适当延长光照时间，提高作物的品质和产量，甚至也可以用来反季节培植作物。
5）雨感功能：温室大棚能的智能控制系统能够检测天气状况，并适时进行防护处理。当出现下雨的天气时，系统接受到传感器感应到雨滴的信息，并驱动电动窗自动关闭，使棚内作物避免遭遇“雨灾”。
6）杀虫功能：大棚内作物生长可能会遭到害虫的侵扰，再加上通风需要，时常开启电动窗，棚外的害虫也难免进入，为尽量减少使用农药，培植绿色作物，棚内配置了太阳能杀虫灯。这种杀虫灯通过紫外光利用昆虫趋光的特性将其引诱，并用高压网将害虫击杀。杀虫灯由智能系统控制开关时间，并由薄膜电池充电的蓄电池为其供应电能。
7）灌溉功能：棚内安装了土壤湿度传感器，并将检测数据传至控制系统，当作物需要灌溉时，系统驱动光伏水泵工作为其提供水源。而光伏水泵也肩负着为屋顶喷嘴提供水源的工作（见上文所述），其工作与否完全取决于棚内作物的需要，避免了过量用水，起到节水作用。
4 智能型光伏温室大棚的前景展望
智能型光伏温室大棚利用光伏技术和智能控制技术实现了对棚内温度、湿度、CO2浓度以及光照的自动控制和调节，并根据实际情况自动进行“避雨”、杀虫、灌溉等一系列工作，真正实现了农业生产的自动化和智能化，在减轻种植者负担的同时，也提高了农作物的生产效率。而整个系统只需要用大棚上安装的太阳能薄膜电池来供给能量便可运行，无污染且节约能源，也保证了不便接入电网偏远地区的正常使用。
目前，光伏和智能控制技术在农业生产领域的应用仍处于起步阶段。我国是农业大国，农业生产技术的提高对我国有着重要意义，多学科与农业的融合将是农业发展的一个必然方向。而对于光伏行业来说，将温室大棚透光屋面充分利用，作为光伏发电的建筑基础，可以节约大量的土地资源，有助于实现低成本发电。另外，加强对各类作物生长机理的基础性研究对普及和推广这种智能型光伏温室大棚有着重要意义，有助于推动这种大棚从概念性展示向实用阶段的发展，以真正实现提高作物品质和产量，又兼顾发电的双赢效果。
参考文献：
摘 要：传统农业灌溉系统中，运用有线网络实现智能化灌溉，不仅成本较为高昂，整体布设过程也很复杂，需要花费大量的人力物力。正是基于这种情况，相关技术人员研发了ZigBee智能农业灌溉系统，主要利用的是网络节点、超声波水位传感器以及土壤水分传感器等，整体系统能有效实现信息反馈和数据收集，十分便利。本文从ZigBee智能农业灌溉系统的总体结构分析入手，对硬件实施方案以及软件实施方案进行了集中的阐释，旨在为技术研究人员提供有价值的技术建议，以供参考。
关键词：ZigBee；智能农业灌溉系统；硬件；软件
中图分类号：S275 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20170230059
1 基于ZigBee的智能农业灌溉系统总体结构
ZigBee智能农业灌溉系统的参数包括用户终端系统、主控制器、ZigBee内部协调节点以及监控系统等，利用节点参数实现网络组网，并借助控制命令优化系统的运行流程。另外，在ZigBee智能农业灌溉系统运行过程中，当终端节点检测到农田水位超标后，就会产生自动断电制动，系统能利用其自身系统控制参数对电磁阀进行控制，从而有效地停止灌溉操作。而针对检测水位在阈值范围以下时，需要利用系统自动化控制功能开启电磁阀，确保振动控制灌溉项目。技术人员要利用模块对开启灌溉和停止灌溉进行集中管理，针对状态信息以及终端节点建立有效的控制框架[1]。
2 基于ZigBee的智能农业灌溉系统的硬件实施方案
ZigBee智能农业灌溉系统主控制结构主要包括微处理芯片、USB和SPI等，结合图像传感器和MCI，能优化实现系统的高效管理目标，并且可以利用JAVA进行编程操作，将信息缓存后直接输入到存储指令和数据控制模块中。
2.1 基于ZigBee的智能农业灌溉系统的终端节点设计
ZigBee技术在实际应用过程中，能有效实现低能耗和低成本，同时保证整体运行结构安全可靠，正是基于其自组网能力，能在定义标准结构中实现数据链层级和物理层级的优化连接，保证工作参数运行环境维系在2.4G赫兹、868赫兹以及915赫兹3个频段结构中，并保证拓扑结构运行的完整度。
2.2 基于ZigBee的智能农业灌溉系统的控制模块电路设计
要想实现整体ZigBee智能农业灌溉系统的优化目标，就要保证系统在TC35i模块能有效维护主控制器和用户之间的数据交流，保证传递结构的安全可靠。系统运行过程中，技术人员要保证基带处理器和天线接口之间有效连接，并且充分满足供电电路的时序性，符合接口需求，利用40帧电缆线对主控制器和系统结构进行集中管控。在电源接线引脚数据处理时，技术人员要保证短信息收发和软件流的系统化控制，确保工作状态引脚也能得到有效传递[2]。
2.3 基于ZigBee的智能农业灌溉系统的网络控制模块设计
ZigBee智能农业灌溉系统之所以能实现自动化管控，主要是基于网络连接和智能模块技术，借助节点实现系统管控，确保能随时随地提高灌溉系统的访问实效性。除此之外，在系统内还要借助主控制器嵌入以太网，从而有效支持控制层协议，利用物理结构芯片提升处理水平。
3 基于ZigBee的智能农业灌溉系统的软件实施方案
3.1 基于ZigBee的智能农业灌溉系统的主程序设计
在软件系统中，借助自动组网层级能实现ZigBee智能农业灌溉系统的优化运行，技术人员要对农田水位的上限和下限进行集中管理，保证水位、土壤以及电磁阀实现自动灌溉。另外，在系统中能借助路由节点和协调节点进行控制器管理，保证信息用户终端对数据建立集中采集机制，能在提升系统容错能力的同时，保证控制组网的可靠性。
3.2 基于ZigBee的智能农业灌溉系统的控制模块应用程序设计
在ZigBee智能农业灌溉系统运行过程中，要满足实时性需求，对短信息标志位进行集中关注，从而保证检测程序发挥实效性。
3.3 基于ZigBee的智能r业灌溉系统的嵌入式网络搜索设计
嵌入式网络搜索设计结构被应用于ZigBee智能农业灌溉系统，能在提升系统联网有效性的同时，优化异地管控终端结构，确保控制命令在发送后实现灌溉操作。特别要注意的是，在系统嵌入结构中，技术人员要遵循HTTP通信协议，保证结构的有效性和完整度[3]。
4 结束语
总而言之，ZigBee智能农业灌溉系统的推广，实现了自动化农业管理项目的有效运行，不仅能运行远程监控和系统管理，也能进一步升级参数解析能力，一定程度上推动了农业项目的可持续发展。
参考文献
[1]滕志军，何建强，李国强，等.基于ZigBee的智能农业管理系统设计[J].湖北农业科学，2013，52（3）：681-684.
关键词：农业；节水灌溉；土壤水
我国是水资源大国，水资源总量居世界第六位，但人均水资源不到世界水平的25%，而农业灌溉用水约占总水量的70.4%。由于农田水利工程不配套、灌溉技术落后、管理不善等原因，灌溉水利用率仅为30%左右，其余70%白白流失。在广大的南方地区，农户依旧采用较为原始的灌溉措施，水分利用率较低，加上近年来干旱问题严重，如何节约农业灌溉用水是保障农业发展的重要前提。提高农业节水灌溉技术可减少农业用水量，对水资源保护具有重要的意义。我国传统的灌溉方式主要是采用土渠、大水漫灌，耗水量大、效率低，目前许多地区开始推广采用现代节水灌溉技术[1-2]。现代节水灌溉技术的核心有2点，一是减少从水源进入农田直至被作物吸收利用整个过程中的无效损失，包括输水的沿途漏失、土壤深层渗漏和土层表面蒸发等；二是充分挖掘土壤水的潜力，根据土壤水的含量和作物需水情况，决定灌溉时机和灌水量。
1节水灌溉技术
1.1管道输水
管道输水主要采用低压管道代替明渠输水到田间地头。管道输水的优点是减少沿途漏失和蒸发损失，输水利用率可达95%~97%，较土渠输水节水30%，较硬化渠道输水节水5%~15%；若配置地面移动闸管系统和先进的灌水方法，还可再省水30%。此外，管道输水还具有减省能耗、占地少、输水及时、便于管理、投资少、见效快等优点[3-4]。
1.2渠道防渗
渠道防渗是我国应用最为广泛的节水灌溉技术，适用于所有的输水渠道。渠道防渗的目的是减少土渠的渗漏，防止水量沿途损失过多。渠道防渗所选用的材料可根据当地情况而定，防渗方法有草皮护面、黏土衬砌、石料衬砌、混凝土或沥青护面等。对于透水性强的砂质土渠可用黏土压实护面，厚度一般为10~15cm，表面盖以砂土和砂砾。这种防渗方法投资小，但不耐冲刷。在石料丰富的地区宜采用浆砌块石护面，其防渗效果较好，且坚固持久、抗冲耐磨。在有条件的地区还可以采用混凝土护面或采用配有钢筋的U型预制件渠道，可使渠水利用系数达0.97~0.98，具有坚固耐用、流速快、不易淤积、抗压、抗冻等优点。
1.3喷灌、微灌、渗灌技术
喷灌是利用专门设备将水加压或利用自流水头，通过喷头将水喷射至空中，散成细小水滴均匀散布在田间的一种灌溉方式。喷灌与地面漫灌相比可省水30%~50%，对透水性强、保水能力差的砂质土省水可达70%以上，但灌水设备一次性投资大。微灌包括滴灌、微喷灌、涌流灌，是将适量的水送到作物根部附近的土壤表层。这种灌水方式基本上不产生深层渗漏，较地面漫灌省水50%~70%，较喷灌省水15%~20%；其另一优点是适应性强，可适用于山丘、坡地、平地等各种地形。缺点是一次性投资高，灌水器易堵塞，所以一般常用于局部灌溉。膜上灌是将塑料薄膜覆盖在田间，在植株处留孔使之可以从孔中钻出，这些孔也是渗水孔，灌溉时水从渗水孔进入植株根部。由于减少了土面蒸发，灌水定额可大幅度降低。应该注意的是，喷灌、滴灌、渗灌一般可减少或不产生深层渗漏，提高水分利用率；但对于干旱地区或采用劣质水灌溉的地区，会因缺少深层渗漏而不利于土壤脱盐，易产生次生盐渍化问题。
2土壤水的有效利用
近年来，土壤水的有效利用已成为发展节水农业的重要研究课题[5]。事实上，喷灌、滴灌、渗灌之所以省水，除方法本身具有不产生深层渗漏、减少土面水分蒸发等优点外，更重要的是充分利用了土壤水。土壤水是指可被植物根系吸收利用的地表浅部土壤孔隙中的水，是植物可以直接利用的水资源形态。无论是灌溉水，还是大气降水，都要转化成土壤水后才能被植物根系吸收。土壤水的分布与气象条件、降水分布特征、包气带岩性及厚度、微地貌、土地利用等有关，并在土壤层垂直向上呈现有规律的变化。当土壤水的含量超过田间持水量时，会发生深层渗漏，出现土壤水补给潜水情况；反之，植物根系层的土壤水含量达到作物凋萎水量时，植物就不能正常生长。因此，根系层的土壤含水量和作物的凋萎含水量指标是决定是否灌溉的主要依据。田间墒情的监视和预报已成为现代农业灌溉系统中的一个重要组成部分，也是节水灌溉技术获得预期效果的保证。根据土壤水的时空变化规律，国外在20世纪80年代提出了充分利用土壤水的另一种灌溉技术———间歇灌。间歇灌是用自动控制器间断送水入地，灌水间隔和供水量根据土壤墒情、作物的种类和生长期而定，这种方法的先进性在于充分考虑了土壤水的运动规律。当再次灌水时，土壤浅部含水量已降低，可再吸持水分又减少深层渗漏，同时减少肥分围环境的监测，比如土壤、大气、水环境、杂草等的监测。目前，传感器在大棚种植中有显著效果，例如技术较为成熟的大棚智能监测系统。在此系统中，温度传感器、湿度传感器、光传感器等实时监测育种环境使其作物达到最优生长的条件；土壤传感器实时监测土壤水分、不同土层温度、土壤pH值、氮、磷、钾等农药化肥元素等，进而精准传递土壤水分和土壤颗粒组成的信息；二氧化碳传感器可以实时监控植物生长环境中二氧化碳的含量以保障植物光合作用；新兴的杂草检测传感器技术可以进行杂草识别达到除草自动化等。相应地，在禽畜饲养领域的动物育种繁殖、生存环境等环节也需要应用传感器。例如，育种使用生物传感器；生存环境采用气敏传感器、温度传感器、湿度传感器、光电传感器等，及时调整饲养方案，提高饲养质量。
3.3在加工储存中的应用
传感器在加工储存上的应用主要是监督农产品质量安全。在分类加工成熟的农作物过程中，根据农作物特有的性质进行相应的传感器检测。例如，根据水分传感器来判断蔬菜新鲜程度。同样地，在储存过程中，温湿度传感器实时监测仓库存储环境，确保农产品保持良好的存储状态。
4传感器在智慧农业上的未来发展趋势
今天，区委、区政府决定召开这次全区机电井智能化取水计量设施建设工作会议。会议的主要任务是贯彻落实市政府地下水智能化取水计量设施安装工作会议精神，安排部署全区地下水智能化取水计量设施建设工作。其目的是进一步统一思想，提高认识，明确目标，强化措施，落实责任，确保全面完成各项目标任务。下面，我就全区机电井地下水智能化取水计量设施建设工作讲四点意见。
一、统一思想，充分认识关闭机井、安装地下水智能化取水计量设施工作的重要性
（一）关闭机井、安装地下水智能化取水计量设施是推进河流域综合治理的一项重要举措。有计划地关闭部分机井、安装地下水智能化取水计量设施是落实温总理视察民勤讲话精神，特别是打好三套“组合拳”中“中游要加强管理调度、科学合理用水”的具体行动，是《河流域重点治理规划》中的重要内容，也是落实省政府批准的《河流域水资源分配方案》的重要措施。根据市上召开的河流域综合治理工作研讨会和市政府召开的地下水智能化取水计量设施安装工作会议精神，区委、区政府研究决定，要进一步加强地下水管理，严格控制地下水超采，在2007年年底前，全面完成区内机井智能化取水计量设施的安装任务。
（二）关闭机井、安装地下水智能化取水计量设施是严格控制地下水超采的有力保障。区地下水多年平均允许开采量为2.86亿立方米，现状国民经济各部门年用水量为12.53亿立方米，其中年开采地下水4.85亿立方米，地下水年超采约2亿立方米。按照省政府批复的《河流域水资源分配方案》，到2010年，我区地下水开采量要控制在3.53亿立方米，到2015年要控制在3.36亿立方米，严格控制地下水超采的任务十分艰巨。面对全区水资源开发利用现状，要达到有效控制地下水超采的目标，必须采取断然措施关闭部分机井，加快安装地下水智能化取水计量设施步伐。
（三）关闭机井、安装地下水智能化取水计量设施是严格贯彻执行有关法律法规的具体要求。加强地下水资源管理，合理配置和节约使用地下水资源是《中华人民共和国水法》、《取水许可和水资源费征收管理条例》和《省实施〈中华人民共和国水法〉办法》等法律法规中明确要求的，刚刚颁布实施的《省河流域水资源管理条例》中明确规定，“在地下水禁止开采区内除保留人畜饮水和生态用水机井外，其他机井应当有计划地关闭”，“流域内取水单位和个人应当依照国家技术标准，安装取水计量设施，保证计量设施的正常运行”。一方面，这些法律法规的颁布，为河流域综合治理的顺利推进营造了良好的法制环境，另一方面，关闭机井、安装地下水智能化取水计量设施也是严格贯彻执行有关法律法规的具体要求。
全区广大干部群众要进一步深化对河流域综合治理的认识，深刻领会温总理重要讲话精神和市委、市政府有关会议精神，切实增强对河流域生态环境的忧患意识，增强对关闭机井和安装地下水智能化取水计量设施工作重要性的认识，把思想和行动统一到区委、区政府的部署和要求上来，坚定不移、不折不扣、积极主动地抓好落实工作。
二、加大宣传力度，为顺利开展工作营造良好氛围
各部门、各单位要以温总理视察时的重要讲话精神和区传达市委常委（扩大）会议精神大会上的具体要求，引导群众，教育群众，感召群众，切实把广大干部群众的思想统一到温总理的重要讲话精神上来，凝聚各方面的力量，全力以赴打好河流域综合治理中关闭机井、安装地下水智能化取水计量设施攻坚战。近期内各乡镇、涉农部门都要发挥各自优势，进一步加大宣传力度，动员群众，使群众充分认识到安装地下水智能化取水计量设施的重要性，增强工作的积极性和主动性，自觉参与到关闭机井和安装智能化取水计量设施的工作中来，为顺利开展工作营造良好氛围，以实际行动落实温总理的重要讲话精神，加快推进河流域综合治理步伐。
三、突出重点，明确目标，全面完成关闭机井和地下水智能化取水计量设施安装任务
（一）及早部署，不折不扣完成2008年关井任务
区2008年关井任务为80眼，关井以“三沿一场两地带”的沿沙、沿滩地带为重点区域。各乡镇、各部门、单位要按照各自任务和职能，通力协作、靠实责任、各负其责、各司其职，在今年10月底前将任务落实到农户和井位，确保关井任务按时全面完成。区政府关闭机井领导小组，全面负责全区关闭机井工作；水利部门要及时核销关闭机井的取水许可证；电力部门要及时拆除所关机井的供电设施，切断电源；各乡镇要按照“属地管理”的原则，根据区上确定的目标任务，进一步强化工作措施，狠抓工作落实，具体负责落实本辖区内关井工作，不折不扣地完成任务；区关闭机井领导小组和监察部门要加大督查力度，对领导不重视、任务不落实、措施不得力的乡镇和部门要及时通报，限期落实。
（二）落实责任，保质保量按时完成计量设施安装任务
一要明确计量设施安装的目标任务。目前，包括全区工业用井、农场用井、农户灌溉用井、生活用井需要安装计量设施的机井有4495眼，要在封冻前完成计量设施管理用房建设任务，在今年元旦前全面完成计量设施安装工作，范围广，任务重，时间紧。各乡镇、各部门及有关单位要高度重视，认真贯彻落实区委办、区政府办《关于加快安装机电井地下水智能化取水计量设施的通知》）（区委办〔2007〕193号）精神，确保按时限要求保质保量完成任务。
二要抓好工业企业、国营农场等企事业单位的计量设施安装工作。区内工业企业、国营农场等企事业单位及个人要认真贯彻党和国家的方针、政策和法律法规，树立大局意识，积极的、无条件的服从关闭机井和计量设施安装工作。工业企业、国营农场、机关单位、个人经营农场用机井地下水智能化取水计量设施费用由本单位和个人自行解决，对于企业、事业、机关等单位将所属农场承包他人经营的，由主管单位负责。为统一建设标准，各单位要参照2006年河流域重点治理应急项目地下水智能化取水计量设施招标价格，根据机井不同类别，机井配套功率小于30千瓦的每眼按3200元筹集，大于30千瓦的每眼按5200元（每眼需增加补偿器费用2000元）筹集，各企事业单位于2007年10月15日前将安装建设费用交河流域重点治理区工程建设管理局。企事业单位和个人要加强协调配合，由水利部门负责完成计量设施安装工作。
三要抓好农户灌溉和生活用机的计量设施安装工作。全区农户灌溉和生活用机地下水智能化取水计量设施安装费用采取银行贷款、群众自筹、水资源费配套的办法解决。群众自筹是河流域重点治理工程应配套资金，凡区境内的农户灌溉和生活用井均要按每眼600元的标准交纳建设费用，包括已安装计量设施和已建计量设施管理房的机井。各乡镇要于2007年10月15日前完成本乡镇群众自筹资金的收取工作，统一上交河流域重点治理区工程建设管理局。各乡镇负责完成辖区内机井计量设施管理房建设、大口井的回填、机井周边环境整治等工作。计量设施管理房要严格按设计要求进行建设，大口井要恢复到原来地貌，机井周边要达到环境整洁；由水利部门负责改造机井出水口管道、预制大口井改造建筑材料和管理房顶板、加工计量设施管理房门等工作，要高标准、高质量完成。乡镇和水利部门要密切配合，各项工作同步进行。基本水费、井灌管理费和今年开征的地下水资源费是安装地下水智能化取水计量设施的主要费用，由各乡镇配合水利部门于2007年10月底前完成征收任务。
四要做好工程竣工验收和管理工作。所有地下水智能化取水计量设施管理房、机井出水口改造土建工程等工作于2007年10月20日前完成。工程完成后，由区水利局按照有关技术规程进行验收，验收合格的，由河流域重点治理区工程建设管理局按照每眼400元的标准向乡镇下拨计量设施管理房工程款，不包括计量设施管理房门和顶板费用。近期，区财政局负责做好计量设施的招标工作。全部计量设施安装工作结束后，由水利部门做好登记造册和建档立卡工作，由区安装地下水智能化取水计量设施领导小组组织验收。地下水智能化取水计量设施全部安装完成后，在水利部门的指导下，坚持属地管理的原则，由各乡镇做好管护工作。
五要做好技术人员的培训工作。区水利局要抽调业务能力强的人员到指定的计量技术机构集中培训，熟悉并掌握智能计量设施的技术、特点、施工安装、运行管理等知识，做好全区计量设施安装、使用管理的技术指导和服务工作。
四、切实加强组织领导，保证工作有序进行
区委、区政府已成立了关闭机井领导小组和安装地下水智能化取水计量设施领导小组。关闭机井和地下水智能化取水计量设施安装工作涉及千家万户的利益，各乡镇、各部门要把此项工作摆上重要议事日程，主要领导亲自抓，分管领导全力抓，把任务和责任分解落实到单位和个人，争时间、抢速度，确保各项目标任务的全面完成。对于不积极配合，影响工作进度的单位和个人，由纪检监察部门依法依规给予严肃处理；对于工作任务落实不力，任务不能按要求完成，影响整体工作进展的乡镇、部门和单位，要坚决追究有关责任人的责任。
日光温室建设工作安排
为了加快日光温室扣棚定植进度，全面完成日光温室建设任务，9月29日，区委、区政府召集各乡镇、有关部门召开紧急会议，对当前的日光温室工作进行了再安排，再部署，并在财力十分紧张的情况下，从财政局、水利局、石管局筹措资金1200多万元，以借款形式向全区各乡镇拨付了日光温室建设资金，解决乡镇建棚资金不足的问题，想方设法加快日光温室扣棚定植进度，确保日光温室各项任务的全面完成，这充分表明区委、区政府抓日光温室建设的决心和信心。下面，我就日光温室建设工作再讲两个方面的意见。
一、要高度重视当前日光温室建设中存在的问题
国庆长假期间，区委、区政府分管领导深入各乡镇督查检查日光温室建设情况，从督查情况看，当前日光温室建设中还存在一些问题，要引起各乡镇的高度重视。一是扣棚定植进度比较缓慢，乡镇之间进展很不平衡。近期，受阴雨天气和玉米收获劳力紧张的影响，一定程度上制约了扣棚定植进度。截止9月30日，完成墙体面积占计划任务的76.2%，扣棚面积占计划任务的55.2%，定植面积占计划任务的39.2%，离市委、市政府提出的9月中旬前墙体100%建成、国庆节前100%定植的目标要求还有差距。二是自9月18日全区日光温室建设情况通报会之后，个别乡镇落实“无主棚”的工作力度不大，工作不尽人意，仍然存在“无主棚”的问题。据近期督查，全区还有“无主棚”220座246.69亩（其中：清源45座47.64亩、金沙30座36亩、怀安24座26亩、永丰22座24亩、九墩滩20座20亩、松树17座23.1亩、金塔14座14.7亩、丰乐13座13亩、武南10座12亩、谢河10座13亩、羊下坝5座6.3亩、柏树5座5.7亩、金山5座5.25亩）。三是日光温室种植结构不合理。特别是沿山冷凉灌区的个别乡镇忽视了冬季用水问题，种植一些高耗水的蔬菜作物，这在一定程度上给冬季日光温室的管理造成困难，可能因水的问题导致日光温室效益得不到充分发挥。四是技术力量严重不足的问题。据近期摸底调查，区、乡两级从事农业技术服务的人员仅有100人，万亩耕地的技术服务人员不足1人，且目前有4个乡镇没有技术人员，技术人员不足的问题，会影响日光温室效益的发挥。五是规划滞后，基础建设配套不到位。关于规划问题，一些乡镇认识上不太清晰，缺乏长远打算，区上有关部门对各乡镇日光温室示范点片规划设计指导不够，大部分乡镇日光温室建设纷纷上马，缺乏规划指导，一些示范点片和园区供水、供电、道路、绿化等基础设施建设滞后，直接影响下一步的生产经营。六是个别乡镇温室建设中还存在钢架等建材规格偏低、墙体质量不高等问题。
二、采取有力措施，不折不扣地完成年度目标任务
第一，采取有效措施，加快日光温室扣棚定植和建设进度。我们已越过了市委、市政府9月中旬前墙体100%建成、国庆节前100%定植目标要求的时间底线，责任重大，在这种严峻形势面前，各乡镇和有关部门的主要负责同志要做到心中有数，以更加清醒的头脑和时不我待的忧患意识，全面落实领导责任制，主要领导必须亲临日光温室建设现场，协调指导工作，扑下身子，切实解决存在的突出问题，坚持速度、质量、效益并重，一步一个脚印，真抓实干，强力推进。一要集中时间和精力抓好扣棚定植工作。各乡镇要进一步加强领导，把广大干部群众发动起来，采取一切有效措施，充分发挥好向区政府预借资金的作用，把有限的资金用到最需要的地方，把扣棚定植作为近期日光温室建设的重中之中，全力攻坚，全力突破，确保不撂荒一个棚，实现“当年建设、当年扣棚、当年定植、当年见效”的目标。从督查情况看，特别是清源、武南、韩佐、古城、双城、金塔、五和、金沙、丰乐、金山等乡镇扣棚定植进度较慢，要引起足够重视。二要尽快落实“无主棚”的经营主体。近期，各有关乡镇要采取对外承包经营等多种方式，尽快落实日光温室经营主体，按照区委李书记要求，坚决避免“无主棚”的情况，年底将作为硬指标进行考核。三是区农牧局负责，根据市场需求，指导各乡镇合理安排日光温室种植茬口，调整和优化种植结构；沿山冷凉灌区考虑到用水困难的问题，乡镇要指导农户种植食用菌，避免种植高耗水的蔬菜作物，否则，因用水困难出现的问题，由乡镇负责。
第二，建设育苗基地，确保种苗的正常供应。区农牧局、农技中心负责，采取措施办法，在各日光温室示范园区和示范点片建设育苗基地，本着方便经营农户的原则，做好种苗供应工作。同时，指导乡镇做好田间管理等后续生产经营工作，做到边建设、边育苗、适时定植，避免出现无苗定植的情况。
第三，加强服务，强化技术培训和指导工作。一是区农牧局牵头，提出农业技术人才归队意见，做好区内农业技术人才的归队工作，在近期内完成任务。二是农口有关部门和乡镇农业站要改变培训方式，培养一批懂技术、善经营、会管理的科技型农民。三是在继续抓好区、乡两级农技人员包村、包棚、包户责任制的基础上，实行“村评、乡（镇）批、区聘”的管理办法，进一步加大农民技术员的选拨聘用力度，将农民技术员纳入考核，实行动态管理，采取政府补贴和有偿服务相结合的办法，鼓励参与日光温室生产技术承包指导。四是农牧局、农技中心要做好新品种的引进、试验、示范和推广工作。
第四，规划先行，加大基础设施建设力度。园区所在乡镇要研究和做好新、旧日光温室的雨水集流工程建设工作；区农牧局、农办协调电力部门，制定规划，保证园区电力正常供应；区交通局逐园进行核实，制定道路建设方案，并抓好落实；林业局要加强服务、指导工作，尽快制定和完善规划，与园区所在乡镇共同研究绿化及管理方式，解决好绿化和树木管理等问题；农牧局负责做好绿色产品认证工作，争取年内再有一批产品通过绿色和有机认证。
关键词：GPS；GIS；精准农业监控系统；应用
中图分类号：S127文献标识码：A文章编号：0439－8114（2011）10－1948-03
Application of GPS and GIS Technology in Monitoring System of Precision Agriculture
SHI Guo－bin
（Centre of Modern Education and Technology，Heilongjiang Bayi Agricultural University，Daqing 163319，Heilongjiang，China）
Abstract： The monitoring system of precision agriculture based on GPS and GIS with collecting，transmitting，treatment， control and location features， could be used in production and research fields of monitoring environmental factors， such as temperature， humidity， depth， illumination and location． It is the basis of variable technologies of precision agriculture and inevitable trend of the 21st century． The research level and application general situation of monitoring system of precision agriculture based on GPS and GIS technology in domestic and foreign， it provided references for realization of the automation and intelligent development of modern precision agriculture．
Key words： GPS； GIS； monitoring system of precision agriculture； application
精准农业（Precision agriculture）是近年来国际上农业科学研究的热点领域，是人们在探索21世纪农业高新技术发展的过程中为减少农业生产中的盲目投入、节约成本增加产量、提高农资利用率、减少环境污染、阻止生态环境的进一步恶化而提出的一种新理念［1］。
精准农业充分地利用了作物、土壤和病虫害的空间和时间变化量来进行耕作和田间管理，改变了传统的大片土地平均施用化肥的做法，保证了作物生产潜力的充分发挥，避免了过量施用农药和化肥造成的生产成本增长和污染农业生产环境，导致农产品品质和价值下降的严重后果，取得的经济和环境边际效益非常显著［2］。
1GPS和GIS技术在精准农业中的应用概况
1．1全球定位系统（GPS）
GPS（Global positioning system），是随着现代科学技术的迅速发展而建立起来的新一代精密卫星定位系统。它利用地球外空间有一定分布的24颗卫星，使地面上任何一点可以同时与其中4颗卫星进行通讯，分别测量该点与卫星的距离，最后将该点的几何坐标推算出来，最高地面精度可达到厘米级。在精准农业中，现在一般基于差分GPS技术，精度为亚米级。在作业机械的顶部安装一个半球形GPS接收天线，可接收卫星定位信号并将此信号传给GPS接收机，GPS接收机将作业机械所处的经度和纬度数据通过RS－232串行接口传给机载液晶显示计算机，以此确定每一时刻机械的作业位置。
1．2地理信息系统（GIS）
GIS（Geographic information systems），是一种综合处理和分析空间数据的通用型技术体系。在精准农业领域中，GIS以很高的空间分辨率来管理田块基础信息，存储、分析和处理空间数据，生成作物产量以及土壤属性和病虫草害等环境因素的空间分布图，支持空间辅助决策，输出图形和地理统计数据以及田间决策处方图。
1．3GPS和GIS技术在精准农业中的应用概况
精准农业应用了GPS、GIS技术和智能决策、自动控制理论，将变量播种、变量施肥、变量灌溉、变量喷药和在线实时测产等技术集成为一体，有利于提高农业作业的效率，降低生产成本。目前，作业信息的采集、处理与实时通信渗透到精准农业的各个方面，如何快速、有效采集和更新影响作物生长环境的空间变量信息，成为实现精准农业的重要基础［3］。农田地块作为农业生产的基本单元，是实现作物生产规划、管理和效益评价的基本单元，实现农田地块信息实时监测和数据的快速、高效、全面的收集及分析是实现现代精准农业，提高生产率的关键技术；又可有效解决农业劳动人口减少的影响。而定位是解决实现农业机械自动移动的基础性难题和完成其他任务的前提；因此，基于GPS和GIS的精准农业监控系统集数据采集、传输、处理、控制及定位导航于一体，其主要设计思想是利用GPS接收机与掌上电脑（PDA）组成移动数据采集端，采集农田地块空间位置信息、时间信息、农田信息，通过SMS方式或者数据文件方式传输信息至监测更新中心。其中，SMS方式是基于GSM移动通讯网络，把野外采集到的数据包实时通过短消息SMS（Short message service）方式进行无线传输；数据文件方式是把采集到的地块信息就地存储为数据交换文件（文本文件或数据表文件），然后通过相应数据接口导入到监测更新服务中心［4］。通过在农业系统中实现远程信息采集与监控技术，可以把分散的农业设施连成统一的整体，因而实现农业自动化、智能化、精准化［5］。目前，各种已开发和正在研究的监控系统主要集中在农业上的环境因子，如温度、湿度、露点、光照和生产中的温度、湿度、光照、施肥、喷药等的自动化控制和网络化管理，通过监测和控制其生长条件，从而达到增加产量、改善品质、调节生长周期、提高经济效益的目的。少数监控系统还能达到预警的目的，主要是设定监控因子的上限和下限，通过无线传输技术发送给用户，达到预警的功能，或是通过专家系统等进行自动的调控［6］。
2国内外GPS和GIS精准农业监控系统的研究
精准农业始于发达国家，其中的主要部分是精准施肥和收割技术。随着发达国家农业生产市场化程度的提高，降低成本，提高投人产出比、发展优质高效农业的要求以及环境保护、资源利用、农业可持续发展等方面的要求，迫切需要经济效益、社会效益、生态效益同步的新型农业的出现。在精准农业概念提出前，农业监控技术已经在各国有了初步的研究和发展，国外对环境研究较早，始于20世纪70年代，先是采用模拟式的组合仪表，采集现场信息并进行指示、记录和控制，后又出现了分布式控制系统。中国对于农业监控技术的研究较晚，始于20世纪80年代，但发展速度很快。刘德义等提出了基于Web的设施农业气象信息监测与预警系统，该系统提供了实时数据查看、历史数据查询、K线图显示、气象预警信息、温室气象预报、应用示范介绍、手机短信提示、实时图片显示等功能。杨万龙等［7］自主研发的滴灌施肥智能化控制系统，利用土壤水势传感器监测土壤的含水量，进行自动灌溉施肥控制，当土壤水势达到设定水势上限时，计算机自动启动系统进行施肥灌溉，当达到设定水势下限时，灌溉施肥停止，计算机自动记录该阀门灌水量，其他阀门按此灌溉施肥量依次进行，这种控制方式可实现多个阀门的无人值守灌溉施肥控制。当用户设置不当、系统出现异常情况时，计算机会及时发出声光报警，提醒用户介入处理，防止对系统或作物造成更大危害。国家农业信息化工程技术研究中心开发研制的便携式环境监测产品在设施农业生产中取得了良好的应用［8，9］。
早在20世纪80年代，美国提出精准农业构想，其微电子技术发展推动了智能化监控技术的发展，以及作物生长模拟、栽培管理、测土配方施肥等农业专家系统成了精准农业早期技术基础。1993～1994年，美国在明尼苏达州农场进行了精准农业技术试验，用GPS指导施肥的作物产量提高30％左右，而且减少了化肥施用总量，经济效益大大提高。目前美国在谷物联合收割机、喷雾机、播种机等农业装备上已经采用卫星全球定位系统监控作业等高新技术。西欧国家在小麦、玉米的整地、播种、收获、运输等生产环节已全面实现了机械化，不少农业机械也装备了GPS系统进行精准农业作业。很多监控技术取得了很大的突破，许多国际大型农业装备厂商均推出了自己的智能产量监测仪、变量控制器产品。欧盟ISI启动了Wirelwsslnfo项目（1998～2003），期望运用GSM／GPRS／HSDCS无线通信技术，建立先进的农林管理多媒体服务系统［10］。Thysen［11］探讨了IT技术在农业领域应用的可能性和农业信息化的发展方向。Mc Kinion等［12］研究了一个卫星宽带无线接入系统，满足了棉花害虫多谱图像的高速传输和实时处理的要求，提高了配药机械变量作业的效率和有效性。Geers等［13］应用GSM无线技术开发了牲畜运输过程远程监控系统“TETRAD”。目前，荷兰、美国、日本等国在农业生产中已经基本实现了温度、湿度、光照、施肥、喷药等的自动化控制和网络化管理。
中国精准农业发展起步较晚，但在国家“863”计划“数字农业”重大专项和地方政府的支持下，近5年在农业装备智能化、农业系统远程监控及农业信息化等方面获得了较快发展。乔晓军等［14］开发了农业设施环境数字化监控系统，以实现农业设施信息采集和处理的自动化。庞树杰等开发了基于GPS和GSM的农田信息远程采集系统；句荣辉等［15］应用GSM短消息技术实现了温室环境的实时控制，提高了系统的自动化程度。在农业资源利用方面，中国农业在精耕细作、多层次利用、生态农业等高效利用农业资源方面独树一帜。各地已总结出许多具有区域特色的耕作技术和农业模式，这些技术对提高我国土地、水、肥等资源的利用率发挥着重要作用。农业资源监控监测技术也取得了较大的发展，遥感与地理信息系统（GIS）技术也成功地应用于作物长势、种植面积、产量、灾害、水土流失等方面的监测［16］。历史经验表明，在开拓新的前沿科技应用领域，一些发展中国家和发达国家在起跑线上拉近了距离，发展中国家有可能在某些领域实现技术上的跨越［17］。
3展望
中国的农业正由传统的粗放型向精准化发展，如何结合中国农田实际特性，充分利用网络技术，开发出基于GPS和GIS的田间农业机械装备实时监控系统，通过分析地理信息数据，有效地进行各种耕作，提高机械作业效率，为进一步实现变量耕作提供技术支持［18］。同时在引进消化国外先进技术的基础上，研制开发具有自主知识产权、低成本的技术成果，支持精准农业关键技术与设备的专业精准农业监控系统，是中国实施精准农业中迫切需要解决的问题。因此，要重视世界前沿科技领域的研究，重视和研究GPS和GIS技术在精准农业监控系统的重要作用，对于加速像我国这样的发展中国家农业现代化进程、占领未来农业科技竞争的制高点具有十分重要的意义。
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