便攜式智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的國內(nèi)外市場分析和強大功能介紹
隨著科學技術(shù)的發(fā)展,“科學種田”理念逐漸深入人心。利用先進的科學技術(shù),合理有效的播種、施肥、灌溉已成為降低成本增加產(chǎn)量的有效途徑。傳統(tǒng)的科學種田主要采取技術(shù)員下鄉(xiāng)普及相關(guān)知識等手段,這種方法效率低下,覆蓋面窄。針對這種情況,科研人員研發(fā)了農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng),通過計算機軟件以及知識推理來指導種植戶科學種田。這種方法雖然解決了效率低下等問題,但隨之而來又出現(xiàn)了許多新的問題,如:軟件過于復雜用戶不會使用;手工導入的數(shù)據(jù)往往具有偏差等等。
國內(nèi)外現(xiàn)狀從20世紀90年代開始,我國科研人員開始研發(fā)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)。
1992年,中國農(nóng)科院作物所趙雙寧等研制開發(fā)的“冬小麥新品種選育專家系統(tǒng)”;
1998年,南京農(nóng)業(yè)大學研發(fā)的小麥管理智能決策系統(tǒng);
2003年,鄭向群、高懷友等完成了等利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對農(nóng)業(yè)環(huán)境信息數(shù)據(jù)分析。
在國外,美國20世紀80年代初提出了精準農(nóng)業(yè)的概念和設(shè)想;
目前在美國等發(fā)達國家,精準農(nóng)業(yè)已經(jīng)形成一種高新技術(shù)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合的產(chǎn)業(yè),并且已被廣泛承認是可持續(xù)發(fā)展農(nóng)業(yè)的重要途徑。
美國推廣利用精準農(nóng)業(yè)技術(shù),獲得了顯著的經(jīng)濟及社會效益。精準農(nóng)業(yè)是要根據(jù)農(nóng)田內(nèi)作物生產(chǎn)條件的時空差異性,基于農(nóng)田內(nèi)小區(qū)土壤、作物、環(huán)境等的時空差異性信息,實施精細化定位農(nóng)作管理。
例如,施肥應根據(jù)農(nóng)田內(nèi)部各處的土壤肥力狀況不同而不同,土壤養(yǎng)分較差的地方應該多施肥,而土壤養(yǎng)分充分的地方應該少施肥等等。
除美國外,日本也是較早研發(fā)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的國家之一。由于政府部門的重視,日本在農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的開發(fā)上取得了不少成績,開發(fā)了若干農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)。
例如,東京大學開發(fā)的番茄栽培管理專家咨詢系統(tǒng)、培養(yǎng)液管理專家系統(tǒng)以及千葉大學利用原MICCS工具開發(fā)的茄子等多種作物的病害診斷專家系統(tǒng)、花卉栽培管理支持系統(tǒng)、庭院景觀評價專家系統(tǒng)等。
以上這些專家系統(tǒng)已投入實際應用。然而,精準農(nóng)業(yè)技術(shù)除美國和加拿大進入商業(yè)用途外,其他地區(qū)甚至在歐洲還沒有真正進入推廣階段。主要原因是,其關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)還沒有在實用意義上產(chǎn)生突破,信息采集技術(shù)的費用還很昂貴等。
設(shè)計目標本研究擬實現(xiàn)一個基于AVR32 AT32UC3A的便攜式智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng),整個系統(tǒng)包含手持終端、無線傳感器兩個部分。無線傳感器部分由溫度傳感器DS18B20獲取數(shù)據(jù),再借用51單片機,通過nrf24101將數(shù)據(jù)無線傳輸給AVR32板,即手持終端。當手持終端啟動后,傳感器網(wǎng)絡(luò)自動發(fā)送數(shù)據(jù),在接收到所需數(shù)據(jù)后,手持終端根據(jù)其內(nèi)置的推理系統(tǒng),采用模糊推理的方式進行分析,然后在界面上給出推理結(jié)果。整個過程操作簡單、易用,該系統(tǒng)功能強大、可以不斷完善且便于攜帶。
系統(tǒng)框圖