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第39章 计算机测控与现代农业发展战略

农业生产计算机测控是指以计算机和传感技术为主体的监测控制技术在农业领域,尤其是设施农业中的应用。

随着世界人口的增加,人们所需食物的数量和质量日益增长。如何有效地利用有限的、相对贫乏的农业资源,生产出更多、更好的食品,以满足人类生活的需要,已成为农业领域的一项长期任务。要完成这一任务,计算机农业测控无疑是一项不可或缺的技术。像我国的三北地区,尤其是西北地区,长期干旱缺水,发展节水型农业是必然出路,其中滴灌、喷灌、微灌都需要实行计算机测控。

工业的高速扩展,农业的化学化,导致了农业生态环境日趋恶化,不仅制约了农业的可持续发展,也对农产品的质量和人民的身体健康构成了严重威胁,加强水质、土壤、大气等污染状况监测和控制,也离不开计算机测控技术。

计算机测控技术在农业中的应用,最主要的是设施农业中的自动监测和控制。设施农业是人类摆脱自然因素对农业的影响,生产满足全体人民所需要的食物的唯一解决方案。近年来,高产高效的设施农业栽培技术在我国得到了迅速推广。从单个的简易日光温室,发展到大型连栋温室,生产规模越来越大。特别是近年来一些地方大规模兴建日光温室生产基地,实现了温室生产的集约化、工厂化。在工厂化农业生产中,为了达到优质高产的目的,必须提高环境调控技术。包括利用计算机视觉技术对温室植物的生长状态实现无损伤监测,对营养液系统、温度、光照、肥力等进行综合控制。随着温室生产规模的日益扩大,生产过程的科学管理显得越来越重要。对于有几十个温室的农业生产基地来说,要管理分布于各个温室中的上百台设备,保持各温室的环境参数在给定范围之内,仅仅依靠生产人员人工完成,是无法保证对温室环境参数的及时、准确调节的,这就需要一套以计算机为核心的自动控制系统。我国温室的管理和控制领域自20世纪80年代初期开始应用计算机,到了90年代初期,中国农业科学院农业气象研究所和蔬菜花卉研究所,均开发出了比较完善的温室控制与管理系统。

在农产品质量鉴定、贮藏、保鲜、加工领域,也需要微机和自动测控系统对产品进行无损伤检测,对环境温度、湿度进行监测和控制,防止产品变质,延长储藏和保鲜时间,用自动控制系统实现自动化加工生产,降低生产成本,提高产品质量。如浙江省应用茶叶烘干微机控制系统,使茶叶提高了一个等级,产量提高10%。我国许多具有经济价值的农产品,像新疆的哈密瓜、库尔勒香梨,河北的深州蜜桃等,有的在进行深加工过程中,已开始利用计算机视觉技术实现实时、客观、无损伤检验,克服了人工检验费时、效率低下、依赖检验员自身技术水平等缺点,使检验不再成为制约加工效率和产品质量的瓶颈。

在畜禽的集约化生产过程中,实行自动化控制,包括环境气候的控制,饲喂的监测和控制,以达到改善环境,消除疾病,控制饲料消耗,降低饲喂成本的目的。

近年出现的"精细农作"技术,需要在较精细的空间尺度上,获取农田作物生产的有关空间分布信息,包括利用不同的传感技术采集数据,采用适当的方法对数据进行处理,转变为易于理解和利用的可视化空间分布图形信息,这主要靠电子信息硬件与软件技术的支持,其中许多都涉及测控技术。

综上,计算机测控技术与农业自动化生产和可持续发展有着不可分割的关系。

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