设施农业的智能化管理技术应用研究

河南省科学技术信息研究院 赵曦阳 张桂玲河南省高技术创业服务中心 张保柱

设施农业的智能化管理技术应用研究

河南省科学技术信息研究院 赵曦阳 张桂玲
河南省高技术创业服务中心 张保柱

在世界近代农业发展史上，大致经历了三次技术革命。第一次是以拖拉机等农机具为标志的农业机械技术在农业生产上的广泛应用；第二次是以现代遗传学理论、化学肥料、有机农药为标志的生物和化学技术在农业生产中的应用；第三次是以生物技术和信息技术为核心的新技术革命。如果说以往的农业技术革命是以单项技术突破为主，新兴的世界性农业新技术革命则是以生物技术、信息技术、新材料技术、资源可持续利用技术等综合配套技术为主。新技术在农业领域内的综合应用，为农业生产开辟了前所未有的景象，以智能化信息技术为主的专家系统则是现代设施农业中新技术的立体呈现。

一、设施农业概述

设施农业是指综合利用现代农业工程和机械技术、生物技术和环境技术，通过改变温湿度、光照和水肥等局部环境条件，为动植物的生长发育营造最适宜环境条件，从而在一定程度上摆脱农业生产对自然环境的依赖。设施农业包括两大类：一类是设施栽培，主要是园艺植物的设施栽培，主要设施有塑料棚、温室等；另一类是设施养殖，主要是畜禽、水产品和特种动物的设施养殖，主要设施有集约化饲养畜禽舍配套设施设备等。

二、智能化技术在设施农业中的应用

智能化信息技术从20世纪70年代末开始应用于农业生产领域，发展速度很快。设施农业智能化主要包括设施工程、环境调控以及栽培、养殖技术等方面的信息化、自动化和标准化，其核心内容是农业环境调控。具体来说，设施农业环境调控智能化，是指在特定空间内用各种感应装置准确采集各环境因子（水、光、气、热、肥等）以及动、植物生长发育状况等具体参数，并将这些参数通过数字转换传到计算机中，利用计算机对数据进行统计分析和智能化处理，然后结合专家数据库中作物生长所需要的最佳条件，由计算机智能系统制定出合理化的解决方案，并发出相关指令，使有关系统、装置及设备有规律运作，将设施内的各种环境因子整合到最佳的状态，以保证作物生长发育和相关农业生产活动科学、有序、规范、持续地进行。目前，设施农业环境调控的智能化研究水平已经成为世界各国农业科技发展水平的重要标志。

1.国外农业智能化技术应用状况。20世纪80年代，美国的摩托罗拉和雨鸟等多家公司合作研发的智能中央计算机灌溉控制系统，第一次将计算机用于温室的控制和管理。20世纪90年代，根据相关作物的生长发育特点和不同需求，对设施内的水、光、气、热、肥等因素进行自动化智能调控的温室计算机控制与管理系统也在美国研发成功。该系统可以利用现代化温差管理技术对果蔬、花卉等农产品的开花和结果过程进行控制。目前，该系统已广泛应用于美国的设施农业生产当中。

农业智能化控制和管理技术在亚洲地区也同样得到了极大发展。日本研制出的遥感温室环境控制系统，将分散的温度群与计算机控制中心联结，实现了大范围的温室自动化管理。

2.国内农业智能化技术的应用与开发。从20世纪70年代末期到80年代，国内先后开发了蚕育种专家系统、砂浆黑土小麦施肥专家系统。到20世纪90年代，国内专家系统的研发取得一定成效，如小麦高产技术专家系统，水果果形判别人工神经网络专家系统，基于规则和图形的苹果、梨病虫害诊断及防治专家系统，基于作为生长特征的作物栽培专家系统，基于生长模型的小麦管理专家系统等。这些农业专家系统充分利用先进的信息采集系统，将降雨、日照等气象信息，土地的土壤类型、肥力等土壤信息，以及农业生产动态等信息搜集起来，并利用信息分析系统对它们进行综合分析处理，从而决定耕作的种类、方式；在生产过程中使用具有变量施肥、喷药功能的农用机械，根据不同地块的具体情况进行精耕细作，有效提高了产出、节约了投入、减少了环境污染，促进了农业科技成果的应用与推广。

三、关于我国设施农业发展的几点思考

目前，我国农业部门利用新技术获取农产品生产信息的水平较低，难以满足农业部门与实际生产者的管理与决策需要。再加上我国利用卫星监测系统和航空航天技术搜集气候、灾害、面积、单产等信息的工作起步较晚，对大部分农业信息的搜集仍采取传统上报方式，人为因素影响较大，严重影响了信息的准确性。因此，一方面要借鉴和学习国外的先进经验和技术；另一方面要结合实际，根据我国的气候特征和基本国情，进行必要的、科学的、系统的非重复性的相关基础研究。我国有关设施农业技术研究的重点应放在选育适合设施栽培的作物专用品种，研究设施作物营养、产量、品质生理及其与环境关系的规律，设施作物微气象模拟模型、基于环境-作物-技术措施的作物生长发育和品质模拟模型研究，温室生产废料循环利用和处理新技术研究，温室作物病虫害预测预警和生物防治技术研究等上。同时，要从市场需求和实用性的角度开发系统，让系统走向市场，研究不同层次用户的需求，找出亟待解决的问题，要考虑到主要服务对象（广大农户）的设备和通讯条件、信息基础，从实用的角度为他们设计最合适的体系环境。

book=25,ebook=9

河南省科技成果转化计划项目“温室娃娃（设施农业智能便携式管理仪器）的示范与推广”研究成果之一（10 2 2 0 1110 0 3 3）。