发布时间：2023-09-26 08:31:57
绪论：一篇引人入胜的农业技术资源，需要建立在充分的资料搜集和文献研究之上。搜杂志网为您汇编了三篇范文，供您参考和学习。
近年来，我国数字化农业技术取得了一些进展，主要表现在：农业传感器微型化、农业灌溉智能化、实时监控农作物生长、农业信息可移动化、农产品质量追溯化等已成为主流。这得益于农业生产信息化技术的成熟和发展，尤其是农产品种植、加工智能化技术的应用。
国内关于农业园区应用物联网技术的相关研究主要涉及温度监控、光温智能控制、精准灌溉等方面。如，浙江大学等单位对农业物联网信息感知、传输和应用等方面进行研究，主要涉及智能化程度、肥水利用率及农产品安全等问题。取得了一系列成果。但总体来看，数字化技术在农业生产中的集成应用研究还比较少。本文提出构建完全数字化的生鲜农产品产业基地，该基地基于总线技术集成，由统一的信息系统进行集中管理和统一调度，充分运用物联网和现代信息技术，加强数据处理及控制，合理布局传感器（温度传感器、湿度传感器、养分传感器、土壤成分传感器等），实现完全数字化。
一、生鲜农产品产业园区数字一体化精准管控系统的实施意义
1.加速信息化。农业发展越来越受到信息技术的影响，信息化成为我国加快实现农业现代化的必然选择。随着物联网技术和农业信息技术的广泛应用，现代农业高速发展，新的农业科技革命即将到来。
2.提高数字化。数字化有利于发展我国自主产权的农业高技术体系，对于我国在世界范围内新的农业科技革命中占有一席之地，以及提升我国农业科技在国际上的整体竞争力，具有战略意义。
3.提高生产效率。传统的手工劳作、粗放型、分散型农业产业模式已不适应时展，我国经济进入规模经济时代，设施的效率决定了生产的效率，也体现了生产力的发展水平。
4.节能减排。精准农业在高新技术的基础上，充分利用现代信息技术，成为现代农业的一种先进生产形式和管理模式。为能自动感知、获取并分析作物生产的环境因素实际存在的时间和空间差异信息以及实现自动诊断和监测，确立起按需投入，在技术上和经济上可实施的应对方案，对物联网技术提出了系统化的理念和技术要求。
二、生鲜农产品产业园区数字一体化精准管控系统的构成
如图1所示，基于物联网技术的生鲜农产品产业园区的数字一体化精准管控系统，主要包括设备执行层、通讯层、调度监控层和信息管理层等四个层级。整个管控系统由计算机管理调度系统（中央控制系统）、水肥一体自动控制系统、自动通风控制系统、无线传感器系统、卷帘控制系统、诊断与监测预警系统等六个子系统组成。
1.计算机管理调度系统（中央控制系统）
生鲜农产品产业园区数字一体化精准管控系统，是在系统总体规划的原则下，为实现农产品种植基地的智能化、数字化、精准化管控而进行的计算机软、硬件系统设计，在信息自动化统一软件平台的基础上，结合农作物生产经验，开发农产品种植系统，采用面向对象的分析、设计和开发手段。充分考虑系统的柔性，并为系统的全面集成留有接口。
系统由管理层信息系统集中管理和统一调度，在监测与预警系统的监控下获取数据采集层下各类型传感器所提供的作物成长环境的物理参数，如：空气温湿度、土壤水分含量、PH值、CO2浓度等，再经通讯层传输到管理层中央控制器，农产品种植系统对感知的信息进行融合处理，智能对比适宜农作物生长的最佳环境变量，并形成完整的按需配给策略，由通讯层到达发出控制指令的具体分管控制器，完成对农作物的按需供给，保障农作物的健康成长环境。
整个管控系统形成了一整套完全智能化、数字化和精准化的管理理论和实践方法，对智能并联调度系统、诊断与监测预警系统、水肥一体化精准管控系统等新技术模块进行了研究应用。
系统结构分为四个层次，即：信息管理层、通讯层、调度监控层和设备执行层。其中，计算机系统始终贯彻整个系统的运行中，从整体调度到具体信息的收集与传输、指令信息的下达，涵盖信息管理层、通讯层、调度监控层的所有业务以及设备执行层的大部分业务，上联中央控制系统，下联设备执行层。
系统硬件模型，如图2。
2.水肥一体自动控制系统
水肥一体自动控制系统是一项现代农业新技术，该技术可以精确控制灌溉和施肥的数量与时间，以微灌系统为基础，根据农作物的需水需肥规律及土壤状况，运用计算机技术自动对水和肥料进行调配和供给。
在滴灌、渗灌、微喷灌等工程节水的基础上，通过布置在田间的水分传感器、养分传感器、土壤成分传感器等多种类别传感器，测得土壤各指标的基本状况，经传感器将信号传到电脑，再由程序智能指导灌水施肥。
由于系统没有非常复杂的运算，需要低功耗和具有较强抗干扰性，因此采用单片机作为自动控制中心模块，用来处理灌溉区的信号输入等工作。由于水灌溉自动控制系统对水位的控制精度要求不高，将自制水位传感器安装到要求的液位，直接感知液位信息。由液位信息控制电磁阀，从而实现精准施灌。系统中的很多资料需要长期保存，同时需要在系统断电时仍能保存信息，根据自动控制系统以及用户信息存储大小需求，选用双备份磁盘阵列为该系统的存储设备。
水肥一体自动控制系统包括两大类。即叶面施灌和根系施灌，前者采用喷雾头施灌，后者采用滴灌。
系统将各种农作物的特征需求数据、种植历史经验数据、专家知识等集成、组构、融合，编制成生鲜农产品种植专家系统，将测定的实时信息与生鲜农产品种植专家系统的参数对比后，可计算出灌溉时长、施加肥液时长和肥液配比等值。控制程序得到开始工作指令后立即运行，系统运行过程的数据均可查阅。系统主程序流程，如图3。
3.自动通风控制系统
自动通风控制系统综合性能优于传统通风系统，可以自动调控风机转速与风量，感应空气品质，从而改善空气质量，提高通风安全，实现运行管理智能化。该系统主要由智能中央控制子系统及空气品质感应子系统等组成，还包括通风管道、可调节的风口末端及数字化节能风机等。
4.无线传感器子系统
WSN（WirelessSensorNetwork，无线传感器网络）由多个部分组成，其主要构成：无线传感网络基础设施、网络应用支撑层和基于该网络应用业务层的一部5y.等，参见图4。将WSN应用于培养种植农作物，可提高农业数字化水平。其工作原理为：在监察区域设置大量廉价的微型传感器，通过传感器感知并收集所需监察对象的信息，这些信息经过处理后发送给观察者。
5.卷帘控制系统
当前使用的温室大棚卷帘机大部分存在安全隐患，其主要原因是动力源为现场人工送电，不论温室中是否有劳动任务，管理人员都必须到现场操控设备，造成了时间和人力资源的浪费。
为解决上述问题，可以通过自动远程控制，实现卷帘机的升降，不仅可以减少安全隐患，而且降低劳动强度，提高效率。其主要做法为.在设备中嵌入一个模块，利用处理器的指令控制来实现GSM系统的短信息服务。该方法实施方便、操控简单、成本低，有较高的应用率。
6.诊断与监测预警系统
在农作物种植基地采用诊断与监测预警系统，主要针对系统中关键设备的开关和运行情况进行监测，发现异常情况并及时处理，从而尽量避免损失的发生。
为了加强监测和预警，该系统设计并充分应用无线结构健康监测试验仪器。基于成本和便捷性，该仪器主要应用ISM（IndustrialScientificMedical）频段，这是因为：ISM频段耗能低、成本少，组网方便且无需授权申请，非常适合无线结构的健康监测使用。其覆盖范围，如图5。
中图分类号：G305 文献标志码：A 文章编号：1000-8772（2013）15-0202-02
1 科学技术的发展
50万年前，人类掌握了利用火的技术，从而导致了制陶术、冶炼术，出现了铜、铁制工具，使社会生产力有了极大的提高。
16世纪中期，哥白尼的《天体运行论》拉开了第一次科学革命的序幕，太阳中心说推动了近代自然科学的发展；17～18世纪，蒸气机的发明，人类社会工业文明有了大发展。19世纪，法拉第划时代的发现奠定了电机的理论基础，为人类打开第二次科学革命的大门。随后，不仅是电动机取代了蒸气机，而且相继发明了电报、电话、电灯、电影、电视、电脑，并于20世纪初进人第三次科学革命。使人类社会进入一个丰富多彩、繁星闪耀的世界。
而科学的发展，又推动了技术的发展，相应的三次技术革命也与科学革命一道，使生产规模和劳动生产率有了更大的发展和提高。
目前，工业发达国家的劳动生产率的增长有60%～80%是依靠运用新的科技成果取得的，有的工业部门甚至是100%地领先运用新的科技成果。在当代一个国家的科技水平往往成为衡量这个国家经济实力的标志。因此，科学技术是人类智慧的结晶、更是人类社会发展的强大驱动力。
2 生命的产生和人类社会进步
无论是科学技术还是农业资源均是以人为主体的条件下来进行讨论、研究的，离开了人这一主体也就无从谈其他。人的历史较之地球的发展则显得特别的短暂，我们现在所生存的地球是距今46亿年发展起来的，在其形成之初至距今37亿年前，地球上没有生命，地球上最早的生命是在南非距今37亿年前的变质岩中发现的蓝绿藻遗迹。原始生命的出现，改造了地球环境，先是使还原性的原始海洋变成氧化性，然后是消耗大气中的CO2，释放出O2。这是地球上生命参与地球演化的一次革命。
地质历史时期不同生命形态的产生、演化、绝灭，都是与环境的演变密切相关的。地质历史时期，生物的演化、发展的趋势是：生物体由简单到复杂、适应能力由弱变强、生存空间由小渐大。最终在200～300万年前，地球上人类从哺乳动物猿类那里分化出来.在50～100万年前，人类掌握了利用火的技术后，地球环境中就明显地留下人活动的烙印。而地球到目前为止是人类借助先进的仪器如哈勃空间望远镜、射电望远镜、宇宙探测器等所能观测到的150亿光年之内的无数星球中唯一具有生命的一颗星球。
人类社会随着科学技术的发展而不断壮大的过程为：在距今4万多年前的中石器时代初期，全世界有约300万人，在1万年前的新石器时代，约500万人，在8千年前还不足1000万人，此后随着农业的出现和生产力的提高，人口的增长速度加快，至纪元初期世界人口约2亿，1650年前后约5亿，1830年10亿。人类社会的发展随着科学技术革命的发展而快速发展。之后加速发展，到1930年达20亿，1960年30亿，1976年40亿，1987年50亿，目前近60亿。而中国是世界上人口最多的国家之一，其发展速度也非常的快，1664年1亿，1762年2亿，1790年3亿，1834年4亿，1949年5亿，1954年6亿，1964年7亿，1969年8亿，1974年9亿，1981年10亿，1988年11亿，1996年12亿，2000年13亿，用1956年美国人口学家赫茨勒在其《世界人口危机》一书中提出的“人炸”来描述中国的人口问题是再确切不过的了。在人类的发展过程中，人类逐渐创造了辉煌的物质文明和精神文明，同时也创造出人类社会所不愿但又不得不面对的一系列问题。
3 农业资源及其危机
农业是一个国家经济发展的基础，是国内人口的粮食等必须品的来源，要维持一个人的生命和生活，仅食物消耗就需1斤菜、1斤米、1斤水，燃烧1斤煤及向环境中排泄1斤废弃物。那么从1830年以来人类为生存从地球环境索取了3.4×1018（g）物质（相当于现存于陆地生物量的100倍，土壤总有机质的30倍）、排泄物达8.5×1017（g）。其中前四项的内容几乎都属农业资源，由此一项，农业资源的重要性可见一斑。
我国的农业资源曾经一度是地大物博，资源丰富。中国是世界上国土面积最大的国家之一，拥有丰富的自然资源，但由于“人炸”，人均资源量极少。
3.1耕地资源
总土地面积9.60×106平方公里，居世界第三，南北长5500公里，东西宽5000公里，其中山地、丘陵占2/3，平原占1/3，人均土地面积不足15亩，耕地仅为世界的1/9，1.33×108公顷，人均耕地仅只1.2亩，离人均耕地下限的0.8亩为时不远。近年来由于人口增长，工业化、城市化发展，非农业用地迅速增加，耕地逐年减少.1958年～1993年间，我国累计减少耕地2.57亿亩，年均净734.3万亩，1994年，全国耕地面积减少了1071.8万亩，减少数量比上年增加14%，其中国家、集体、个人建房占用206.9万亩，占19.3%自然灾害毁地185.1万亩，占17.3%。而减少的都是优良高产耕地。目前中国耕地短缺的矛盾十分突出，全国已有1/3的省（区）人均耕地不足1亩，而东部沿海的广东、福建、浙江等省人均才0.5亩左右。面积减少、耕地质量退化、水土流失严重、肥力衰竭、土地盐碱化和土壤污染等严重威胁着中国土地的安全。
3.2水资源
我国多年平均降水（不含台湾）6.19×1012立方米，相当于年水汽输入总量1.82×105立方米的1/3。由于受到季风的影响，中国降水分布不均匀，由东南向西北雨季越来越短，降水量越来越少，降水集中性越来越强，降水变率越来越大。地表水多年平均2.71×108立方米，地下水多年平均8.288×1011立方米。我国淡水资源居世界第六位，而人均占有量只2330立方米，相当于世界水平的1/4，随着人口的增长和经济的发展，水的问题日益严重，1993年全国570个城市中300个不同程度缺水，日缺水量达1600万立方米。而我国水环境中78%的淡水污染物超标，40%的水资源已不能饮用，500多条较大河流中已有400多条被污染，大小湖泊2.4万多个，80%以上受到污染的危害，地下水的污染总量也达到50%。
4 农业资源的可持续利用
由于人口众多，人地矛盾突出，资源不足，导致人地关系紧张。然而人在地球系统中，只是系统中的一分子，人生活的环境是由众多成分共同组成，中国古代就已辩证地明晰了天一地一人的关系，现代生态学的研究结果也证明“天人合一”现在是而且将来也是人对自然的态度。人与自然的协调发展是人类社会健康发展的前提和保证。因而可持续思想在人类社会造成了各种灾难之后于1992年重新提出，立即受到全世界的响应，而农业资源的可持续利用又是其他持续发展的基础。怎样才能达到资源的可持续利用呢？
4.1资源的高效利用
充分利用现有的各种农业资源，最大限度地提高其利用率和生产力，通过合理布局和技术应用，使各项资源得到有效利用，使生态效益、经济效益和社会效益达到完善和统一。
4.2资源的节约
由于资源的浪费和破坏，各种资源均严重地不足，而资源的浪费对其可持续发展是一极大的阻碍，如粮食浪费，中国每年生产5.0×106吨白酒，耗粮1.25×107吨大米，生产啤酒6.54×106吨，耗粮1.5×106吨。酿酒用粮相当于全国1个月的口粮，相当于3500万亩粮田的产量总和。因此资源的节约是可持续利用的一个相当重要的方面。
4.3资源保护
资源受损，在很大程度上是难于恢复的，如生物多样性的破坏即是如此，而这些资源可能就是子孙后代生存和发展的依托。
资源的可持续利用主要体现在如下方面：
①高效利用土地资源，最大限度提高土地生产率；
②建立资源节约型生产体系；
③用一种较丰富的资源代替另一种紧缺的资源，或用别的资源替代农业资源；
④资源的开发与保护，既要保护也要开发，只有在保护的基础上进行开发，才符合现代的人地关系；
⑤在利用国内资源的同时，充分利用国外资源，可以更为有效地保护我国资源的可持续利用；
⑥在中国的传统农业的基础上，发展中国模式的生态农业；
⑦开发新的资源来源，森林、海洋等具有极大的潜在供应食物的能力，如海洋占据地表79%的面积，贮存着数量惊人的可供人类利用的自然资源。A、生物资源：从食用价值来说，在不影响生态平衡的条件下，海洋每年可向人类提供30亿吨水产品，能满足300亿人口一年的食用；B、盐类资源，仅食盐总量就达5亿亿吨以上，够人类用十几亿年，已探明的元素达80余种，而且含量十分巨大。如黄金550万吨、白银5亿吨、镁2100万亿吨、铀45亿吨、钼137亿吨、锂2470亿吨……，在陆地上可供开采的许多元素濒于枯竭的情况下，海洋无疑是柳暗花明的新天地；c、矿产资源，前景广阔。如大陆架的石油、天然气，海岸滩涂的砂矿以及洋底锰结核矿和被誉为“海底金银宝库”的热源矿床。
一、前言
经济发展和生态环境维持的基础是农业。而水资源作为生态环境的重要组成成分，是一种在一定限度和时空范围内可更新、可循环利用的重要农业自然资源，区域农业发展也被水资源的供给能力所制约。水资源对维系农业生态系统及粮食安全生产，作物产量起着关键作用。
在我国农业经济发展中发挥着重要作用的是农业水资源，而我国水资源相对短缺。用水总量有限的条件下，在农业用水量方面将出现零增长或负增长。建国以来，我国在水资源的开发利用方面做了大量的工作。然而，随着迅速发展的工业和城市，不断增加的需水量，出现了供水紧张的局面。某些地区经济开发已经被水资源的保证程度所制约。
二、我国农业水资源利用现状
（一）农业水资源概况
中国地处亚欧大陆东部，内陆面积巨大，大陆性季风气候导致降水季节分配不均，形成了年内明显的干湿季节，在经过山地、丘陵、高原、台地等地形的再分配，使降水在空间分布上也极不平衡。根据文献报告，如果全世界粮食生产中灌溉水能减少10%，就可以满足其他所有的人类用水。整个水资源研究领域的重点是农业水资源安全和高效利用。
从区域分布格局来看，农业用水所占比例下降并不均衡。急剧下降的地下水位、不断萎缩的流量，都昭示着日趋紧张的中国北方半湿润、半干旱和干旱地区用水。
（二）农业水资源利用存在的主要问题
1、农业水资源浪费严重
现阶段中，无论是灌溉农业，还是节水农业，在输水过程中或者在田间灌水时造成严重浪费。由于灌溉技术落后，大部分浪费是由大水漫灌方式和输水管道渗漏引起的。我国农业水资源的利用一直属于粗放低效的范畴，更加加剧了水资源的缺乏程度。
2、田间蒸发强烈
降水、地表水、地下水均要转为土壤水才能被作物利用。有限的水大都没能转化为可被农作物利用的土壤水，而在最后阶段消耗于毫无效益的蒸发。
3、水污染严重
在农业生产中大量使用农药和化肥，使水资源的可利用程度下降。严重的水污染，不但影响地方的农业发展，危害人们的身体健康，而且导致水资源紧缺。
三、农业水资源利用新技术
1、“U”形渠槽防渗技术
渠道防渗是发展高效用水灌溉的主要技术措施之一，使用混凝土“U”形渠槽防渗可以提高渠道流速和输沙能力。渠道防渗效果在很大程度上取决于衬砌材料，目前，衬砌材料逐步由单一材料向更高端的复合材料发展。
2、喷灌技术。
它是将有压水送到灌溉地段，通过喷头喷射到空中散成细小的水滴，均匀地散布在田间进行灌溉的灌溉方式。早在1970年，国家重点研究喷灌及微灌技术项目，组织水利农机农业等部门联合攻关。国家又将其列入农田水利基本建设计划，有力地促进了喷灌技术快速发展。
3、低压管道输水灌溉技术
低压管道输水灌溉技术是为减少水在输送过程中的渗漏和蒸发损失利用低压输水管道代替输水土渠将水直接送到田间灌溉作物的技术措施。低压输水管道埋于地下，便于机耕和养护。另外，管道输水流速比土渠大，所以灌溉速度提高，省工省时，可显著提高灌水效率。
4、微灌技术
微灌包括滴灌、微喷灌和涌泉灌，是一种新型的最省水的节水灌溉技术。它是根据作物需水要求，通过管道系统和安装在末级管道上的灌水器，将作物生长所需的水分和养分以较小的流量均匀、准确地直接输送到作物根部附近的土壤表层。微灌基本没有沿程渗漏和蒸发损失，并且不产生地表径流和深层渗漏，水的利用率较高。
5、水肥一体化技术
