1-汪懋華(精細(xì)農(nóng)業(yè)發(fā)展研究中的關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問題 )

1、1精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中與信息相關(guān)的若干重大科學(xué)問題 精細(xì)農(nóng)業(yè)發(fā)展研究中的關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問題 汪懋華 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)現(xiàn)代精細(xì)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)集成研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2010. 3. 13 陜西 楊凌2一. 精細(xì)農(nóng)業(yè) (Precision Agriculture) 基于信息和知識管理好復(fù)雜的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)； 由經(jīng)驗(yàn)型、定性化為主的粗放型農(nóng)業(yè)向知識型、精細(xì)化管理的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變； 基于差異性信息實(shí)施精細(xì)農(nóng)作管理。3 中華民族傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)“精耕細(xì)作”的實(shí)踐4CPUSingle Wheel Hoe 自古以來人們孜孜以求的是： 基于信息和經(jīng)驗(yàn)提煉知識，憑知識謀劃決策 數(shù)據(jù) 信息 知識 智慧決策 Data Information know

2、ledge wisdom 5土地分散經(jīng)營體制下的跨界農(nóng)作傳統(tǒng)農(nóng)作 精細(xì)農(nóng)作 植物工程按小區(qū)差異進(jìn)行農(nóng)作管理Manage farming by Zone 信息時(shí)代的現(xiàn)代農(nóng)田精耕細(xì)作技術(shù) - 基于差異性信息實(shí)施精細(xì)農(nóng)作管理6 精細(xì)農(nóng)業(yè)實(shí)踐的 5 條規(guī)則 : 按正確的時(shí)間 以正確的數(shù)量 在正確的地點(diǎn) 用正確的方式 正確利用投入（營養(yǎng)、水、勞動(dòng)、機(jī)器、技術(shù)、成本等） 實(shí)施基于空間與時(shí)間差異性的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)科學(xué)管理！ At the Right Time In the Right Amount At the Right Place In the Right Manner to Use Right Inpu

3、t For the management of spatial & temporal variability in agricultural production systems7二、發(fā)展的回顧 1980s 初：Sit-Specific Soil Management (SSSM)Site-Specific Crop Management (SSCM) 1990s 初、中期： 全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的民用化，3S 技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助決策支持技術(shù)發(fā)展的驅(qū)動(dòng) “Precision Agriculture” or “Precision Farming” 農(nóng)業(yè)機(jī)電一體化裝備技術(shù)的發(fā)展, 催生了現(xiàn)代精細(xì)農(nóng)業(yè)技術(shù)

4、體系的形成與發(fā)展8農(nóng)業(yè)裝備智能化與多功能化 9101112現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備中的電子通信總線系統(tǒng)ISOBUS-communicationDGPS-receiverTractor-ECUImplementindicatorSensors /implementsISOBUS-terminalData-loggerAuernhammer et al. 200413ISO 11783 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)14E708109.1992N6174171.085E708109.0152N6174171.1E708109.4525N6174171.101E708109.3803N6174171.11115智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械研究的發(fā)

5、展16精細(xì)林業(yè)精細(xì)農(nóng)業(yè)精細(xì)園藝精細(xì)種植精細(xì)養(yǎng)殖 “精細(xì)農(nóng)業(yè)” 理念實(shí)踐的拓展17 “精細(xì)園藝” 基于小區(qū)或個(gè)體信息的園藝與果樹農(nóng)作管理18“精細(xì)養(yǎng)殖” 基于動(dòng)物個(gè)體編號自動(dòng)識別的計(jì)算 機(jī)飼養(yǎng)管理信息系統(tǒng)需要多少精飼料？產(chǎn)奶量多少？有瘸腿奶牛嗎？那頭牛在發(fā)情？綜合健康情況？那里可以找?guī)е鴹l牛？19“精細(xì)加工” 品質(zhì)監(jiān)測，過程調(diào)控，資源精細(xì)利用， 精細(xì)儲(chǔ)運(yùn)、包裝與產(chǎn)品增值“精細(xì)經(jīng)營” 市場需求預(yù)測，精打細(xì)算，過程管理，決策分析20 國際學(xué)術(shù)活動(dòng)的發(fā)展： 2007 2nd ACPA(Pyeongtaek, Korea) 2009 3rd ACPA(Beijing, China) 1st ACPA(T

6、oyohashi, Japan)2003 Management Committee(Suwon, Korea)1992 SSCM, Minnesota1994 SSM, Minnesota1996 3rd ICPA1998 4th ICPA2002 6th ICPA2006 8th ICPA2004 7th ICPA2000 5th ICPA2008 9th ICPA, Colorado1997 1st ECPA, UK1999 2nd ECPA, Den2001 3rd ECPA, Fran2003 4th ECPA, Ger2005 5th ECPA, Swede2007 6th ECPA

7、, Greece2009 7th ECPA, Netherlands20 2011 4rd ACPA(HOKKAIDO, Japan)2010 10th ICPA, Colorado, USA2011 8th ECPA 21三、PA 科學(xué)名詞的討論 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)? 精確農(nóng)業(yè)? 精密農(nóng)業(yè)? 精細(xì)農(nóng)業(yè)?Precision Farming (PF) ; Precision Agriculture (PA) 22Precision Production密歇根大學(xué)“精細(xì)制造項(xiàng)目聯(lián)合會(huì)主席”杰弗里.萊克教授談精細(xì)思維“Precision是一種哲學(xué)思想，一種理念，一種思維方式。對 Precision 的理解，不

8、能僅僅停留在對工具和方法的理解。它不是一套可以硬性拷貝的工具，而是一種靈活的理念以及與之相關(guān)的一系列可用來幫助您持續(xù)改進(jìn)的強(qiáng)有力工具。您必須理解這種理念，再學(xué)習(xí)使用這套工具，之后構(gòu)筑自己的 Precision System”。 經(jīng)濟(jì)日報(bào)，2002.2.20 我們面對的是要建設(shè)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)工程體系的問題。工程絕不僅僅是科學(xué)的簡單應(yīng)用和堆砌，工程除了要懂得基礎(chǔ)科學(xué)的基本原理、理論和方法之外，還必須善于處理好科學(xué)要素、技術(shù)要素、經(jīng)濟(jì)要素、管理要素、社會(huì)要素、環(huán)境要素等多要素的集成、選擇和優(yōu)化。23四、精細(xì)農(nóng)業(yè)實(shí)踐中的關(guān)鍵科學(xué)問題 農(nóng)業(yè)資源、環(huán)境與生產(chǎn)過程管理信息快速獲取先進(jìn)傳感與控制技術(shù) 農(nóng)用地、農(nóng)

9、田土壤與水環(huán)境參數(shù)快速獲取先進(jìn)傳感技術(shù)； 作物苗情空間分布信息快速實(shí)時(shí)采集與測量技術(shù)； 農(nóng)業(yè)物料流量、品質(zhì)實(shí)時(shí)計(jì)量測量技術(shù)； 農(nóng)用物資與產(chǎn)品品質(zhì)參數(shù)實(shí)時(shí)快速測量裝備技術(shù)； 農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境空間分布參數(shù)監(jiān)控測量技術(shù)； 動(dòng)物個(gè)體生理、產(chǎn)能、疾病與群體環(huán)境參數(shù)實(shí)時(shí)測量技術(shù)；低成本、快速性、可靠性、適應(yīng)性、易用性、 智能化，微小型，低功耗 !24 面對的科學(xué)問題：基于物理、化學(xué)、材料、電子、精密加工等科學(xué)原理，電化學(xué)、膜技術(shù)、光譜分析、超聲、計(jì)算視角、納米技術(shù)、微電子機(jī)械、微流體控制等科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ), 探索農(nóng)業(yè)環(huán)境,生命信息與機(jī)械控制的奧秘： 土壤肥力、SOM、鹽堿度、重金屬、動(dòng)物病毒、致病細(xì)菌、根區(qū)土層理

10、化參數(shù)、農(nóng)業(yè)活動(dòng)碳排放測量方法與裝備; 植物與動(dòng)物生命信息感知機(jī)理與信息處理； 農(nóng)田空間信息采集航空遙感、無人機(jī)與農(nóng)機(jī)機(jī)載近地遙感新型裝備與快速數(shù)據(jù)處理方法； 基于現(xiàn)代工程數(shù)學(xué)方法（ANN、GA、模糊數(shù)學(xué)、小波變換、 卡爾曼濾波、狀態(tài)空間法.) 的軟測量（soft sensor)，資源、環(huán)境與生物系統(tǒng)模式識別技術(shù); 基于微納米的高致病病毒與細(xì)菌快速檢測生物傳感器、嗅覺、味覺傳感器研究; 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備智能工況監(jiān)測、遠(yuǎn)程診斷與控制、農(nóng)業(yè)惡劣環(huán)境下應(yīng)用的機(jī)器人控制理論與精密控制裝備。252. 物聯(lián)網(wǎng)在精細(xì)農(nóng)牧業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用關(guān)鍵科學(xué)問題資源 農(nóng)地整治重大工程遠(yuǎn)程監(jiān)管；基本農(nóng)田數(shù)量、等級、利用效率、環(huán)境質(zhì)量

11、網(wǎng)絡(luò)化管理;農(nóng)用水資源管理環(huán)境 農(nóng)田土壤、地表與地下 水環(huán)境、光熱、小氣候生產(chǎn) 大田作物生產(chǎn)：土壤理化參數(shù)、水、肥、保、苗. 設(shè)施農(nóng)業(yè): 生物環(huán)境控制與管理信息系統(tǒng) 養(yǎng)殖生產(chǎn): 個(gè)性化生理、健康、喂養(yǎng)監(jiān)測管理 農(nóng)產(chǎn)品與食品 產(chǎn)地環(huán)境、產(chǎn)品儲(chǔ)存、物流、營銷 農(nóng)業(yè)裝備 服務(wù)作業(yè)調(diào)度、遠(yuǎn)程工況監(jiān)測與診斷服務(wù) 農(nóng)用物聯(lián)網(wǎng) 感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層關(guān)鍵科學(xué)問題26 傳感器：集聚式傳感器節(jié)點(diǎn); 移動(dòng)式傳感器節(jié)點(diǎn)(車載、便攜）; 分布式固定傳感器節(jié)點(diǎn)關(guān)鍵科學(xué)問題；微小型智能傳感器 - 低功耗MCU、無線通信芯片、內(nèi)存能力 廣域空間傳感器節(jié)點(diǎn)部署、節(jié)能模式與控制；節(jié)點(diǎn)通信多跳自組織、節(jié)點(diǎn)遠(yuǎn)程故障診斷、信道可靠性

12、與標(biāo)準(zhǔn)化、安全部署與微小型化科學(xué)問題； 農(nóng)村與農(nóng)業(yè)應(yīng)用空間地理信息基礎(chǔ)設(shè)施與智能移動(dòng)終端、農(nóng)用航空器與無人機(jī)遙感與智能化數(shù)據(jù)處理技術(shù)、農(nóng)用嵌入式和Web-GIS、與低成本農(nóng)用移動(dòng)終端關(guān)鍵技術(shù)與新興產(chǎn)業(yè)化服務(wù)模式問題； RFID 在動(dòng)物個(gè)性化管理與食品鏈溯源系統(tǒng)關(guān)鍵科學(xué)問題； 農(nóng)業(yè)應(yīng)用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN、VSN、BSN)科學(xué)問題； 農(nóng)用物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺(tái)，基于互聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)和具備數(shù)據(jù)收集與遠(yuǎn)程控制功能的M2M、平臺(tái)中間件及其標(biāo)準(zhǔn)化科學(xué)問題.面對的科學(xué)問題273. 農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈過程管理信息智能處理與知識生成科學(xué)問題 農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息智能搜索與數(shù)據(jù)挖掘； 信息資源共享與標(biāo)準(zhǔn)化科學(xué)技術(shù)； 農(nóng)業(yè)資源、環(huán)境與生物系統(tǒng)模擬模型，虛擬現(xiàn)實(shí)與智能決策支持系統(tǒng)，基于語義的計(jì)算（Meaning-Based Computing)與知識生成的智能引擎； 云計(jì)算、虛擬化與云服務(wù)平臺(tái)建設(shè)與服務(wù)運(yùn)營模式； 精細(xì)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)集成、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化與技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(jià)方法 28 建設(shè)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)需要利用ICT技術(shù)革命的成果，促進(jìn)信息化與農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的融合，應(yīng)用信息技術(shù)改造傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)具有重大的現(xiàn)實(shí)意義，并將為建設(shè)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，推進(jìn)社