自动化信息技术在农业工程中的应用研究

刘 杨

（山东理工大学，山东淄博 255000）

0 引言

90年代世界农业技术革命兴起，日本等国家先后在系统工程、专家系统等方面进行大量研究，形成成熟完善的农业信息技术研发服务体系。国外农业信息技术推广应用于作物生长管理自动化等方面。近年来中央出台一号文件集中于三农发展，国家重要方针为推广农业信息技术提供保障。我国农业信息技术研究起步较晚，随着农田墒情监测等信息技术的应用，信息技术在农业经济发展中发挥着重要作用。我国陆续开展专家系统等应用于农业方面的相关研究，现代农业生产自动化信息技术作用受到人们的重视，农业生产自动化信息化发展是必然方向。

1 技术概述

西方发达资本主义国家经过多年发展，信息技术融入到社会生活的各个方面，信息产业产值占国民生产总产值的60%，我国处于向集约经济转变的过程中，要及时加入全球性历史进程。农业信息化技术应用有利于推动现代农业现代化发展[1]。目前我国农业信息技术应用存在资金投入不足等问题，需要研究农业工程中自动信息化技术的应用，推进农业现代化发展。

1.1 农业工程信息技术

信息技术是用于获取处理使用信息采用的技术，主要应用计算机科学等表达开发实施信息管理系统。美国信息技术协会定义为对信息系统研发应用维护，包括网络管理、组织内信息技术生命周期计划管理等[2]。信息化是衡量国家现代化水平的标志，当前我国处于向现代农业转型期，推进新农村建设需要有效应用信息技术。农业信息技术是信息技术与农业的结合，指农业生产管理系统引入信息技术，包括农业信息采集传输处理等技术。

1.2 技术应用意义

农业信息化是将信息技术应用于农业领域[3]，农业现代化主要内容包括农业科技管理现代化。农业信息技术为农业生产管理提供先进工具手段，信息技术推广应用于农业工程具有重要意义，体现在有利于减少农产品市场交易风险，促进农业可持续发展。农业工程信息技术应用有利于提高农业生产效率，农业信息技术以农业信息网络服平台为基点，为农业信息现代化系统体系形成发展提供参考。运用农业信息技术有助于加快农业信息现代化发展。

2 技术应用发展

信息技术在农业中的应用逐渐受到关注，信息技术在促进国民经济发展中发挥着重要作用，如促进生态环境可持续发展等。信息技术发展为农业科技革命带来契机，信息技术不断向农业领域渗透，农业信息技术是现代农业创新发展的重要支撑，农业信息化是长期历史发展过程[4]，现代农业生产中自动化信息技术作用越来越受到人们的重视。农业自动化信息技术通过降低生产成本获得现代农业发展。

2.1 国外农业信息技术的发展

国外农业信息技术研究发展经历初步阶段，后农业控制系统研发，50年代国外农业信息化推广取得巨大成功，国外农业信息化有不同的发展道路。许多发达国家研发作物生长模拟模型，为提高农作物产量提供了基础保障。20世纪90年代后农业领域出现向信息化发展的趋势，近年来云计算技术对经济社会发展产生巨大影响，IMB提出把传感器嵌入各领域仪器装备，以实现人类社会与物理系统的整合。物联网巨大经济利益驱使激烈的技术竞争，发达国家开展农业物联网应用研究，物物信息交互推动农业产业节能型、智能化发展[5]。信息技术应用于农业中后，欧美发达国家在系统工程、智能决策等方面开展大量研究工作，信息技术充分融入社会农业生产管理等各个方面。

2.2 中国农业信息技术应用

我国农业信息技术研究起步较晚，1979年开始信息化农业研究，在指导农民科学种田的同时提供增产增收技术支撑，帮助农民获得最大经济效益。1990年实施863计划，开展农业系统模拟等方面的研究工作。随着物联网技术的发展，我国科研院所成立农业信息化研究机构。信息技术在农业工程中广泛应用，应用涵盖科研管理等领域，产业链各方面开展不同技术应用研究，主要成果包括研发农业生产管理系统、建立农业数据库、建立精准农业技术体系等。

2.3 农业自动化信息技术发展成效

农业是国民经济的基础，改革开放后我国农业生产取得巨大成绩，随着农业技术进步，农民生产积极性提高。目前我国农业解决产品短缺问题，但农业技术相比先进水平存在巨大差距，表现为产品质量不高等。面对全球农业市场，农业发展关系到我国农业安全与经济基础稳定，利用农业自动化信息技术促进生产技术升级，可以提高我国农业整体技术水平。科技发展引起社会经济结构发生变革，农业技术革命经历农业机械技术广泛应用，生化技术应用与信息技术革命。新技术革命以综合配套技术为主，随着信息技术的迅速发展，农业自动化信息技术成为当代世纪迅速发展的科技领域。农业工程中应用自动化信息技术有效提升了农业经济效益，促进了农业现代化的发展。

3 农业生产中自动化信息技术应用现状

农业自动化信息技术可以促进农业生产专业化，自动化技术需要专门技术人员操作，需要根据实际情况制定有效措施。农业生产中使用自动化信息技术可以获得巨大经济效益，农业生产自动化信息技术得到推广。我国农业工程中应用自动化信息技术取得显著成效，但相比发达国家，农业信息技术推广应用水平较低，一些偏远地区农业经济发展不理想，自动化技术在农业领域未得到推广。

自动化技术在农业生产中发挥重要作用，可以通过监测大棚室内温度，根据植物生长情况调节温湿度，自动化控制技术在滴灌中发挥重要作用，可以利用自动化信息技术进行播种、插秧等农业生产工作，使用自动化播种机可以提高农业生产效率。目前农业生产中自动化信息技术应用存在许多问题，如在农业中应用范围较小。自动化技术运用于农业生产加工取得很大成效，但我国农业生产中农民未全面掌握信息技术，农民使用自动化信息技术出现偏差。农民在农业经济发展中起到主导作用，需要向农民普及自动化信息技术使用方法。

目前，我国农业工程自动化信息技术种类较少，产品产业化水平较低，信息技术现有量无法满足有关生产管理的需要，软件实用性能有待提高，但在病虫害预测等方面卫星系统研究不够深入。我国农业信息化发展落后于发达国家，当前掌握自动化技术人员较少，农业部要重视自动化技术的运用，可以定期开展自动化技术讲座，政府部门要引进自动化信息技术，帮助农民掌握技术使用方法，提高农业生产效率。

4 农业工程中的自动化信息技术应用

农业生产自动化是农业现代化的需要，80年代美国等国家提出精准农业概念，很多国家进行精准农业应用研究。精准农业是根据空间变异实施现代化农业操作技术系统，包括定位系统等，是自动化信息技术与农业生产结合的新型农业[6]。农业信息技术构成包括农业信息技术应用、农业经济发展等方面。农业自动化技术应用包括机器视觉技术等。

4.1 机器视觉技术

发达国家农业生产自动化应用机器视觉技术，研究对象包括植物种类鉴别等。机器视觉是研究模拟生物外显科技，主要运用二值图像分析、轮廓表示等计算方法。对动植物表面进行特征提取，如对植株叶子生长情况监测，动物方面在鸡蛋孵化早期检测鸡蛋生命活力[7]。农业机器人是机器视觉技术的重要方面，通过农耕杂草图像进行形态分析，通过拍摄图形识别秧苗行列控制机器人行走，可以有效提高农业生产效率。

4.2 数据融合技术

数据融合是自动化信息综合处理技术，多传感器信息融合技术最早产生于军事领域，目前是广泛应用于机器人、工业过程控制等多领域关注共性关键技术。多传感器信息融合技术是跨学科综合理论方法，农业资源观测应用可根据多传感器预测产量，根据卫星云图等信息预报天气等。未来多传感器融合技术将为农业生产信息化提供技术支持。农业数据库包含科技类数据库，农业市场类信息数据库包括市场价格等数据库。

4.3 大数据人工智能技术

农业信息系统建立使得人工获取数据难度加大，需要对数据自动分析。农业是巨大复杂系统，我国作物病虫害频发，未充分认识气候水肥之间的相互关系。积累数据具有大量多维不确定等特性。农业具有土壤类型众多、病虫害症象不断变化等特点，数据库具有大型动态稀疏性等特点，数据挖掘工具有效处理农业大数据。基于本体的数据挖掘方法用本体表示农业领域知识，提高获取知识质量和效率。农业研究中需要对作物形态诊断，如利用作物株型包括空间分布状态等反映作物长势指标，研究利用图像分析与专家系统代替传统人工经验诊断方式。

5 应用对策

当今信息化农业在世界范围快速发展，农业信息技术体现农业信息现代化发展状态，近几年各国政府管理部门开始许多相关方面建设。目前，我国农业工程自动化信息技术应用取得良好成效，同时存在信息技术服务体系不完善、信息网络人员素质欠缺等问题。要通过建立科技信息服务体系，加强农业信息技术研发创新，构建农业信息资源网络体系等措施促进自动化信息技术在农业工程中的应用。

1963年日本学者Tadao首先提出信息化概念，70年代后信息化概念在国际上普遍使用。农业信息技术服务机构是信息服务网络的重要环节，要建设乡镇级农业信息服务网站，鼓励合作组织经纪人等建设，鼓励地方政府改良本地各类信息技术项目，促进多种业务有效融合，加强农村信息服务站与相关业务协调统一。要以农业信息化示范工程项目为方向，使信息发布共享转向社会化。积极引导公众参与农业信息服务主体构成模式，农业信息技术包容各类经济实体，使其加入农业信息化建设队伍，不断发展工程化进度，广泛号召多方面社会力量，将农业信息服务网络覆盖到各乡镇村农户。

农业信息技术研发创新要发展信息现代农业，考察不同水平农民需求，农业信息时效性处理技术创新。大力开展农业信息技术创新是实现信息农业化技术的保障，科技创新要加大投入人力物力，对已有农业信息技术资源重新分配，加强对农业产业实用性技术的研发推广，争取关键技术方面达到世界先进行列水平。充分发挥各级农业信息技术服务站的作用，形成信息技术主体系，将信息技术应用于农业生产各领域。鼓励科研院所与大型农业企业联合，积极开展高产品种选育及专用品种推广应用，发展绿色有机蔬菜，推广无公害农产品生产模式，提高农业新科技在农业田间生产中的普及率。

6 结语

农业产业快速发展需要高新技术支持，农业集约化发展是未来方向，农业现代化发展依赖于现代高新技术。目前我国农业工程自动化信息技术应用研究取得一定成果，各类应用系统运用于实际中。农业工程信息资源建设相比发达国家水平较低，农业工程自动化信息技术开发存在许多不足，信息技术产品产业化处于较低水平，表现为重复低水平研究，GPS研究应用较少。本文总结前沿自动化信息技术在农业工程中的应用，指出目前农业自动化信息技术应用中存在的一些共性问题，如精准农业技术不成熟等，提出相应解决对策。