互联网＋”现代农业技术前沿与发展趋势

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国外农业信息化正朝集成化、专业化、网络化、实用化和普及化方向发展, 在“互联网+”现代农业前沿技术应用领域上, 农业传感器、农业航空和农业机器人技术将成为重点。

1 农业传感器技术

国际先进传感技术不仅具有测量机理方面的先进性, 其感测的信息更趋于多元化和精细化, 是发展农业物联网技术的基础。作为农业物联网的信息之源, 传感手段的先进性决定了网络的智能化程度。针对当前农业传感器产品单一、针对性不强、检测范围窄、表征和解释能力弱等问题, 未来几年国际农业传感器技术突破性技术、颠覆性技术前沿将集中在动植物生命信息传感技术、环境信息传感技术和农产品品质传感技术等。

其中针对动植物生命信息传感技术, 将实现养分信息、生理信息、病害检测与预警预报等实时监测感知, 动植物生命信息探测方式进一步向数字化、精细化和快速化的方向发展。针对环境信息传感技术, 土壤中养分、有害物质的实时、现场传感技术, 畜禽水产有害气体、微量元素等的实时传感将成为前沿方向。而随着光学、纳米技术和生物技术的发展, 对于传统技术无法检测的一些农产品质量指标, 如水果的糖分、蔬菜的重金属含量、食用油的真伪、牛奶的货架期等指标, 新型技术均提供了传感的可能。

2 农业航空植保技术

针对农业地形因素影响大、大规模面积植保作业效率低、突发性大面积病虫害防控能力弱、作物查勘定损难度大、地面人工调查时效性差, 以及高杆作物、水田、山丘陵等地区人工和机械作业难以下田等问题, 美国、日本和韩国等发达国家逐步探索农业航空在农业植保与病虫害防治、农业生产障碍因子评估、农业普查等方面的应用,农业航空植保技术应用逐渐实现了商业化运作。其中美国农用飞机应用较早互联网与现代农业发展, 共有农业航空植保机械20多个品种, 约9 000多架, 占世界总拥有量的28%。

目前美国以农用飞机为主每年农业航空植保作业面积占总耕地面积的40%以上, 其中65%的化学农药采用飞机作业完成喷洒, 水稻施药作业100%采用航空作业方式。日本是农业机器人较为发达的国家之一, 农业航空植保更加侧重无人机的应用。据日本农林水产省统计, 截止到2010年10月底, 登记在册的微小型农用无人机保有量为2 346架, 无人飞机操控手14 163人, 防治面积96.3万hm2, 占航空作业38%, 其中水稻种植总面积的45%均由无人直升机来进行病虫害防治。未来农业航空植保领域的低空遥感系统、多功能飞控导航系统等将取得重大突破, 农业植保将实现无人化、高效化和智能化。

3 农业机器人技术

目前世界各国研究的农业机器人种类繁多, 按作业对象不同通常可分为田间管理作业、对作物个体进行操作、自动畜禽养殖管理等3类, 如美国基于自主导航平台、携带多功能自动作业机械,荷兰和日本等国家的采摘机器人互联网与现代农业发展, 英国开发的挤奶机器人, 澳大利亚研制的剪羊毛机器人和欧洲多个国家使用的精确饲喂机器人等。

总体看, 当前国际农业机器人技术将在两方面取得突破:

一是突破农业机器人“人机协同”关键技术, 结合机器人负重能力强、重复性作业精度高等特点, 充分发挥人工智能在农产品识别定位、精细处理方面的经验和灵活性优势, 研制一批具有自主知识产权的农田自主搬运机器人、果实采摘辅助外骨格等典型人机协同作业装备, 以此降低农业作业劳动强度, 提高劳动生产效率。

二是农业机器人在农作物估产和病害预警方面的应用。充分发挥农业机器人不知疲倦、反应快速的先天性优势, 探索适合农作物估产、病害预警需求的相关机器人学习技术和理论方法, 以实现农业机器人对作物产量预估和病害预警的高频、精确数据更新, 减少灾害损失、提高经济效益。