新一代智能农业装备研发与推广

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新一代智能农业装备研发与推广
第 1 章 智能农业装备发展概述................................................................................................... 2
1 农业装备发展历程......................................................................................................... 3
2 智能农业装备的定义与特点......................................................................................... 3
3 国内外智能农业装备发展现状..................................................................................... 3
第 2 章 智能农业装备关键技术................................................................................................... 4
1 传感技术........................................................................................................................ 4
1.1 土壤传感技术............................................................................................................. 4
1.2 气象传感技术............................................................................................................. 4
1.3 作物生长状态监测技术............................................................................................. 4
2 信息技术........................................................................................................................ 4
2.1 数据采集与处理技术................................................................................................. 4
2.2 通信技术.................................................................................................................... 4
2.3 数据存储与管理技术................................................................................................. 5
3 自动控制技术................................................................................................................ 5
3.1 精准施肥技术............................................................................................................. 5
3.2 精准灌溉技术............................................................................................................. 5
3.3 农机导航与自动驾驶技术......................................................................................... 5
4 人工智能技术................................................................................................................ 5
4.1 机器学习技术............................................................................................................. 5
4.2 计算机视觉技术......................................................................................................... 5
4.3 智能决策支持系统..................................................................................................... 5
第 3 章 智能农业研发................................................................................................................... 5
1 智能农业概述................................................................................................................ 5
2 智能植保........................................................................................................................ 5
3 智能采摘........................................................................................................................ 6
4 智能施肥........................................................................................................................ 6
第 4 章 智能无人机在农业领域的应用........................................................................................ 6
1 智能无人机概述............................................................................................................. 6
2 智能无人机在农业遥感监测中的应用.......................................................................... 6
3 智能无人机在农业植保中的应用................................................................................. 7
4 智能无人机在其他农业领域的应用............................................................................. 7
第五章 智能农业传感器研发....................................................................................................... 7
1 土壤传感器.................................................................................................................... 7
2 气象传感器.................................................................................................................... 8
3 植株生长传感器............................................................................................................. 8
4 农田环境监测传感器..................................................................................................... 8
第 6 章 智能农业物联网技术....................................................................................................... 8
1 物联网技术概述............................................................................................................. 8
2 农业物联网架构与关键技术......................................................................................... 9
2.1 架构............................................................................................................................ 9

2.2 关键技术.................................................................................................................... 9
3 智能农业物联网应用案例............................................................................................. 9
4 农业大数据分析与应用................................................................................................. 9
第 7 章 智能农业装备与农艺融合............................................................................................. 10
1 农艺与智能农业装备的融合....................................................................................... 10
2 智能农业装备在粮食作物生产中的应用.................................................................... 10
3 智能农业装备在经济作物生产中的应用.................................................................... 10
4 智能农业装备在设施农业中的应用........................................................................... 10
第 8 章 智能农业装备推广与政策支持...................................................................................... 11
1 智能农业装备推广模式............................................................................................... 11
1.1 直销模式.................................................................................................................. 11
1.2 代理销售模式........................................................................................................... 11
1.3 产学研合作推广模式............................................................................................... 11
1.4 示范基地推广模式................................................................................................... 11
1.5 “互联网”推广模式............................................................................................... 11
2 我国智能农业装备政策支持现状............................................................................... 11
2.1 政策体系构建........................................................................................................... 11
2.2 政策扶持方向........................................................................................................... 11
2.3 政策实施效果分析................................................................................................... 11
2.4 存在的问题与挑战................................................................................................... 11
3 农业装备购置补贴政策............................................................................................... 11
3.1 补贴政策概述........................................................................................................... 11
3.2 补贴范围与对象....................................................................................................... 11
3.3 补贴标准与流程....................................................................................................... 11
3.4 补贴政策对智能农业装备推广的影响.................................................................... 11
4 农业机械化与智能农业装备推广............................................................................... 11
4.1 农业机械化发展现状............................................................................................... 11
4.2 智能农业装备在农业机械化中的应用.................................................................... 11
4.3 农业机械化与智能农业装备的协同发展................................................................ 11
4.4 智能农业装备推广对农业机械化的推动作用........................................................ 11
第 9 章 智能农业装备产业链发展............................................................................................. 11
1 智能农业装备产业链概述........................................................................................... 11
2 关键零部件产业发展................................................................................................... 12
3 智能农业装备制造企业发展....................................................................................... 12
4 智能农业装备服务体系建设....................................................................................... 12
第 10 章 智能农业装备发展前景与展望.................................................................................... 12
1 智能农业装备市场需求分析..................................................................................... 12
2 智能农业装备技术发展趋势..................................................................................... 12
3 智能农业装备产业政策与发展策略.......................................................................... 13
4 新时代背景下智能农业装备的机遇与挑战..............................................................13
第 1 章 智能农业装备发展概述

1.1 农业装备发展历程

农业装备的发展可以追溯到人类农业生产的历史长河中。从最初的简单手工

工具，如石犁、木耒等，到畜力农具的出现，农业装备的发展大致经历了以下四

个阶段：

（1）手工工具阶段：人类利用石、木、骨等自然材料制作农具，进行耕作、

播种、收割等农业生产活动。

（2）畜力农具阶段：牲畜的驯化，人类开始利用畜力进行农业生产，提高

了农业生产效率。

（3）机械化农业装备阶段：18 世纪末至 20 世纪初，工业革命的推进，蒸

汽机、内燃机等动力设备应用于农业，农业装备逐渐实现机械化。

（4）智能化农业装备阶段：20 世纪末至 21 世纪初，信息技术、计算机技

术、传感器技术等高新技术在农业领域广泛应用，农业装备向智能化、精准化方

向发展。

1.2 智能农业装备的定义与特点

智能农业装备是指利用现代信息技术、计算机技术、自动化技术、传感器技

术等高新技术，实现对农业生产全过程的监测、控制、优化和管理的农业机械设

备。

智能农业装备具有以下特点：

（1）自动化：通过传感器、控制器等设备，实现农业装备的自动控制，降

低人工劳动强度。

（2）信息化：利用计算机技术、网络技术等，实现农业装备与农业信息的

实时传输、处理和分析。

（3）精准化：基于传感器技术，实现对农业生产环境的实时监测，为农业

生产提供精确的数据支持。

（4）高效节能：通过优化农业装备设计，提高农业生产效率，降低能源消

耗。

1.3 国内外智能农业装备发展现状

（1）国外发展现状

国外智能农业装备发展较早，尤其在发达国家，如美国、日本、德国等，智

能农业装备技术已相对成熟。这些国家在农业、农业无人机、智能农业传感器等

方面取得了显著成果，并在农业生产中广泛应用。

（2）国内发展现状

我国高度重视农业现代化，智能农业装备研发与推广取得了显著成果。在农

业、植保无人机、智能灌溉设备等方面取得了一定的突破。同时我国在智能农业

装备领域的企业数量不断增加，创新能力不断提高，但与发达国家相比，仍存

在一定差距。

目前我国智能农业装备正处于快速发展阶段，未来有望在技术创新、产业升

级等方面取得更多突破。

第 2 章智能农业装备关键技术

2.1 传感技术

智能农业装备的发展离不开精准的数据采集，而传感技术正是实现这一目

标的关键。传感技术主要包括对土壤、气候、作物生长状态等信息的实时监测。本

章将重点讨论如下几类传感技术：

2.1.1 土壤传感技术

土壤传感技术涉及土壤湿度、pH 值、养分含量等参数的监测。通过对这些参

数的实时监测，可以为精准施肥、灌溉等提供数据支持。

2.1.2 气象传感技术

气象传感技术主要包括温度、湿度、光照、风速等气候因素的监测。这些数据

对于了解作物生长环境、预测自然灾害具有重要意义。

2.1.3 作物生长状态监测技术

通过图像处理、光谱分析等技术，实时监测作物生长状态，如叶面积、株高

病虫害等，为智能农业装备的精准调控提供依据。

2.2 信息技术

信息技术在智能农业装备中的应用主要体现在数据处理、传输和存储等方面

本章将重点讨论以下内容：

2.2.1 数据采集与处理技术

对采集到的农业数据进行预处理、分析和融合，提高数据准确性和可用性。

2.2.2 通信技术

研究农业现场设备与远程控制中心之间的通信技术，包括有线和无线通信

技术，以满足实时、高效的数据传输需求。

2.2.3 数据存储与管理技术

研究农业大数据的存储、管理和查询技术，为智能决策提供数据支持。

2.3 自动控制技术

自动控制技术是智能农业装备的核心技术，本章将讨论以下内容：

2.3.1 精准施肥技术

根据土壤养分和作物生长状态，自动调节施肥量、施肥时机和施肥方式。

2.3.2 精准灌溉技术

根据土壤湿度、气象数据和作物需水量，自动调节灌溉策略，实现节水灌溉

2.3.3 农机导航与自动驾驶技术

研究农机导航技术，实现农田作业的自动化、智能化。

2.4 人工智能技术

人工智能技术在智能农业装备中的应用日益广泛，本章主要讨论以下内容：

2.4.1 机器学习技术

利用机器学习算法对农业数据进行挖掘和分析，为智能决策提供支持。

2.4.2 计算机视觉技术

通过计算机视觉技术实现对作物生长状态、病虫害等信息的自动识别和监测

2.4.3 智能决策支持系统

构建基于人工智能的决策支持系统，为农业生产提供科学、合理的决策建议

第 3 章智能农业研发

3.1 智能农业概述

智能农业作为现代农业发展的重要方向，其融合了人工智能、技术、传感器

技术、物联网技术等多个领域的先进成果。本章主要对智能农业的发展背景、分

类、功能及其在我国农业领域的应用前景进行概述。

3.2 智能植保

智能植保主要针对农业生产过程中的病虫害防治问题，采用先进的导航定

位、路径规划、喷洒控制等技术，实现对农作物的精准施药。本节主要介绍以下

内容：

（1）智能植保的系统构成及工作原理；

（2）植保的导航与定位技术；

（3）植保的路径规划与避障技术；

（4）施药控制技术及效果评估。

3.3 智能采摘

智能采摘针对水果、蔬菜等经济作物的采摘需求，利用视觉识别、机械臂控

制等技术，实现自动化、精准化的采摘作业。本节主要阐述以下内容：

（1）智能采摘的系统构成及工作原理；

（2）采摘目标的视觉识别与定位技术；

（3）机械臂的运动规划与控制技术；

（4）采摘的适应性及稳定性分析。

3.4 智能施肥

智能施肥依据作物生长需求，采用自动施肥技术，实现精准施肥，提高肥

料利用率，降低农业面源污染。本节主要介绍以下内容：

（1）智能施肥的系统构成及工作原理；

（2）施肥量的决策与控制技术；

（3）施肥的路径规划与导航技术；

（4）施肥效果评估及优化。

通过本章对智能农业的研发探讨，旨在为我国农业现代化发展提供技术支

持，推动新一代智能农业装备的广泛应用。

第 4 章智能无人机在农业领域的应用

4.1 智能无人机概述

智能无人机作为一种新兴的高科技装备，集成了飞行控制、传感器、数据处

理和通信技术等多领域技术。无人机技术的不断发展，其在农业领域的应用逐渐

显现出巨大潜力。智能无人机具有操作简便、成本低、效率高等特点，为我国农

业现代化提供了有力支撑。

4.2 智能无人机在农业遥感监测中的应用

智能无人机搭载的高分辨率遥感传感器，能够实现对农田的快速、准确监测

其主要应用包括：

（1）作物长势监测：通过无人机搭载的多光谱、高光谱相机，实时获取作

物生长状况，为精准农业提供数据支持。

（2）土壤湿度监测：利用无人机搭载的土壤湿度传感器，实时获取土壤水

分信息，为农田灌溉提供依据。

（3）病虫害监测：通过无人机搭载的图像识别技术，及时发觉作物病虫害，

为防治提供指导。

4.3 智能无人机在农业植保中的应用

智能无人机在农业植保领域具有显著优势，主要包括：

（1）喷洒作业：无人机搭载的喷洒系统，可实现对农田的精准喷洒，提高

农药利用率，降低环境污染。

（2）施肥作业：无人机可精确控制施肥量，实现变量施肥，提高肥料利用

效率。

（3）病虫害防治：无人机可搭载生物农药，对病虫害发生区域进行精准防

治，减少化学农药使用。

4.4 智能无人机在其他农业领域的应用

除了上述应用，智能无人机还在以下农业领域展现出广泛应用前景：

（1）作物播种：无人机可实现精准播种，提高播种效率，降低劳动强度。

（2）农田测绘：无人机搭载的激光雷达等设备，可快速获取农田地形、土

壤等信息，为农田规划提供依据。

（3）农业保险：无人机可对受灾农田进行快速勘察，提高农业保险理赔效

率。

（4）农业科研：无人机为农业科研提供了一种全新的实验手段，有助于研

究作物生长规律、土壤变化等。

智能无人机在农业领域的应用具有广泛的发展前景，将为我国农业现代化

进程提供有力支持。

第五章智能农业传感器研发

5.1 土壤传感器

土壤传感器在智能农业中起着的作用。它主要用于监测土壤水分、pH 值、温

度、电导率等关键参数。本章首先介绍了一种基于电容法的土壤水分传感器，该

传感器具有响应速度快、测量精度高等特点。还探讨了采用光学原理的土壤 pH 值

传感器，该传感器可实现快速、准确的地表 pH 值检测。本章还将介绍一种多参数

土壤传感器集成技术，实现对土壤环境的全方位监测。

5.2 气象传感器

气象传感器在农业气象观测中具有重要作用，可以为农业生产提供有力的

数据支持。本节主要研究温度、湿度、风速、风向等气象参数的传感器研发。对常

见的热电偶温度传感器和电阻湿度传感器进行了介绍，并分析了它们在农业气

象观测中的应用。本节还介绍了超声波风速传感器和磁阻风向传感器，这两种传

感器具有结构简单、可靠性高等优点。

5.3 植株生长传感器

植株生长传感器主要用于监测作物生长过程中的生理和形态参数，为精准

农业提供数据支持。本节主要研究了一种基于光学原理的植株生长传感器，它可

以实时监测植株的高度、叶面积、茎粗等参数。本章还将介绍一种基于光谱技术

的植株氮素含量传感器，为实现精准施肥提供依据。

5.4 农田环境监测传感器

农田环境监测传感器是实现对农田环境全方位、实时监测的关键设备。本节

主要研究了以下几种传感器：

（1）病虫害监测传感器：采用红外线技术，实时监测农田中的病虫害发生

情况，为病虫害防治提供依据。

（2）土壤养分传感器：通过监测土壤中的养分含量，为合理施肥提供指导。

（3）农田水分监测传感器：采用土壤水分传感器，实时监测农田水分状况，

为灌溉决策提供数据支持。

（4）农田气象站：集成温度、湿度、风速、风向等气象传感器，实现对农田

气象环境的实时监测。

通过以上研究，为智能农业装备的研发与推广提供了关键传感器技术支持。

第 6 章智能农业物联网技术

6.1 物联网技术概述

物联网技术是通过传感器、网络通信、数据处理等手段，将物品与互联网相

连接，实现智能识别、定位、跟踪、监控和管理的一种技术。在农业领域，物联网

技术的应用有助于提高农业生产效率、降低劳动强度、减少资源消耗和环境污染

为我国农业现代化提供重要支撑。

6.2 农业物联网架构与关键技术

6.2.1 架构

农业物联网架构主要包括感知层、传输层、平台层和应用层四个层次。感知

层负责采集农业环境、作物生长、设备状态等数据；传输层通过有线或无线网络

将数据传输至平台层；平台层对数据进行处理、分析和存储；应用层为用户提供

智能化、个性化的农业服务。

6.2.2 关键技术

（1）传感器技术：用于实时监测农业环境和作物生长状况，如温湿度、光

照、土壤水分等。

（2）网络通信技术：包括有线和无线通信技术，如 LoRa、NBIoT、5G等，

实现数据的远程传输。

（3）数据处理与分析技术：采用大数据、云计算、人工智能等技术，对农

业数据进行处理、分析和挖掘，为农业生产提供决策支持。

（4）智能控制技术：通过控制器、执行器等设备，实现农业设备的自动化

智能化控制。

6.3 智能农业物联网应用案例

（1）智能灌溉：根据作物生长需求和土壤水分状况，自动调节灌溉水量

和灌溉时间，提高水资源的利用率。

（2）智能植保：通过无人机、智能喷洒设备等，实现精准施药，降低农药

使用量，减少环境污染。

（3）智能温室：采用物联网技术，实现温室内部环境的实时监测和自动

调控，提高作物产量和品质。

（4）农业废弃物处理：利用物联网技术对农业废弃物进行监测、分类和资

源化利用，降低农业污染。

6.4 农业大数据分析与应用

（1）数据来源：农业大数据来源于农田环境、作物生长、农业设备等多个

方面。

（2）数据处理：采用数据清洗、数据挖掘、数据可视化等技术，对农业大

数据进行处理和分析。

（3）应用领域：

（1）作物生长预测：通过分析历史数据和实时数据，预测作物生长趋势，

为农业生产提供决策依据。

（2）病虫害预警：利用大数据分析技术，提前发觉病虫害发生的可能性，

指导农民及时防治。

（3）农产品质量追溯：通过大数据技术，实现农产品生产、加工、销售等

环节的全程监控，保证产品质量安全。

（4）农业资源优化配置：分析农业资源数据，为和企业提供农业资源配置

优化方案，提高农业综合效益。

第 7 章智能农业装备与农艺融合

7.1 农艺与智能农业装备的融合

农艺与智能农业装备的融合是现代农业发展的重要趋势。智能农业装备通过

集成信息技术、传感器技术、自动控制技术等，实现农业生产过程的精准化管理

本章首先探讨农艺与智能农业装备的融合原理，分析两者融合的关键技术，为

智能农业装备的研发与应用提供理论依据。

7.2 智能农业装备在粮食作物生产中的应用

智能农业装备在粮食作物生产中发挥着重要作用。本节以我国主要粮食作物

为例，介绍智能农业装备在播种、施肥、灌溉、植保、收获等环节的应用。通过实

例分析，阐述智能农业装备在提高粮食作物产量、降低生产成本、减轻农民劳动

强度等方面的优势。

7.3 智能农业装备在经济作物生产中的应用

智能农业装备在经济作物生产中同样具有广泛的应用前景。本节以棉花、油

料、糖料等经济作物为例，探讨智能农业装备在种植、管理、收获等环节的应用。

分析智能农业装备对提高经济作物产量、品质及降低生产成本的作用，为我国经

济作物生产提供技术支持。

7.4 智能农业装备在设施农业中的应用

设施农业是现代农业的重要组成部分，智能农业装备在设施农业中的应用

日益广泛。本节主要介绍智能农业装备在温室、大棚等设施农业环境下的应用，

包括环境监测、自动控制系统、水肥一体化技术等。通过实例分析，展示智能农

业装备在提高设施农业产量、降低能耗、减轻劳动强度等方面的效果。

第 8 章智能农业装备推广与政策支持

8.1 智能农业装备推广模式

8.1.1 直销模式

8.1.2 代理销售模式

8.1.3 产学研合作推广模式

8.1.4 示范基地推广模式

8.1.5 “互联网”推广模式

8.2 我国智能农业装备政策支持现状

8.2.1 政策体系构建

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新一代智能农业装备研发与推广第1章智能农业装备发展概述...................................................................................................21.1农业装备发展历程.........................................................................................................31.2智能农业装备的定义与特点............................................

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