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当期目录

    2019年 第1卷 第1期    刊出日期:2019-02-22
       下一期
    特邀专稿
    智慧农业发展现状及战略目标研究 | Open Access
    赵春江
    2019, 1(1):  1-7.  doi:10.12133/j.smartag.2019.1.1.201812-SA005
    摘要 ( 9812 )   HTML ( 17549)   PDF (433KB) ( 8102 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    随着现代信息技术在农业领域的广泛应用,以智慧农业为表现形态的农业智能革命已经到来。智慧农业是农业信息化发展从数字化到网络化再到智能化的高级阶段,对农业发展具有里程碑意义,已成为世界现代农业发展的趋势。分析了日本、欧盟、英国、加拿大、美国等国家和地区政府针对智慧农业发展相继出台的政策、措施和发展规划,并分析了中国农业1.0到4.0的发展历程和近年来智慧农业的发展现状。围绕发展过程中存在的各种问题和需求,阐述了突破智慧农业核心技术、实现农业“机器替代人力”、“电脑替代人脑”、“自主技术替代进口”的三大转变,提高农业生产智能化和经营网络化水平,加快信息化服务普及,降低应用成本,为农民提供用得上、用得起、用得好的个性化精准信息服务,大幅度提高农业生产效率、效能、效益,引领现代农业发展的战略目标。最后并提出了8个重点任务建议和推动智慧农业发展的5项政策建议。

    综合研究
    核心技术原始创新引领智慧农业健康发展 | Open Access
    高万林, 张港红, 张国锋, 黄峰, 吴德华, 陶莎, 王敏娟
    2019, 1(1):  8-19.  doi:10.12133/j.smartag.2019.1.1.201812-SA015
    摘要 ( 2631 )   HTML ( 2164)   PDF (824KB) ( 2275 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    智慧农业是充分运用人的智慧发展农业的新形态,它是农业发展的新阶段、新模式和新业态。农业信息技术的发展是智慧农业发展的必然要求,以农业大数据、云计算、物联网、人工智能、农业等离子体等新一代技术可以赋能智慧农业,为智慧农业的健康发展提供了新技术、新手段和新方案。农业信息化标准化是引导农业科技进步与创新的前提,是智慧农业发展的迫切需要;农业物联网与农业专用芯片是智慧农业发展的核心技术及装备;农业大数据与云计算是海量复杂农业信息处理的有力技术支撑;农业信息安全与区块链是保障农业信息安全、农产品质量认证与农业安全的关键;农业人工智能是提高农业劳动生产力、降低资源消耗、智能高效生产的必然选择;农业等离子体技术是发展健康农业、提升农产品品质切实有效的新手段。智慧农业核心关键技术原始创新自主可控,必将引领智慧农业健康发展。

    家畜智能养殖设备和饲喂技术应用研究现状与发展趋势 | Open Access
    赵一广, 杨亮, 郑姗姗, 熊本海
    2019, 1(1):  20-31.  doi:10.12133/j.smartag.2019.1.1.201812-SA017
    摘要 ( 3541 )   HTML ( 970)   PDF (990KB) ( 4864 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    家畜智能养殖设备是智能农机装备的组成部分之一,是国际农业装备产业技术竞争的焦点。本文重点围绕家畜智能养殖设备与饲喂技术在实践中的应用,进行了系统的性能特点分析。目前家畜智能养殖设备的开发对象主要针对猪和奶牛,主要研发的系统包括妊娠母猪电子饲喂站、哺乳母猪精准饲喂系统、奶牛精准饲喂系统和挤奶机器人等。家畜智能养殖设备的工业化应用必须与养殖模式、畜舍结构布局结合起来,才能发挥设备的使用效率,同时从满足动物的福利出发,与动物生理、生长及行为结合起来,形成设备与动物的互作和相互适应。最后指出了智能设备的研究必须与畜牧业生产的理论、目标产品的功能驱动及养殖方式的创新协调一致,要不断地更新换代,才能助推畜牧业的转型升级。

    农业遥感卫星发展现状及我国监测需求分析 | Open Access
    陈仲新, 郝鹏宇, 刘佳, 安萌, 韩波
    2019, 1(1):  32-42.  doi:10.12133/j.smartag.2019.1.1.201901-SA003
    摘要 ( 3492 )   HTML ( 2928)   PDF (572KB) ( 4231 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    中国现代农业的发展以及乡村振兴战略的实施需要大量及时有效的农业环境、生产条件、状态及过程信息。基于农业内在的特点,卫星遥感是农业信息快速准确获取的关键技术手段之一。发达国家可用于农业应用的遥感卫星已经形成星座或体系进行联合观测,具有较高的观测时间分辨率,卫星遥感器载荷设计较为充分地考虑了农业应用的需求,观测手段不断创新、观测性能不断提高。目前,我国农业遥感卫星应用还存在很多问题,例如传感器多光谱遥感为主、观测要素缺乏,受遥感传感器性能和遥感卫星地面应用系统能力不足制约,缺少光学与微波等多手段同时相协同观测能力、遥感数据保障率和质量有待提高等,遥感监测手段与国外先进水平存在一定差距。从国内农业生产常规监测、国外农业生产常规监测、重大农业政策执行情况监测和绘制重要农业资源图四个方面全面分析了中国当前遥感卫星业务需求,并考虑未来发展深入分析了农业对遥感卫星应用装备的需求。建议构建编队顺序飞行的,具备多光谱、高光谱、红外以及微波等多种手段的农业卫星星座系统,有效提高多源数据融合精度,综合提供不同波段、不同极化、主动被动、光学微波相互融合的多尺度卫星遥感数据及产品,促进农业遥感技术的快速发展,推动“天空地”数字农业的一体化发展。最后,提出了立足于用户需求,建立中国民用遥感领域农业综合观测卫星系统采用“分步走”战略建议。

    信息感知与获取
    农情监测多旋翼无人机系统开发及性能评估 | Open Access
    朱姜蓬, 岑海燕, 何立文, 何勇
    2019, 1(1):  43-52.  doi:10.12133/j.smartag.2019.1.1.201812-SA011
    摘要 ( 1855 )   HTML ( 673)   PDF (1255KB) ( 2511 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    现代农业要求农业生产者实时、准确、全面地了解农作物的生长环境和生长状态。与传统的人工田间调查方式相比,无人机是一种高效的农田信息获取平台。本研究将自主研发的八旋翼无人机与农田信息采集设备进行整合,形成了一套用于农情监测的无人机系统,实现了无人机按照预设航线自动巡航并采集农田遥感图像、地理位置信息以及环境照度信息。经测试,在飞行中,图像采集设备能够稳定维持垂直对地的姿态并进行拍摄,采集的数据能够拼接成完整的农田正射影遥感图像。测试结果表明研发的无人机系统能够满足低空农情监测作业要求。与商业化产品相比,该系统避免了因任务设备与飞机独立工作而导致重拍、漏拍的情况,实现了无人机与任务设备高效协同作业。

    信息处理与决策
    作物生长过程模拟模型与形态三维可视化关键技术研究 | Open Access
    诸叶平, 李世娟, 李书钦
    2019, 1(1):  53-66.  doi:10.12133/j.smartag.2019.1.1.201901-SA005
    摘要 ( 2327 )   HTML ( 1748)   PDF (2416KB) ( 2437 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    针对作物产量形成、品种适应性分析的数字化解析和可视化表达需求,以提高作物模拟模型的时效性、协同性和真实感为目标,结合物联网技术与作物模拟模型,进行了田间数据实时采集;应用多智能体技术进行了作物协同模拟方法研究与框架设计;开展了作物生长过程模拟模型及基于作物模型的形态三维可视化关键技术研究,以小麦作物为例,进行了田间试验,阐述了小麦三维形态模拟可视化系统的设计实现并进行了试验验证;构建了Logistic方程模拟小麦叶长、最大叶宽、叶片高度、株高等的生长变化,采用基于曲线、曲面的参数化建模方法和3D图形库OpenGL构造了小麦器官几何模型。结果表明小麦叶长、最大叶宽、叶片高度和株高模拟模型R 2值在0.772~0.999之间,回归方程的F值在10.153~4359.236之间,且Sig.小于显著水平0.05,模型显著性较好,模型的拟合度较高。本研究将作物模拟模型结果和形态结构模型有效结合,实现了以小麦为代表的作物在不同管理措施条件下的生长过程形态三维可视化表达,为作物生产数字化系统应用提供了更有效的途径,该技术体系与方法同样适用于玉米、水稻等作物。

    农产品信息区块链技术架构设计及应用展望 | Open Access
    梁昊, 刘思辰, 张一诺, 吕科
    2019, 1(1):  67-75.  doi:10.12133/j.smartag.2019.1.1.201812-SA020
    摘要 ( 2055 )   HTML ( 1933)   PDF (1064KB) ( 2225 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    作为传统农业大国,中国多次强调农业现代化的重要性。但生产分散、技术落后、基础薄弱等问题严重阻碍了中国农业信息化的发展。区块链由于采用了分布式存储与计算方式,与分布式经济系统具有较好的兼容性,在金融、物流、电子商务等多个行业具有广泛的应用前景。本研究采用广义区块链的设计思想,结合中国农业发展中遇到的问题,设计了信息采集层、数据层、网络层、共识层、激励层、合约层与应用层的7层农产品信息区块链技术架构。该架构可以提供灵活的分布式存储机制、完备的信息共识体系、可靠的信息防篡改功能和实用的激励回报措施。针对以上功能在农产品信息溯源和农产品市场信息透明化中的应用进行了说明,提出了建立区块链农产品交易体系的概念,最后对区块链在农业领域的应用进行了总结和展望。

    智能管理与控制
    基于近红外机器视觉的鱼类摄食强度评估方法研究 | Open Access
    周超, 徐大明, 吝凯, 陈澜, 张松, 孙传恒, 杨信廷
    2019, 1(1):  76-84.  doi:10.12133/j.smartag.2019.1.1.201812-SA016
    摘要 ( 2234 )   HTML ( 457)   PDF (1290KB) ( 1796 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    在水产养殖中,鱼类的摄食强度可以反映其食欲,准确客观地评估鱼类的摄食强度对指导投喂和生产实践具有重要意义。针对当前鱼类摄食强度评估过程中存在的人工观测效率低、客观性不强的问题,本研究以实现鱼类食欲的自动客观分析为目的,提出了一种基于近红外机器视觉的游泳型鱼类摄食强度的评估方法。首先,利用近红外工业相机搭建了近红外图像采集系统,采集了鱼类摄食过程中的图像。经过一系列图像处理步骤后,利用灰度共生矩阵提取摄食图像的纹理特征变量信息,包括对比度、能量、相关性、逆差距和熵等。之后,将这5个特征变量作为输入向量构建了模型的数据集,并训练了支持向量机分类器。为了提高模型分类的准确率,利用网格搜索法选取支持向量机分类器的最优惩罚系数c和核函数参数g。最后利用训练好的模型将鱼类的摄食强度分为弱、一般、中和强4类,最终实现了鱼类摄食强度的评估。试验结果表明,图像纹理可以较好地描述鱼类摄食过程中的行为变化,正确识别4类摄食强度的准确率达到87.78%,且不需要考虑水花等对成像质量的影响,具有较强的适应性。本方法可用于鱼类食欲的自动客观评估,为后续投喂决策提供理论依据和方法支持。

    智能装备与系统
    基于3D打印的柔性机械手研制及试验研究 | Open Access
    高国华, 董增雅, 孙晓娜, 王皓
    2019, 1(1):  85-95.  doi:10.12133/j.smartag.2019.1.1.201812-SA012
    摘要 ( 1426 )   HTML ( 172)   PDF (1145KB) ( 1795 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    果实采摘是农业种植生产过程中最耗时费力的环节。为了实现果实的良好抓取,本研究设计了一款结构精简、具有自适应性的柔性机械手。该机械手由柔性手指、气动元件、手腕和底座组成,基于3D打印制作,装配简单。其中,气动元件和柔性手指由柔性材料TPU和PLA打印而成,手腕为具有柔性的一体件打印而成;利用气动元件的伸缩功能实现对手腕的驱动,带动柔性手指自适应变形抓取果实。结合常曲率变形和D-H坐标法建立了单手腕的运动学模型。在此基础上,进行了柔性机械手功能性验证试验和安全测试试验。试验结果表明,柔性机械手具有适应果实的形状进行自适应抓取的功能,对表皮较为脆弱的果实没有损伤;气动元件满足使用要求,可以完成对手腕的动作驱动。研究结果将为机械手柔性抓取结构的设计提供参考价值。

    封面信息
    国家农业信息化工程技术研究中心 | Open Access
    2019, 1(1):  96-96. 
    摘要 ( 952 )   PDF (6518KB) ( 298 )  
    相关文章 | 计量指标
    农业农村部农业信息技术学科群 | Open Access
    2019, 1(1):  97-97. 
    摘要 ( 830 )   PDF (4250KB) ( 389 )  
    相关文章 | 计量指标
    庆祝《智慧农业》创刊
    助力乡村振兴推进“智慧农业”创新发展 | Open Access
    2019, 1(1):  98-98. 
    摘要 ( 811 )   PDF (1706KB) ( 559 )  
    相关文章 | 计量指标
    《智慧农业》主编寄语 | Open Access
    2019, 1(1):  99-99. 
    摘要 ( 705 )   PDF (1629KB) ( 495 )  
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