無人農(nóng)場(chǎng) 未來農(nóng)業(yè)的新模式

前言
第 1篇　理論篇
第 1章　無人農(nóng)場(chǎng)緣起 2
1.1 　農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力老齡化 ………………………………………… 2
1.1.1　發(fā)達(dá)國(guó)家農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力人口老齡化趨勢(shì) …………… 2
1.1.2　我國(guó)農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力的現(xiàn)狀 …………………………… 4
1.1.3　如何應(yīng)對(duì)老齡化 …………………………………… 7
1.2 　“機(jī)器換人”大勢(shì)所趨 …………………………………… 8
1.2.1　“機(jī)器換人”的必要性 ……………………………… 8
1.2.2　“機(jī)器換人”的環(huán)境條件分析 ……………………… 10
1.2.3　“機(jī)器換人”存在的問題及原因 …………………… 12
1.3 　信息技術(shù)進(jìn)步促使“機(jī)器換人”成為可能 ……………… 13
1.3.1　物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)裝備互聯(lián) ………………………… 13
1.3.2　大數(shù)據(jù)使農(nóng)業(yè)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn) …………………………… 13
1.3.3　機(jī)器人與人工智能的應(yīng)用 ………………………… 14
1.4 　我國(guó)發(fā)展無人農(nóng)場(chǎng)的迫切性 ……………………………… 16
1.4.1　未來 30年農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力將越來越短缺 ……………… 16
1.4.2　農(nóng)民的職業(yè)化轉(zhuǎn)型迫在眉睫 ……………………… 16
1.4.3　提升土地產(chǎn)出率、勞動(dòng)生產(chǎn)率、資源利用率亟須實(shí)現(xiàn)“機(jī)器換人”…………………… 17
第 2章　無人農(nóng)場(chǎng)概述 19
2.1 　無人農(nóng)場(chǎng)的定義 …………………………………………… 19
2.2 　無人農(nóng)場(chǎng)的整體架構(gòu) ……………………………………… 19
2.3 　無人農(nóng)場(chǎng)的關(guān)鍵技術(shù) ……………………………………… 21
2.3.1　物聯(lián)網(wǎng)技術(shù) ………………………………………… 22
2.3.2　大數(shù)據(jù)技術(shù) ………………………………………… 22
2.3.3　人工智能技術(shù) ……………………………………… 23
2.3.4　智能裝備與機(jī)器人技術(shù) …………………………… 23
2.4 　無人農(nóng)場(chǎng)的系統(tǒng)組成 ……………………………………… 24
2.4.1　基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng) ……………………………………… 24
2.4.2　作業(yè)裝備系統(tǒng) ……………………………………… 25
2.4.3　測(cè)控裝備系統(tǒng) ……………………………………… 25
2.4.4　管控云平臺(tái)系統(tǒng) …………………………………… 25
2.5 　無人農(nóng)場(chǎng)典型應(yīng)用 ………………………………………… 26
2.5.1　無人大田農(nóng)場(chǎng) ……………………………………… 27
2.5.2　無人果園農(nóng)場(chǎng) ……………………………………… 27
2.5.3　無人溫室農(nóng)場(chǎng) ……………………………………… 27
2.5.4　無人牧場(chǎng) …………………………………………… 27
2.5.5　無人漁場(chǎng) …………………………………………… 28
第 3章　無人農(nóng)場(chǎng)演進(jìn) 29
3.1 　農(nóng)場(chǎng)的歷史變遷 …………………………………………… 29
3.1.1　農(nóng)場(chǎng) 1.0—傳統(tǒng)農(nóng)場(chǎng) ……………………………… 29
3.1.2　農(nóng)場(chǎng) 2.0—機(jī)械化農(nóng)場(chǎng) …………………………… 30
3.1.3　農(nóng)場(chǎng) 3.0—自動(dòng)化農(nóng)場(chǎng) …………………………… 33
3.1.4　農(nóng)場(chǎng) 4.0—無人農(nóng)場(chǎng) ……………………………… 36
3.2 　無人農(nóng)場(chǎng)的進(jìn)階形態(tài) ……………………………………… 40
3.2.1　遠(yuǎn)程控制無人農(nóng)場(chǎng) ………………………………… 40
3.2.2　無人值守?zé)o人農(nóng)場(chǎng) ………………………………… 40
3.2.3　自主作業(yè)無人農(nóng)場(chǎng) ………………………………… 41
3.3 　無人農(nóng)場(chǎng)的演進(jìn)動(dòng)力 ……………………………………… 41
3.3.1　農(nóng)業(yè)工業(yè)化推動(dòng) …………………………………… 42
3.3.2　市場(chǎng)需求拉動(dòng) ……………………………………… 43
3.3.3　技術(shù)變革帶動(dòng) ……………………………………… 44
3.3.4　農(nóng)業(yè)政策助推 ……………………………………… 46
3.4 　無人農(nóng)場(chǎng)的演進(jìn)路徑 ……………………………………… 47
3.4.1　從人力操控到遠(yuǎn)程控制 …………………………… 47
3.4.2　從遠(yuǎn)程控制到無人值守 …………………………… 48
3.4.3　從無人值守到自主作業(yè) …………………………… 48
第 2篇　技術(shù)篇
第 4章　物聯(lián)網(wǎng)與無人農(nóng)場(chǎng) 50
4.1 　概述 ………………………………………………………… 50
4.1.1　無人農(nóng)場(chǎng)對(duì)裝備互聯(lián)的需求 ……………………… 50
4.1.2　物聯(lián)網(wǎng)的定義 ……………………………………… 52
4.2 　傳感技術(shù)與無人農(nóng)場(chǎng) ……………………………………… 53
4.2.1　環(huán)境傳感器 ………………………………………… 53
4.2.2　農(nóng)業(yè)動(dòng)植物生理信息傳感器 ……………………… 57
4.2.3　農(nóng)機(jī)狀態(tài)檢測(cè)傳感器 ……………………………… 60
4.3 　機(jī)器視覺技術(shù)與無人農(nóng)場(chǎng) ………………………………… 62
4.3.1　農(nóng)業(yè)視覺信息處理系統(tǒng)框架 ……………………… 63
4.3.2　農(nóng)業(yè)視覺信息增強(qiáng)與分割 ………………………… 64
4.3.3　農(nóng)業(yè)視覺信息特征提取與目標(biāo)識(shí)別 ……………… 67
4.3.4　機(jī)器視覺在無人農(nóng)場(chǎng)中的典型應(yīng)用 ……………… 70
4.4 　遙感技術(shù)與無人農(nóng)場(chǎng) ……………………………………… 71
4.4.1　遙感技術(shù)概述 ……………………………………… 71
4.4.2　農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)遙感監(jiān)測(cè) ……………………………… 72
4.4.3　農(nóng)作物病蟲害監(jiān)測(cè) ………………………………… 73
4.4.4　農(nóng)作物干旱和凍害遙感監(jiān)