第6讲“精细农作”的主要支持技术(四) 田间信息采集与处理技术 中国农业大学精细农业研究中心汪懋华 精细农作”实践中,需要在较精细的空间尺度上,获取农田作物生产有关的 空间分布信息,包括利用不同的传感技术采集数据,采用适当的方法对数据进行 处理,转变为易于理解和利用的可视化空间分布图形信息,这主要靠电子信息硬 件与软件技术的支持。需要获取和处理的主要信息包括如下几方面 1.农田作物产量空间分布信息: 获取农作物小区产量信息,建立小区产量空间分布图,是实施“精细农作”的起 点,它是作物生长在众多环境因素和农田生产管理措施综合影响下的结果,是实 现作物生产过程中科学调控投入和制定管理决策措施的基础。为此。需要在收获 机械上装置DGPS卫星定位接收机和流量计量传感器。通用的DGPS接收机,可以 每秒给出收获机在田间作业时DGPS天线所在地理位置的经、纬度坐标动态数据 流量传感器在设定时间间隔内(即机器对应作业行程间距内)自动计量累计产量 再根据作业幅宽(估计或测量)换算为对应时间间隔内作业面积的单位面积产量 从而获得对应小区的空间地理位置数据(经、纬度坐标)和小区产量数据。这些 原始数据经过数字化后存入智能卡,再转移到计算机上采用专用软件做进一步处 理。实际上,产量空间分布数据的处理是一个复杂的过程,但可以通过专用软件 快速完成。例如,GPS接收机指示的天线位置动态数据与割台收割作物的即时位 置,按机器结构不同而有空间上的差异,而流量传感器通常是安装在脱粒、分选、 清粮过程后的净粮输出部件上,要反映作物田间对应位置的产量计量数据,需要 考虑到收获机的结构尺寸内物流工艺设计,作业速度等多种因素,通过建立数学 模型来作出估计。由于收获时谷粒的含水量不同,收获时还需要同时测量谷粒的 含水量,以便在数据处理时换算成标准含水量以便对单产水平进行评估。迄今, 用于小麦、玉米、水稻、大豆等主要作物的流量传感器已有通用化产品,其他如 棉花、甜菜、马铃薯、甘蔗、牧草、水果等作物的产量传感器近几年已做了许多 研究,有的已在试验使用。目前应用的谷类作物产量传感器主要有三种类型:即 冲击式流量传感器(图1a),γ射线式流量传感器(图1b)和光电式容积流量 传感器(图1c)。它们分别用于 John Deere和Case、 AGCO Massey Ferguson、 欧洲一些公司的精细农作康拜因产品上。冲击式流量传感器计量误差在3%以内 基于γ射线穿过谷粒层引起射线强度衰减测定谷物流量的传感器,据报导,其计 量误差不大于1%。收获机上应用的谷粒含水量测量,均按极板式电容传感器原 理设计。收获机上采集数据的存储器件,已转向应用通用智能IC卡技术, Massey Ferguson和 Case ih系统中的存储卡可连续存储30小时收获作业数据,John Deere系统中的智能卡可存储连续250小时收获作业数据,各公司都专门开发了 结合自己产品的数据处理与小区产量分布图生成软件和配套的智能化虚拟电子 显示仪器,可直接在驾驶室内向操作手及时显示有关信息。第 6 讲 “精细农作”的主要支持技术（四） 田间信息采集与处理技术 中国农业大学精细农业研究中心 汪 懋 华 “精细农作”实践中，需要在较精细的空间尺度上，获取农田作物生产有关的 空间分布信息，包括利用不同的传感技术采集数据，采用适当的方法对数据进行 处理，转变为易于理解和利用的可视化空间分布图形信息，这主要靠电子信息硬 件与软件技术的支持。需要获取和处理的主要信息包括如下几方面： 1．农田作物产量空间分布信息： 获取农作物小区产量信息，建立小区产量空间分布图，是实施“精细农作”的起 点，它是作物生长在众多环境因素和农田生产管理措施综合影响下的结果，是实 现作物生产过程中科学调控投入和制定管理决策措施的基础。为此。需要在收获 机械上装置 DGPS 卫星定位接收机和流量计量传感器。通用的 DGPS 接收机，可以 每秒给出收获机在田间作业时 DGPS 天线所在地理位置的经、纬度坐标动态数据， 流量传感器在设定时间间隔内（即机器对应作业行程间距内）自动计量累计产量， 再根据作业幅宽（估计或测量）换算为对应时间间隔内作业面积的单位面积产量， 从而获得对应小区的空间地理位置数据（经、纬度坐标）和小区产量数据。这些 原始数据经过数字化后存入智能卡，再转移到计算机上采用专用软件做进一步处 理。实际上，产量空间分布数据的处理是一个复杂的过程，但可以通过专用软件 快速完成。例如，GPS 接收机指示的天线位置动态数据与割台收割作物的即时位 置，按机器结构不同而有空间上的差异，而流量传感器通常是安装在脱粒、分选、 清粮过程后的净粮输出部件上，要反映作物田间对应位置的产量计量数据，需要 考虑到收获机的结构尺寸内物流工艺设计，作业速度等多种因素，通过建立数学 模型来作出估计。由于收获时谷粒的含水量不同，收获时还需要同时测量谷粒的 含水量，以便在数据处理时换算成标准含水量以便对单产水平进行评估。迄今， 用于小麦、玉米、水稻、大豆等主要作物的流量传感器已有通用化产品，其他如 棉花、甜菜、马铃薯、甘蔗、牧草、水果等作物的产量传感器近几年已做了许多 研究，有的已在试验使用。目前应用的谷类作物产量传感器主要有三种类型：即 冲击式流量传感器（图 1a），γ射线式流量传感器（图 1b）和光电式容积流量 传感器（图 1c）。它们分别用于 John Deere 和 Case、AGCO Massey Ferguson、 欧洲一些公司的精细农作康拜因产品上。冲击式流量传感器计量误差在 3%以内, 基于γ射线穿过谷粒层引起射线强度衰减测定谷物流量的传感器,据报导, 其计 量误差不大于 1%。收获机上应用的谷粒含水量测量，均按极板式电容传感器原 理设计。收获机上采集数据的存储器件，已转向应用通用智能 IC 卡技术，Massey Ferguson 和 Case IH 系统中的存储卡可连续存储 30 小时收获作业数据，John Deere 系统中的智能卡可存储连续 250 小时收获作业数据，各公司都专门开发了 结合自己产品的数据处理与小区产量分布图生成软件和配套的智能化虚拟电子 显示仪器，可直接在驾驶室内向操作手及时显示有关信息