無人農場 未來農業(yè)的新模式

前言
第 1篇　理論篇
第 1章　無人農場緣起 2
1.1 　農業(yè)勞動力老齡化 ………………………………………… 2
1.1.1　發(fā)達國家農業(yè)勞動力人口老齡化趨勢 …………… 2
1.1.2　我國農業(yè)勞動力的現(xiàn)狀 …………………………… 4
1.1.3　如何應對老齡化 …………………………………… 7
1.2 　“機器換人”大勢所趨 …………………………………… 8
1.2.1　“機器換人”的必要性 ……………………………… 8
1.2.2　“機器換人”的環(huán)境條件分析 ……………………… 10
1.2.3　“機器換人”存在的問題及原因 …………………… 12
1.3 　信息技術進步促使“機器換人”成為可能 ……………… 13
1.3.1　物聯(lián)網實現(xiàn)農業(yè)裝備互聯(lián) ………………………… 13
1.3.2　大數(shù)據(jù)使農業(yè)實現(xiàn)精準 …………………………… 13
1.3.3　機器人與人工智能的應用 ………………………… 14
1.4 　我國發(fā)展無人農場的迫切性 ……………………………… 16
1.4.1　未來 30年農業(yè)勞動力將越來越短缺 ……………… 16
1.4.2　農民的職業(yè)化轉型迫在眉睫 ……………………… 16
1.4.3　提升土地產出率、勞動生產率、資源利用率亟須實現(xiàn)“機器換人”…………………… 17
第 2章　無人農場概述 19
2.1 　無人農場的定義 …………………………………………… 19
2.2 　無人農場的整體架構 ……………………………………… 19
2.3 　無人農場的關鍵技術 ……………………………………… 21
2.3.1　物聯(lián)網技術 ………………………………………… 22
2.3.2　大數(shù)據(jù)技術 ………………………………………… 22
2.3.3　人工智能技術 ……………………………………… 23
2.3.4　智能裝備與機器人技術 …………………………… 23
2.4 　無人農場的系統(tǒng)組成 ……………………………………… 24
2.4.1　基礎設施系統(tǒng) ……………………………………… 24
2.4.2　作業(yè)裝備系統(tǒng) ……………………………………… 25
2.4.3　測控裝備系統(tǒng) ……………………………………… 25
2.4.4　管控云平臺系統(tǒng) …………………………………… 25
2.5 　無人農場典型應用 ………………………………………… 26
2.5.1　無人大田農場 ……………………………………… 27
2.5.2　無人果園農場 ……………………………………… 27
2.5.3　無人溫室農場 ……………………………………… 27
2.5.4　無人牧場 …………………………………………… 27
2.5.5　無人漁場 …………………………………………… 28
第 3章　無人農場演進 29
3.1 　農場的歷史變遷 …………………………………………… 29
3.1.1　農場 1.0—傳統(tǒng)農場 ……………………………… 29
3.1.2　農場 2.0—機械化農場 …………………………… 30
3.1.3　農場 3.0—自動化農場 …………………………… 33
3.1.4　農場 4.0—無人農場 ……………………………… 36
3.2 　無人農場的進階形態(tài) ……………………………………… 40
3.2.1　遠程控制無人農場 ………………………………… 40
3.2.2　無人值守無人農場 ………………………………… 40
3.2.3　自主作業(yè)無人農場 ………………………………… 41
3.3 　無人農場的演進動力 ……………………………………… 41
3.3.1　農業(yè)工業(yè)化推動 …………………………………… 42
3.3.2　市場需求拉動 ……………………………………… 43
3.3.3　技術變革帶動 ……………………………………… 44
3.3.4　農業(yè)政策助推 ……………………………………… 46
3.4 　無人農場的演進路徑 ……………………………………… 47
3.4.1　從人力操控到遠程控制 …………………………… 47
3.4.2　從遠程控制到無人值守 …………………………… 48
3.4.3　從無人值守到自主作業(yè) …………………………… 48
第 2篇　技術篇
第 4章　物聯(lián)網與無人農場 50
4.1 　概述 ………………………………………………………… 50
4.1.1　無人農場對裝備互聯(lián)的需求 ……………………… 50
4.1.2　物聯(lián)網的定義 ……………………………………… 52
4.2 　傳感技術與無人農場 ……………………………………… 53
4.2.1　環(huán)境傳感器 ………………………………………… 53
4.2.2　農業(yè)動植物生理信息傳感器 ……………………… 57
4.2.3　農機狀態(tài)檢測傳感器 ……………………………… 60
4.3 　機器視覺技術與無人農場 ………………………………… 62
4.3.1　農業(yè)視覺信息處理系統(tǒng)框架 ……………………… 63
4.3.2　農業(yè)視覺信息增強與分割 ………………………… 64
4.3.3　農業(yè)視覺信息特征提取與目標識別 ……………… 67
4.3.4　機器視覺在無人農場中的典型應用 ……………… 70
4.4 　遙感技術與無人農場 ……………………………………… 71
4.4.1　遙感技術概述 ……………………………………… 71
4.4.2　農作物長勢遙感監(jiān)測 ……………………………… 72
4.4.3　農作物病蟲害監(jiān)測 ………………………………… 73
4.4.4　農作物干旱和凍害遙感監(jiān)