无人农场/未来农业的新模式

前言 第 1篇 理论篇 第 1章 无人农场缘起 2 1.1 农业劳动力老龄化 ………………………………………… 2 1.1.1 发达国家农业劳动力人口老龄化趋势 …………… 2 1.1.2 我国农业劳动力的现状 …………………………… 4 1.1.3 如何应对老龄化 …………………………………… 7 1.2 “机器换人”大势所趋 …………………………………… 8 1.2.1 “机器换人”的必要性 ……………………………… 8 1.2.2 “机器换人”的环境条件分析 ……………………… 10 1.2.3 “机器换人”存在的问题及原因 …………………… 12 1.3 信息技术进步促使“机器换人”成为可能 ……………… 13 1.3.1 物联网实现农业装备互联 ………………………… 13 1.3.2 大数据使农业实现精准 …………………………… 13 1.3.3 机器人与人工智能的应用 ………………………… 14 1.4 我国发展无人农场的迫切性 ……………………………… 16 1.4.1 未来 30年农业劳动力将越来越短缺 ……………… 16 1.4.2 农民的职业化转型迫在眉睫 ……………………… 16 1.4.3 提升土地产出率、劳动生产率、资源利用率亟须实现“机器换人”…………………… 17 第 2章 无人农场概述 19 2.1 无人农场的定义 …………………………………………… 19 2.2 无人农场的整体架构 ……………………………………… 19 2.3 无人农场的关键技术 ……………………………………… 21 2.3.1 物联网技术 ………………………………………… 22 2.3.2 大数据技术 ………………………………………… 22 2.3.3 人工智能技术 ……………………………………… 23 2.3.4 智能装备与机器人技术 …………………………… 23 2.4 无人农场的系统组成 ……………………………………… 24 2.4.1 基础设施系统 ……………………………………… 24 2.4.2 作业装备系统 ……………………………………… 25 2.4.3 测控装备系统 ……………………………………… 25 2.4.4 管控云平台系统 …………………………………… 25 2.5 无人农场典型应用 ………………………………………… 26 2.5.1 无人大田农场 ……………………………………… 27 2.5.2 无人果园农场 ……………………………………… 27 2.5.3 无人温室农场 ……………………………………… 27 2.5.4 无人牧场 …………………………………………… 27 2.5.5 无人渔场 …………………………………………… 28 第 3章 无人农场演进 29 3.1 农场的历史变迁 …………………………………………… 29 3.1.1 农场 1.0—传统农场 ……………………………… 29 3.1.2 农场 2.0—机械化农场 …………………………… 30 3.1.3 农场 3.0—自动化农场 …………………………… 33 3.1.4 农场 4.0—无人农场 ……………………………… 36 3.2 无人农场的进阶形态 ……………………………………… 40 3.2.1 远程控制无人农场 ………………………………… 40 3.2.2 无人值守无人农场 ………………………………… 40 3.2.3 自主作业无人农场 ………………………………… 41 3.3 无人农场的演进动力 ……………………………………… 41 3.3.1 农业工业化推动 …………………………………… 42 3.3.2 市场需求拉动 ……………………………………… 43 3.3.3 技术变革带动 ……………………………………… 44 3.3.4 农业政策助推 ……………………………………… 46 3.4 无人农场的演进路径 ……………………………………… 47 3.4.1 从人力操控到远程控制 …………………………… 47 3.4.2 从远程控制到无人值守 …………………………… 48 3.4.3 从无人值守到自主作业 …………………………… 48 第 2篇 技术篇 第 4章 物联网与无人农场 50 4.1 概述 ………………………………………………………… 50 4.1.1 无人农场对装备互联的需求 ……………………… 50 4.1.2 物联网的定义 ……………………………………… 52 4.2 传感技术与无人农场 ……………………………………… 53 4.2.1 环境传感器 ………………………………………… 53 4.2.2 农业动植物生理信息传感器 ……………………… 57 4.2.3 农机状态检测传感器 ……………………………… 60 4.3 机器视觉技术与无人农场 ………………………………… 62 4.3.1 农业视觉信息处理系统框架 ……………………… 63 4.3.2 农业视觉信息增强与分割 ………………………… 64 4.3.3 农业视觉信息特征提取与目标识别 ……………… 67 4.3.4 机器视觉在无人农场中的典型应用 ……………… 70 4.4 遥感技术与无人农场 ……………………………………… 71 4.4.1 遥感技术概述 ……………………………………… 71 4.4.2 农作物长势遥感监测 ……………………………… 72 4.4.3 农作物病虫害监测 ………………………………… 73