前言 第 1篇 理論篇 第 1章 無人農(nóng)場緣起 2 1.1 農(nóng)業(yè)勞動力老齡化 ………………………………………… 2 1.1.1 發(fā)達國家農(nóng)業(yè)勞動力人口老齡化趨勢 …………… 2 1.1.2 我國農(nóng)業(yè)勞動力的現(xiàn)狀 …………………………… 4 1.1.3 如何應(yīng)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(shù)進步促使“機器換人”成為可能 ……………… 13 1.3.1 物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)農(nóng)業(yè)裝備互聯(lián) ………………………… 13 1.3.2 大數(shù)據(jù)使農(nóng)業(yè)實現(xiàn)精準 …………………………… 13 1.3.3 機器人與人工智能的應(yīng)用 ………………………… 14 1.4 我國發(fā)展無人農(nóng)場的迫切性 ……………………………… 16 1.4.1 未來 30年農(nóng)業(yè)勞動力將越來越短缺 ……………… 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、勞動生產(chǎn)率、資源利用率亟須實現(xiàn)“機器換人”…………………… 17 第 2章 無人農(nóng)場概述 19 2.1 無人農(nóng)場的定義 …………………………………………… 19 2.2 無人農(nóng)場的整體架構(gòu) ……………………………………… 19 2.3 無人農(nóng)場的關(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 智能裝備與機器人技術(shù) …………………………… 23 2.4 無人農(nóng)場的系統(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 測控裝備系統(tǒng) ……………………………………… 25 2.4.4 管控云平臺系統(tǒng) …………………………………… 25 2.5 無人農(nóng)場典型應(yīng)用 ………………………………………… 26 2.5.1 無人大田農(nóng)場 ……………………………………… 27 2.5.2 無人果園農(nóng)場 ……………………………………… 27 2.5.3 無人溫室農(nóng)場 ……………………………………… 27 2.5.4 無人牧場 …………………………………………… 27 2.5.5 無人漁場 …………………………………………… 28 第 3章 無人農(nóng)場演進 29 3.1 農(nóng)場的歷史變遷 …………………………………………… 29 3.1.1 農(nóng)場 1.0—傳統(tǒng)農(nóng)場 ……………………………… 29 3.1.2 農(nóng)場 2.0—機械化農(nóng)場 …………………………… 30 3.1.3 農(nóng)場 3.0—自動化農(nóng)場 …………………………… 33 3.1.4 農(nóng)場 4.0—無人農(nóng)場 ……………………………… 36 3.2 無人農(nóng)場的進階形態(tài) ……………………………………… 40 3.2.1 遠程控制無人農(nóng)場 ………………………………… 40 3.2.2 無人值守?zé)o人農(nóng)場 ………………………………… 40 3.2.3 自主作業(yè)無人農(nóng)場 ………………………………… 41 3.3 無人農(nóng)場的演進動力 ……………………………………… 41 3.3.1 農(nóng)業(yè)工業(yè)化推動 …………………………………… 42 3.3.2 市場需求拉動 ……………………………………… 43 3.3.3 技術(shù)變革帶動 ……………………………………… 44 3.3.4 農(nóng)業(yè)政策助推 ……………………………………… 46 3.4 無人農(nóng)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(shù)篇 第 4章 物聯(lián)網(wǎng)與無人農(nóng)場 50 4.1 概述 ………………………………………………………… 50 4.1.1 無人農(nóng)場對裝備互聯(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 ……………………………………… 53 4.2.1 環(huán)境傳感器 ………………………………………… 53 4.2.2 農(nóng)業(yè)動植物生理信息傳感器 ……………………… 57 4.2.3 農(nóng)機狀態(tài)檢測傳感器 ……………………………… 60 4.3 機器視覺技術(shù)與無人農(nóng)場 ………………………………… 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)視覺信息增強與分割 ………………………… 64 4.3.3 農(nóng)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(nóng)場中的典型應(yīng)用 ……………… 70 4.4 遙感技術(shù)與無人農(nóng)場 ……………………………………… 71 4.4.1 遙感技術(shù)概述 ……………………………………… 71 4.4.2 農(nóng)作物長勢遙感監(jiān)測 ……………………………… 72 4.4.3 農(nóng)作物病蟲害監(jiān)測 ………………………………… 73