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无人农场未来农业的新模式

作者: 李道亮编著

出版社: 机械工业出版社

出版时间: 2020-08

版次: 1

ISBN: 9787111661146

定价: 79.00

装帧: 其他

开本: 16开

纸张: 胶版纸

页数: 342页

字数: 400千字

分类: 自然科学

7 张插图图片

66人买过

本书从我国农业劳动力老龄化、农产品劳动力成本增加，以及信息技术快速发展的基本国情入手，论述了我国无人农场发展的基本趋势与需求；从无人农场的概念、技术体系、系统组成、系统演化等方面，系统地构建了无人农场的基础理论框架；重点分析了物联网、大数据、人工智能、智能装备、机器人和云计算等信息技术在无人农场中的基本作用和技术原理；以无人大田农场、无人果园农场、无人温室农场、无人猪场、无人牛场、无人鸡场、无人渔场这七种主要的无人农场类型为案例，全面分析了无人农场的应用场景和工程实施路径。本书内容全面系统，具有先进性和实用性，有较高的参考价值。李道亮 , 中国农业大学信息与电气工程学院教授、博士生导师，教育部长江学者特聘教授。研究方向为农业智能信息处理与农业农村信息化。现任国际信息处理联合会农业信息处理分会主席，Information Processing in Agriculture主编，国家数字渔业创新中心主任，农业部农业农村信息化专家咨询委员会副主任委员，中国渔业物联网与大数据产业技术创新联盟执行理事长。入选国家万人计划、科技部中青年科技领军人才、农业部杰出科研人才、教育部新世纪人才，是全国创新争先奖、中国青年科技奖、全国科技工作者获得者。以diyi完成人获国家科技进步二等奖1项、省部级科技进步一等奖3项，授权国家发明专利30项；出版专著7部，以diyi作者或通讯作者发表SCI 论文122篇、EI论文179篇；制定国家标准4项、行业和地方标准7项。研究成果水产集约化养殖精准测控技术入选2019中国智能制造十大科技进展。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

4.4.4　农作物干旱和冻害遥感监
内容简介:
本书从我国农业劳动力老龄化、农产品劳动力成本增加，以及信息技术快速发展的基本国情入手，论述了我国无人农场发展的基本趋势与需求；从无人农场的概念、技术体系、系统组成、系统演化等方面，系统地构建了无人农场的基础理论框架；重点分析了物联网、大数据、人工智能、智能装备、机器人和云计算等信息技术在无人农场中的基本作用和技术原理；以无人大田农场、无人果园农场、无人温室农场、无人猪场、无人牛场、无人鸡场、无人渔场这七种主要的无人农场类型为案例，全面分析了无人农场的应用场景和工程实施路径。本书内容全面系统，具有先进性和实用性，有较高的参考价值。
作者简介:
李道亮 , 中国农业大学信息与电气工程学院教授、博士生导师，教育部长江学者特聘教授。研究方向为农业智能信息处理与农业农村信息化。现任国际信息处理联合会农业信息处理分会主席，Information Processing in Agriculture主编，国家数字渔业创新中心主任，农业部农业农村信息化专家咨询委员会副主任委员，中国渔业物联网与大数据产业技术创新联盟执行理事长。入选国家万人计划、科技部中青年科技领军人才、农业部杰出科研人才、教育部新世纪人才，是全国创新争先奖、中国青年科技奖、全国科技工作者获得者。以diyi完成人获国家科技进步二等奖1项、省部级科技进步一等奖3项，授权国家发明专利30项；出版专著7部，以diyi作者或通讯作者发表SCI 论文122篇、EI论文179篇；制定国家标准4项、行业和地方标准7项。研究成果水产集约化养殖精准测控技术入选2019中国智能制造十大科技进展。
目录:
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

4.4.4　农作物干旱和冻害遥感监

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