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关键词 数字化技术;农业机械;生产力
中图分类号TH16 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2013)92-0074-02
随着科技的进步和国家对高效农业的支持,我国的农业生产正在想着“数字化”、“精确化”发展。数字农业的快速发展,将大大地提高我国的农业生产力,将有效地实行精确化、远程化操作,这也会彻底地改变传统农业的生产模式,在不就的未来,我们面对的将是以信息化、智能化的农业机械装备来作业的生态。
我国的农业机械化的水平完全不能够适应建设和发展农业产业的具体要求。尤其是农业机械化的技术条件,技术运用能力和技术科研能力。这些都是制约农业发展的重要因素。随着信息化科技化的到来,我们面临着又是新一轮的机遇和挑战。农业产业结构的调整,经济发达地区开始重视和扶持农业生产,加大资金投入和农业机械化的普及。这都为我国农业机械化的发展增加了一把熊熊烈火。数字化技术在农业机械中的运用将极大的将农业机械推向另一个农业发展的新顶峰。下面笔者就来结合自己对数字化技术在农业机械中的应用理解来谈一下自己的看法,希望能起到抛砖引玉的效果。
1就当今农业机械设计的特点进行分析探讨
传统型的农业机械设计根深蒂固,如果不积极地应对当今的发展潮流,我国的农业机械只会停滞不前的。因此就要是时候抓住机会,迎接挑战积极发展。这样才能将农业发展提上日程,将农业产品优化,提高农业产品的质量,解放生产力,提高企业的效益。
1)农业机械产品结构单一,复杂程度小。一般的农业播种机都是由简单的轴轮,机件,传动系统,开沟器和镇压器等基本的零件组成。虽然不同性能的播种机有差别,但是基本的机器结构是大同小异的。这样就非常有利于数字模块化的设计。这种播种机器的结构也非常适用于数字参数的设计;
2)农业机械产品结构类型繁多。例如播种机的运用。在不同的农耕地中农作物的不同就不能之运用一台机器,而是需要根据不同作物的特点,设计出符合农作物播种的机器。通过这些特点,就发明出了很多类型的播种机。例如有精密的播种机,条播机和穴播机等特种机器。还有按工作原理而分类的播种机和按作业量而分类的播种机。就此看来,农业机械以播种机为例的机械种类还是相当多的;
3)农业机械产品受农产品成熟季节的不同,农业机械的试验也就会随着季节的变化而变得不同。这就需要在研究农业机械的同时,充分考虑农作物的季节性,调整科研时间,有效地降低科研成本。
2剖析农业机械中的数字化技术
1)数字化技术指的是用多媒体计算机技术及网络实现产品的科研和开发的一种新型信息化的技术。就是利用计算机和网络的有利环境,对产品进行设计,分析和研发。建立一个产品模型,通过对产品模型的不断分析检验,达到产品最终的最优化;
2)数字化技术在农业机械中的应用,极大地提高了农业机械的开发水平和科研时间,还降低了研究成本和研究所花费的时间等。运用数字化的技术,还能使我国农业机械产品设计更加现代化和自动化。在设计的同时,还可以增加企业间的技术交流和技术能力,取长补短,积极吸取先进的数字化技术知识,提高整体的数字化知识水平,增加企业竞争力,还增进同企业间的团结协作精神。
3数字化技术的具体应用
1)计算机作为数字化技术应用的重要工具,对数字化的阐述是很重要的。通过对计算机的操作,最大化的将数字技术运用起来。其中,CAD/CAPP/CAM/CAE分别是计算机的辅助设计,计算机辅助工艺设计,计算机辅助制造和计算机辅助工程的英文缩写。这些技术是现代计算机技术的核心。他们的不同作用为产品的设计和研发具有重要意义;
2)可以将产品设计过程需要的用的知识资源进行综合,融入到CAD中去。将计算机的辅助设计作为开发的重要工具。设计出产品知识中的设计原理,设计经验和设计手册。帮助了解产品的基本信息和合理运用;
3)虚拟设计和创造。通过对产品的初步设计,就可以开始综合知识和资源,建立基础模型。利用建立模型,分析研讨,仿真实验等虚拟技术对产品进行完善。在连接网络的前提下,可以和业内人士一起交流讨论。通过模型来评估产品的综合实用性。在产品的功能,性能上加以研究,达到产品的最优化。对产品的设计,加工,质检都能够进一步的调节和掌控;
4)概念化设计就是在设计产品的过程的早期阶段,有一个清晰地设计结构和产品的基本模式。也就是说,在产品设计的时候,要将产品的需求到运用进行一个总结化的分析。从产品的功能设计,产品的原理设计和布局设计等方面进行一个基础性的规划。在产品设计的过程中,将人的具体构思加入到产品的设计中去也是很重要的。比如对产品色彩的选择等人性化方面进行合理添加。把设计员的创造性思维和审美与产品设计相结合,是产品更具有创新性;
5)绿色环保设计。它是针对资源的优化和能源的节约,防止污染的一项新型的绿色环保设计。主要就是应对在研发产品的过程中,对于产品资源的优化,对于污染的防止和对于资源循环利用废物的处理等设计。因此在进行产品设计的同时,还是要以绿色环保为主,这样才符合可持续发展的战略。
总而言之,随着社会的进步,信息化的普及。我国对数字化技术也有了一定的了解和一定的发展。虽然对比其他产业领域,我国农业发展相对来说有些落后。但是有些发达地区早已经开始了数字化的农业机械设计,并且也取得了很大的成效。这就说明数字化技术在我国农业机械中还是具有很广阔的发展前景的。
参考文献
[1]孙筠,王志民.传感器技术在机电一体化系统中的应用及其发展[J].湖北教育学院学报,2006(8)
[关键词]农业科技信息;网络化;数字化
现代网络发展的速度十分迅猛,信息的传递也越来越便捷和流畅,所以农业的发展也应该与时俱进,将传统农业技术信息与现代高速发展的互联网相结合起来,运用网络化信息资源来丰富农业科技,并且由于现代数字化网络的兴起,网络消息的传播速度大幅度提升,而对于农业的发展来说信息资源的更新速度是至关重要的,因此想要发展现代化农业科技就必须将其网络化和数字化,以此来保证农业的高速发展。
1建立和完善农业科技信息网络数字化体系
农业发展的重要辅助要素是科学化技术管理,因为科学的农业技术能为农业的发展提供最合理的规划和指导,让管理者在进行农业管理操作时少走弯路,从而使农业更好地发展,所以想要发展好农业就必须先发展农业科技信息技术。[1]现代互联网以及信息数字化的发展越来越快,对现实生活的影响也越来越大,因此农业科技信息技术的发展,要及时发现这一点,找到合适的时机将传统的农业科技技术与现代化网络技术以及数字化信息技术相结合,运用现代科技技术的优势来发展农业,改变传统上的单一化农业信息技术,使农业管理者可以随时利用网络上的丰富信息资源库调取所需要的农业技术资源。另外在农业的发展中,信息资源的传播至关重要,因为管理者需要及时了解大环境的变化,根据大环境的变化来调整对农业的管理,而数字化信息传播技术就能做到信息快速传播这一点,故而管理者应当及时将农业科技信息数字化,并建立和完善农业科技信息网络数字体系,以促进农业的良好发展。以苹果套袋技术为例,苹果套袋是发生在苹果刚刚定果之后,管理者利用苹果袋将幼果进行密封,减少幼果与外界的接触,这样一来就减少了苹果病虫害的发生。但是在对苹果进行套袋时,袋子的不同对苹果保护的程度也就不同,所以这时管理者就可以利用网络信息资源库和数字化信息传播技术,在第一时间得知外界已有的苹果袋子的品种,然后根据网上对每一种袋子的评测数据来进行选择,最终选择出最适合苹果生长的苹果袋。这就是农业科技信息网络数字化体系的优势,利用丰富的网络资源和数字化信息传播技术,在最短的时间内通过大数据对比与筛选,来选择出最优秀的农业技术,促进农业的不断发展。
2加强建设农业数据资源库
农业技术的良好发展是一个长期累积的过程,以此在不断地对各种农业难题的克服中,才能逐渐探索出最适合农业发展的科学农业技术,但是由于以往的信息技术过于落后的原因,很多农业科技并没有很好地保存下来,最终导致大量农业科技不知所踪,所以在农业技术的发展中建立完善农业技术数据资源库是十分有必要的。另外,传统的农业技术发展很多都是依靠管理者的个人经验进行,所以这在很大程度上就缺少了一定的科学性,尤其是在发生突况时,管理者的个人经验有时并不能对其进行解决,最终只能是导致农作物大面积减产以及死亡,对农业生产造成极大的损失[2]。故而利用现代化网络技术以及数字化技术建立起一个完善的农业数据资源库是十分有必要的,管理者运用现代化网络技术以及数字化信息传播技术,在进行农业技术研发之后,能迅速将这些技术进行文字与视频记录,并上传到网络资源库中,这样一来就能够使每一项农业技术在被研发出来之后不会出现丢失,从而造成不可挽回的损失。以苹果树施肥技术为例,管理者对苹果树进行施肥时,每次施肥的时间和种类都是不同的,俗话说“氮长叶子,磷长杆”,以往很多管理者在苹果即将成熟之时会给苹果树施氮肥,以促进果实和树叶的生长,但是有管理者发现,这个时期对果树施氮肥会造成果实返青的现象发生,所以管理者在研究之后,将传统的氮肥改进成新型复合肥,这样一来既保证了苹果的生长,又不会使苹果在成熟时发生返青现象。之后管理者运用网络技术和数字化传播技术将这项研究发现进行记录,并上传到网络资源库,这样一来就保证了这项技术不会被遗漏,而且上传到网络上之后,也能使其他管理者在第一时间内发现并利用,以保证苹果的良好生长。
3实现网络化农业技术学习
农业技术的发展十分迅速,所以农业管理者应当及时把自己的农业技术进行更新学习,将最新的农业技术学习并运用到农业生产管理中去,以此在利用网络技术发展农业技术的同时,也要加强利用网络技术来发展农业技术教育。[3]现代视频网络的发展日渐良好,所以在发展农业技术教学时,可以将这一技术运用进其中,通过网络视频将农业科学技术制作成网络课程,以供农业管理者进行学习,并且因为网络农业资源非常的丰富,所以管理者在利用网课学习时,也能以丰富的网络农业技术资源为依托,将农业网课与其相结合,从而进行全面系统的学习,提高管理者的农业技术。另外,还可以利用农业网课建立起一个农业管理者之间的交流互动平台,各农业管理者在这个平台中可以进行农业技术学习交流,实时解决一些农业管理中的问题,从而促进各管理者更好地学习农业科学技术。例如发展苹果管理农业技术网络学习平台,系统可以将苹果树管理技术制作成网络视频课程,然后向各大苹果种植管理基地进行推广,让各管理者在网络上通过网课进行学习,在管理者学习的过程中,系统还可以对管理者推荐一些农业资源信息网,让其在学习网课之后可以再结合其他网站上的苹果管理技术进行综合学习,丰富管理者的农业技术知识。另外各管理者在进行苹果管理技术学习时,也可以通过平台上的交流系统,与全国各地的苹果种植管理者进行实时沟通,互相交流学习心得,并且管理者还可以将一些自己平时在进行果树管理时遇到的问题发到交流平台中,集思广益让各管理者一起帮助其解决问题,这样一来管理者不仅能加深对网课学习内容的记忆,还能通过实时交流将所学知识进行现场运用,以促进管理者的学习。
关键词:PLC自动化技术;农业机械;电气控制
引言
伴随着农业的机械化发展,不同种类和功能的机械设备被运用到了农业生产中,大大减轻了农民的劳动强度,提高了农业生产效率。然而从农业生产现状来看,农业机械仍需依靠农民手动操作,自动化控制技术尚未得到普及应用,相关专业人才也比较匮乏,对农业现代化发展带来了一定的阻碍。对此,加强PLC自动化技术的研究和应用大为可行,利用PLC自动化技术实施农业机械电气控制,实现农业生产的自动化,将会彻底打破当前不良格局,加速推进产业结构调整步伐,增加农民经济收入,促使农业发展迈向全新的阶段,为粮食生产安全提供有力保障。
1PLC技术概述
PLC自动化技术是指通过在可编程存储器内编写程序,下达命令,主要是对农业机械的电气系统进行自动化控制,操控农业机械的运转,提高机械设备操作的便捷性,将劳动力从繁琐的机械控制工作中解脱出来,还会减少主观失误,满足农业生产的实际需求,促使农业机械能够更好地服务于农业生产活动,创造更加丰厚的经济效益。PLC自动化技术具有体积小、程序编写简单、使用和维护便利等多重优势,还能在使用环境和条件发生变化时随之进行拓展升级,始终与农业生产相适应,适合目前我国农业生产现代化、规模化的要求,可以预见,PLC自动化技术在农业生产中将备受青睐,并得到大范围的应用,进而掀起农业生产的改革浪潮[1]。
2应用策略
2.1在农用拖拉机中的应用
众所周知,早期农业生产中诞生的最伟大的农业机械产物之一就是拖拉机,拖拉机充分体现了前人的智慧,揭开了农业机械化生产的新篇章。PLC自动化技术是信息时代的重要产物,将其应用于拖拉机电气系统中,起到了优化系统结构的作用,早期机械油压式连接装置被电子油压式连接装置所取代,控制方式更加精准。只需要在PLC中设置运行参数,即可让拖拉机按照这一参数连续平稳地运转,当电路短路时也能及时进行处理,显著改善了拖拉机的运行状态,增加了其使用效益。
2.2在施肥播种机与水稻直播机中的应用
播种和施肥都是农业生产的常见操作,长期以来,运用手工播种模式存在着效率低下的问题,播种不均匀会影响到植株之间的间距,过疏过密都不利于农作物生长阶段的管护,农作物产量也会有所下降。而人工施肥的弊端也比较明显,施肥量过多,将会残留在土壤和植株上,同样会危害农作物的产量和质量。将PLC自动化技术运用于施肥播种机与水稻直播机,单位面积内播种数量是固定的,机械会自动行驶,完全不需要人工干预,植株的间距更趋于合理,且肥料施加均匀,农作物能够得到充足的光照、水分和肥料,长势十分喜人。
2.3在微灌系统和谷物干燥机中的应用
将PLC自动化技术与传感器结合应用到微灌系统中,通过对外界温度、土壤及含水量数据的自动化检测,适时地开启和关闭灌溉装置,既可以满足植物不同生长阶段对水分的需求,又能够防止水资源浪费,避免灌溉量过大造成植株根系的腐烂,给农作物生长创造合理的环境。谷物干燥机中应用PLC自动化技术,实时监控机械热风量、运转情况及谷物的干燥程度,当作业完成后立即自动关闭谷物干燥机,既节省电力,又降低能耗。PLC还具有自动检测的功能,当机械运转异常时自动断电,防止故障发生[2]。
3PLC自动化技术应用存在的主要问题
3.1重视程度不高
无论是技术人员还是农民都没有充分认识到PLC自动化技术在农业机械电气控制中的应用价值,技术人员没有深入到农村了解当前的农业生产情况,也没有结合生产实际进行农业生产技术的研发和创新,不利于先进的生产技术和作业模式的传播。农民对新技术、新设备的接受程度不高,绝大多数农民经过了长期的生产实践更加信奉经验主义,觉得PLC自动化技术和新型农业机械的应用会增加生产成本投入,损害经济利益,对其抱以抵触情绪。因而影响到了相关技术和机械在农业生产中的推广,致使PLC自动化技术及现代化农业机械在农业生产中无法发挥功能,改善农业生产现状亟待提上日程。
3.2研究与投入较少在研究
PLC自动化技术方面我国应该积极参考和借鉴发达国家的先进理论和经验,与我国农业生产实际紧密结合,投入充足的资金和资源用于技术研发和推广,促使研究成果迅速得到市场化转化,给农业生产制造新的利益增长点。然而技术研发工作资金投入不足的问题较为突出,相关部门并没有严格监督资金的使用情况,无法保证资金的充足注入,导致PLC自动化技术研究工作因缺少资金强力支持而后继无力,很难获得预期的研究成果,PLC自动化技术对农业机械的控制精度达不到要求,这极大的制约了我国农业机械的自动化和智能化发展脚步。
4优化对策及发展趋势
4.1加大研发资金投入力度
保证研发资金的充足注入是推进技术创新的有效举措,特别是对于农业机械的自动化发展来说,加强PLC自动化技术的研究,针对技术应用效果进行不断改良,离不开资金的强力支持。相关部门要提高对技术创新的重视程度,切实加大资金投入力度,确保PLC自动化技术研发创新阶段能够持续注入资金,结合我国农业生产现状及农业机械设备使用情况实施技术革新,促进科研活动的稳步有序开展,那么PLC自动化技术就会在我国农业机械控制中发挥有效作用,充分满足新时期农业生产需求。
4.2开展专业技术培训工作
一方面,技术人员要主动学习PLC自动化技术,相关部门也要定期组织培训活动,提高技术人员的专业素质能力,使其充分掌握PLC技术及现代化农业机械的应用情况,了解广大农民群众的生产需求,深入到农村地区,开展技术推广工作。另一方面,对农民的技术培训要使用多种方法,利用新媒体广泛宣传PLC技术和现代化农业机械的价值,面对面地做思想工作,或者是建设农业示范基地,通过组织农民参观,明确PLC是如何控制农业机械的,传授农民技术应用要领,当农民真正享受到先进科技提供的便利后,其运用PLC技术和现代化农业机械的积极性就会空前高涨。
4.3PLC技术的发展趋势
首先,农业机械电气系统的自动化控制面临着严重的干扰问题,这会造成PLC技术下达指令后系统有较长的时间反应,甚至会出现运行异常和故障,使农业机械运行安全遭受威胁。所以未来PLC在农业机械电气控制中的一大发展趋势就是强化抗干扰能力,确保在复杂多变的环境下PLC仍然可以正确发出指令,缩短系统响应时间,减少对农业机械的维护。其次,随着我国对PLC技术的研究不断深入,在农业机械电气控制中此项技术的应用已经逐渐趋于成熟,未来对PLC技术的研究要着眼于数字化、智能化,与DCS技术结合起来,实现二者的优势互补,研发更加稳定的FCS系统,FCS系统相比于传统的控制系统具有数字化控制的优势,赋予了电气系统智能特征,能确保农业机械处于严密监控下,使用和维修都更加科学合理[3]。
1.1我国现已装置的农业机械自动化 我国目前已经装备的农业机械自动化技术主要是提高农业机械在作业性能和操作性能。以下介绍一些在已经使用的自动
化装置和正在研制的装置。
1)拖拉机。在农业领域中拖拉机是应用最为广泛的接卸装置,现已广泛装置了机械油压式三点连接控制系统。目前又开发出了性能更为优越更完善的电子油压式三点连接控制系统。新的系统主要是改善机械油压式三点连接装置,才用了微机或电磁操作控制阀和心阀来提高位调节和力调节的控制水平。水平控制系统可以减去拖拉机在不平衡路面上引起的左右轮胎不平的影响,使旋耕机保持水平等。新型的拖拉机速度控制系统可以自动的设置机器的运转速度,可以有效的调节机器的速度以适应不同的作业环境,从而提高工作效率。
2)施肥播种机。根据机器行使的速度来检测撒播的种子或者给料来确定播种量是否符合播种要求的装置。
3)移栽机。大蒜移栽机的运用,棉花移栽机目前也在新疆大规模的推广使用,辣椒移栽机等装置大大提高了工作效率。
4)插秧机。插秧机在转弯时自动减速和机体的水平控制装置等着。
5)喷雾机。自动根据农作物的高度控制喷洒物的高度装置,根据喷洒对象的大小自动调节喷雾量的装置等。
6)联合收割机。自动控制割茬高度的装置,自动控制脱粒机的喂入量装置,根据农作物的生长情况自动调节行进速度装置等。
2微灌自动控制技术。
在农业灌溉技术方面,我国研制和改进了微喷灌设备,微灌带,和旋转式微喷头等设备,并根据我国的国情总结出了一套微灌溉设计参数和计算方法。在国内建立了一批试验田。在一些地区完全实现了自动化的灌溉系统,可以长时间地自动启闭水泵和自动按一定的轮灌顺序进行灌溉。这种灌溉系统中应用了灌水器、土壤水分传感器、温度传感器、压力传感器、水位传感器和雨量传感器等。
3自动控制技术在精准农业中的应用。
现在农业正在向着精准农业发展,精准农业是在信息技术的支持下根据空间变异,利用GPS定位,按时按量的实行农业操作和管理。精准农业主要是根据农作物的生存土壤状况,调节对农作物的投入,他一方面需要查清田地内的土壤性状和生产力空间的变异,一方面确定农作物的生产目标,进行定位的科学管理,最优化的方案调动土壤生产能力,用最少的的投入达到最大的收益化,而且还可以改善环境,高效地利用各类农业资源,这样可以取的经济效益和环境效益的双重收入。
精准农业是有十多个复杂的系统组成的,即网络化管理系统,农业专家系统,农田地理信息系统等组成,其核心是建立一个健全完善的农田地理信息系统。可以说是现代信息技术和农业结合的一种新型农业。精准农业强调的是农业收获效益,而不是过分强调的高产。精准农业将农业带入了信息化和数字时代,是农业发展的重要方向。
传统农业的发展在很大程度上依赖于生物遗传育种技术,以及化肥、农药、矿物能源、机械动力等投入的大量增加而实现。由于化学物质的过量投入引起生态环境和农产品质量下降,高能耗的管理方式导致农业生产效益低下,资源日显短缺,在农产品国际市场竞争日趋激烈的时代,这种管理模式显然不能适应农业持续发展的需要。
4 农业机械自动化的必要性
4.1 解决农村劳力不足问题
当今社会经济全球化,信息透明化,社会变的越来越精彩,对人们的吸引力也越来越大,令无数的农村的青壮年向往,造成大量的农村劳动力离开农业生产。农村有知识有文化的大学生由于在学习的过程中就被城市生活吸引也偏爱经济发达地区和城市的机关或企业。很少有人回到农村和偏僻的山村。这就造成了我国基层农业劳动力的减少和农业人才的流失。此外,我国人口老龄化问题也日益严重,一些地区相继进入老龄化社会,这些问题导致了农村人口结构的变化,农村剩余大量的老弱病残等人,上述这些问题导致农村人口结构的变化,从而将在更大程度上产生对农业机械自动化的需求,实现农业生产的自动化是必然的。
4.2 社会进步的需求
随着社会的进步,科技的发展,人们的观念正逐渐发生着变化,现在人们已不再满足于温饱问题,而是对生活提出了更高的要求,向着更营养,高品质的农业产品。从事农业的劳动者也对劳动生产率和和劳动的舒适性提出更高的要求。伴随着全球一体化,中国加入WTO,农产品也面临着开放进口和全球的市场竞争压力双重压力,在农业生产中只有提高劳动生产率,降低生产成本,提高产品质量才能在竞争中立于不败之地。从这些新的需求看农业生产必向着高效,高精度的机械自动化发展。
5 结 论
农业机械化不论在过去还是现在农业中都但当着主角,随着社会的发展,人们已不满足以前的农业机械看,对农业机械又提出了新的要求,即实现农业机械的自动化。农业机械自动化不仅能提高农业作业的效率,节约能源,降低在农业中的投资,还能提高产品的品质,增加农业产品的竞争力。农业机械自动化的实施必将是未来农业生产系统中的核心作用。但是,推动和实现农业的机械自动化是机械自动化技术工作者面临的课题和挑战。随着现在科技技术的发展,农业生产中的机械部分自动化转向无人操作的自动化。
参考文献:
[1] 赵百通. 精密播种机自动补偿式监控系统的研制[D]山东农业大学, 2004
[2] 王光辉. 我国牧草生产机械化发展研究[D]中国农业大学, 2005
关键词:农业;节水灌溉;自动化技术;应用
1农业节水自动灌溉系统概述
农业节水灌溉自动化技术对农业发展具有明显优势,利用好灌溉技术有利于促进农作物更好的生长、提高水资源利用率、提高农作物产量。自动化灌溉技术是通讯技术、计算机技术、传感采集技术的集合体,运用这些技术高效收集有效信息后,使用者按照这些有效信息来确定农田的灌溉时长以及灌溉量。而自动化灌溉系统会按照传感器对收集到的有效农田信息来对农田进行实时监控,以此达到有效节水的效果[1]。
2农业节水自动灌溉技术相关特征
农业节水自动化灌溉技术能够对水肥进行最佳比例的混合,可有效保证施肥的均匀性,能依据农作物不同生长阶段对水肥的实际需求,合理的对水肥比例进行自动化的调节。但为便于农民接受和学习,农业节水自动灌溉技术应具备简单和易于操作的特点。农药是农作物病虫害有效防治措施之一,是促进农作物更好生长重要手段,而化学农药具有腐蚀性,如果灌溉水源有化学农药残留物,会对农业节水自动灌溉设备造成损坏,所以节水自动灌溉设备还应具备一定的抗腐蚀性[2]。
3农业节水灌溉技术现状
我国节水灌溉自动化技术发展较晚,还有很多地方都需要改进,如系统配套不完善、技术不成熟等诸多缺陷,自动化程度也不高,大多数还停留在人工和半自动化的状态。为此,应该加大该技术研发力度,为确保有效实施,可采用政府补贴、税收减免措施,引进企业资金投入,以确保资金到位;要重视人力的投入,应大力引进专业技术人才,组建研发团队,以确保技术支持。
4农业节水灌溉自动化技术应用策略
4.1提高农民操作水平
由于大多数农业工作者学历不高,观念比较传统,对关于农业的新知识、新理念的接受周期比较长,接受程度不高,这是导致农作物灌溉方式还是局限于传统灌溉的重要原因。而农民最终是农业节水灌溉自动化技术的实际操作者,因此农民必须要提高自身的专业素质,以适应当前农业生产发展的需求。对此,各地方相关部门农技推广人员,应结合实际制定合理的推广方案,加强科技的普及力度,做好农业节水灌溉自动化技术以及理念的宣传,并开设一些试验基地,让老百姓们更容易接受新事物,突破原先陈旧的农业生产观念,对于新机型要善于做好示范,让农民切实参与其中,以便可使农民感受到先进机械技术的效果。
4.2提升技术应用水平
了解掌控好有效的农作物生长信息,可备研究人员有针对性地对科研项目进行科学决策。而农业节水灌溉自动化技术要顺利实施,需要对作物的所需生长信息进行有效提取。为此,要大力借用先进的科学技术,在监测农作物时,可更多的利用现代先进技术,比如利用红外线、多普反射等技术来收集有效的农作物生长信息,各技术研发管理部门应当对农作物生长信息进行实时监控,以严谨地态度去探索出农作物在各个生长阶段地需水量以及所需营养量,以确保农作物可以健康成长[3-4]。
4.3加强节水灌溉自动化技术培训
目前,我国的大多数农业工作者综合素质水平比较低、对于新事物新理念接受能力不强。大部分的农业工作者都比较难接受费用比较高昂的农业节水灌溉自动化系统,所以农业节水灌溉自动化技术就难以在地方推行应用。为此,相关政府部门可以加大对节水灌溉自动化技术的财政支持,给予首批购买此项系统的农民部分补贴,并开设一些试验基地。待首批接受农业节水灌溉自动化技术的农民尝到了这一技术的甜头,慢慢就会带动另一部分农民来接受这一项新技术。相关部门也应当派出相关技术人员,将设备落实到农田使用进行示范教授,使农民真正领会到农业节水灌溉自动化技术的益处以及其存在的价值,从而调动农民们使用这一项技术的积极性。
[关键词]自动控制技术 农业自动化
中图分类号:TD823.8 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)10-0256-01
由于历史、观念和技术等方面的原因, 我国传统农业机械与发达国家相比有很大差距, 已远远不能适应农业的科技进步。近些年来, 自动化的研究逐渐被人们所认识, 自动控制在农业上的应用越来越受到重视。例如,把计算机技术、微处理技术、传感与检测技术、信息处理技术结合起来, 应用于传统农业机械, 极大地促进了产品性能的提高。我国农业部门总结了一些地区的农业自动化先进经验(如台湾地区的农业生产自动化、渔业生产自动化、畜牧业生产自动化及农产品贸易自动化)的开发与应用情况, 同时也汲取了国外一些国家的先进经验、技术, 如日本的四行半喂人联合收割机是计算机控制的自动化装置在半喂人联合收割机中的应用,英国通过对施肥机散播肥料的动力测量来控制肥料的精确使用量。这些技术和方法是我国农业机械的自动化装置得到了补充和新的发展, 从而形成了一系列适合我国农业特点的自动化控制技术。
一、已有的农业机械及装置的部分自动化控制
自动化技术提高了已有农业机械及装置的作业性能和操作性能。浙江省把自动化技术应用于茶叶机械上, 成功研制出6CRK-55型可编程控制加压茶叶揉捻机, 它利用计算机控制电功加压机构, 能根据茶叶的具体情况编制最佳揉捻程序实现揉捻过程的自动控制, 是机电一体化技术在茶叶机械上的首次成功应用。
1.应用于拖拉机
在农用拖拉机上已广泛使用了机械油压式三点联结的位调节和力调节系统装置, 现又在开发和采用性能更完善的电子油压式三点联结装置。
2.应用于施肥播种机
根据行驶速度和检测种子粒数来确定播种量是否符合要求的装置, 以及将马铃薯种子割成瓣后播种的装置等。
3.应用于谷物干燥机
不受外界条件干扰, 能自动维持热风温度的装置停电或干燥机过热引起火灾时, 自动掐断燃料供给的装置。
二、微灌自动控制技术
我国从20世纪年50代就开始进行节水灌溉的研究与推广据统计。到1992年, 全国共有节水灌溉工程面积0.133亿m2, 其中喷灌面积80万m2, 农业节水工程取得了巨大的进展。灌溉管理自动化是发展高效农业的重要手段, 高效农业和精细农业要求必须实现水资源的高效利用。采用遥感遥测等新技术监测土壤墒性和作物生长情况, 对灌溉用水进行动态监测预报, 实现灌溉用水管理的自动化和动态管理。在微灌技术领域, 我国先后研制和改进了等流量滴灌设备、微喷灌设备、微灌带、孔口滴头、压力补偿式滴头、折射式和旋转式微喷头、过滤器和进排气阀等设备, 总结出了一套基本适合我国国情的微灌设计参数和计算方法, 建立了一批新的试验示范基地。在一些地区实现了自动化灌溉系统, 可以长时间地自动启闭水泵和自动按一定的轮灌顺序进行灌溉。这种系统中应用了灌水器、土壤水分传感器、温度传感器、压力传感器、水位传感器和雨量传感器、电线等。
三、自动控制技术在精准农业中的应用
首先,明确溶液中各种粒子的成分是基本,否则就无法确定溶液中粒子浓度的大小;其对策是全面考虑电离、水解、及反应等.即考虑溶液中所有强弱电解质的完全电离、部分电离及盐中离子的水解,多元弱酸、多元弱酸酸式酸根的分步电离及多元弱酸根的分步水解产生的粒子、留下的粒子;不能遗忘了水电离产生的H+及OH-;还要考虑离子间发生反应生成的粒子等.如:醋酸溶液中存在H2O、CH3COOH
分子及CH3COO-、H+、OH-离子;NaH2PO4、Na2HPO4、Na3PO4溶液中均存在H2O、H3PO4分子及Na+、H2PO-4、HPO2-4、PO3-4、H+、OH-离子;K2S溶液中存在H2O、H2S分子及K+、S2-、HS-、H+、OH-离子.
2.三大守恒确定等量关系是根本
(1) 电荷守恒:所有溶液均呈电中性,则溶液中所有阳离子所带正电荷总量等于阴离子所带负电荷总量;即Σc(阳离子)×阳离子所带电荷数=Σc(阴
离子)×阴离子所带电荷数.由此可写出溶液中的电荷守恒式.如NaH2PO4、Na2HPO4、Na3PO4溶液中电荷守恒式均为c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(H2PO-4)+2c(HPO2-4)+3c(PO3-4),K2S及KHS溶液中电荷守恒式均为c(K+)+c(H+)=c(OH-)+c(HS-)+2c(S2-).
(2 ) 物料守恒:电解质溶于水后,某一原子或原子团最终可能转化成多种形式的粒子,则各粒子的浓度之和等于其初始(含该原子或原子团的粒子)浓度.如0.2 mol/L的CH3COONa溶液中
c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=0.2 mol/L.通常还用两元素形成的各粒子浓度之和的比等于最初投入物质的组成中该两元素原子个数比恒定来表达物料守恒式.如K2S溶液:KS=2,K的存在形式只有K+,S的存在形式有H2S、HS-、S2-,则物料守恒式为:
c(K+)=2c(H2S)+2c(HS-)+2c(S2-).再如0.1 mol/L Na2CO3溶液与0.1 mol/L NaHCO3溶液等体积混合后:
NaC=32,Na的存在形式只有Na+,C的存在形式有HCO-3、H2CO3、CO2-3,故物料守恒式为2c(Na+)=3c(HCO-3)+3c(H2CO3)+3c(CO2-3).
(3 ) 质子守恒:任何水溶液中,由水电离产生的c(H+)等于由水电离产生的c(OH-).酸或碱的质子守恒式就是其电荷守恒式,通常重点考查的强碱弱酸盐的质子守恒式,一般用下式直接写出:c(OH-)=c(H+)+Σc(电解质的成分结合H+转化的粒子)× 结合的H+数 Σc(电解质的成分电离H+转化的粒子)×电离的H+数;即电解质的成分转化成其它粒子时每结合1个H+便产生1个OH-、每电离1个H+便结合(减少)1个OH-;如K2S溶液:c(OH-)=c(H+)+HS-+2H2S;NaH2PO4溶液:c(OH-)=c(H+)+c(H3PO4)-c(HPO2-4)-2c(PO3-4).质子守恒式也可用物料守恒式及电荷守恒式运算求得,如Na2HPO4溶液:直接写出质子守恒式为: c(OH-)=c(H+)+c(H2PO-4)-2c(H3PO4)-c(PO3-4);也可根据物料守恒式①c(Na+)=2c(H3PO4)+2c(HPO2-4)+2c(H2PO-4)+2c(PO3-4),电荷守恒式②c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(H2PO-4)+2c(HPO2-4)+3c(PO3-4);①-②消去Na+整理得到.
注意:关于混合溶液中等量关系的考查,除电荷守恒式外,一般是物料守恒式的整合或物料守恒式与电荷守恒式的综合整合.
例1室温下,下列溶液中粒子浓度关系正确的是().
A.0.1 mol/L K2S溶液与0.1 mol/L KHS溶液等体积混合
c(S2-)+2c(OH-)=c(HS-)+3c(H2S)+2c(H+)
B.Na2C2O4溶液:
c(OH-)=c(H+)+
c(HC2O-4)+2c(H2C2O4)
C.Na2CO3溶液:c(Na+)+c(H+)=2c(CO2-3)+c(OH-)
D.CH3COONa和CaCl2混合溶液: c(Na+)+
c(Ca2+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)+2c(Cl-)
解析本题主要考查三大守恒,A可由物料守恒式及电荷守恒式消去(Na+)得到,正确;B为质子守恒式,正确;C考查电荷守恒,但漏写了c(HCO-3),错;D考查CH3COONa和CaCl2物料守恒式的加合,CaCl2物料守恒式应为2c(Ca2+)=c(Cl-),正确关系应为c(Na+)+ 2c(Ca2+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)+c(Cl-),D错;答案AB.
3.分清主次,分类比较确定粒子浓度大小是关键
(1) 溶液中粒子(H2O分子不考虑,以下同)浓度的大小可将过程主次分类,使产生的粒子浓度大小也主次分类;过程的主次也决定着粒子浓度的主次变化.强电解质的电离及有些反应为主,弱电解质的电离、盐中离子的水解为次,多元弱酸的二级电离、多元弱酸根的二级水解、水的电离更次之.粒子的浓度大小也可分为三类:第一类:强电解质完全电离产生的离子、弱电解质未电离的分子及离子间发生其它较大量反应生成的粒子.第二类:弱电解质第一步电离产生的离子,盐类第一步水解产生的粒子.第三类:弱电解质第二步电离产生的离子、盐类第二步水解产生的粒子及水电离产生的H+、OH-.如K2S溶液:K2S电离为主,电离产生的K+、S2-为一类,S2-水解为次,水解产生的HS-、OH-为二类;HS-水解及H2O电离更次之,产生的H2S、H+为三类;S2-水解每产生一个HS-便产生一个OH-,S2-+H2OHS-+OH- ,HS-水解HS-+H2OH2S+OH- 使c(HS-)减小,c(OH- )增大;故有关离子浓度大小关系为:
c(K+)>c(S2-)>c(OH-)>c(HS-)> c(H+).
(2) 同浓度的弱酸及该弱酸的强碱盐组成的混合溶液中:未电离的弱酸及主要过程盐电离产生的弱酸根为一类粒子,其中弱酸的电离及弱酸根的水解再分主次,若弱酸的电离为主弱酸根的水解为次,则溶液呈酸性,如CH3COOH、CH3COONa混合溶液,有关粒子浓度大小关系为:c(CH3COO-)>c(Na+)> c(CH3COOH) >c(H+)>c(OH-);若弱酸根的水解为主弱酸的电离为次,则溶液呈碱性;如HCN、NaCN混合溶液,有关粒子浓度大小关系为:c(HCN)>c(Na+)>c(CN-)>c(OH-)>c(H+).再如0.2 mol/L CH3COONa与0.1 mol/L HCl等体积混合后:完全电离产生的离子为Na+、CH3COO-、Cl-、H+,由于发生主要反应CH3COO-+H+CH3COOH,则主要过程产生的c(Na+)为0.1 mol/L,c(CH3COO-)、c(CH3COOH)、c(Cl-)均为0.05 mol/L;再考虑次要过程的主要方面CH3COOHCH3COO-+H+;则c(CH3COO-)略增,大于0.05 mol/L;c(CH3COOH)略减,小于0.05 mol/L;故有关粒子浓度大小关系为c(Na+)>c(CH3COO-)>(Cl-)>(CH3COOH)>c(H+)>c(OH-).
注意:①一般未特加说明,同浓度的弱酸及该弱酸的强碱盐组成的混合溶液,弱酸的电离为主,溶液呈酸性;同浓度的弱碱及该弱碱的强酸盐组成的混合溶液,弱碱的电离为主
,溶液呈碱性.
②pH=a的酸与PH=b的碱(a+b=14)[即酸溶液中的c(H+)等于碱溶液中的c(OH-)]两溶液等体积混合后,弱者过量,过量的弱者电离为主,溶液显示弱者的性质.如pH=1的CH3COOH与PH=13的NaOH溶液等体积混合后,CH3COOH过量,形成CH3COOH及CH3COONa的混合溶液,CH3COOH的电离为主,CH3COO-的水解为次,溶液呈酸性;离子浓度大小为c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-).
(3) 弱酸的酸式盐溶液中,主要过程为电离产生的一类离子,酸式酸根的次要过程电离、水解再分主次,若酸式酸根的电离为主水解为次,则溶液呈酸性,如NaHSO3、NaHC2O4、NaH2PO4等.若酸式酸根的水解为主电离为次,则溶液呈碱性,如NaHCO3、NaHS、Na2HPO4等.有关一些粒子浓度大小关系:如NaHSO3溶液中:c(SO2-3)>c(H2SO3)且c(Na+)>c(HSO-3)>c(H+)>c(OH-);NaHCO3溶液中c(H2CO3)>c(CO2-3)且c(Na+)>c(HCO-3)>c(OH-)>c(H+).
4.促进、抑制水解或电离引起粒子浓度的增减是难点
(1)决定弱电解质的电离程度及盐的水解程度均由其本质决定,以此可比较同浓度不同电解质溶液中一些离子浓度的大小.一定浓度一定体积的电解质正盐溶液中,若仅一价阴离子水解,溶液显碱性,c(OH-)增大c(H+)减小,则溶液中阳离子总数减少(减少的是H+数),溶液中阴阳离子总数也减少;且水解程度越大离子总数减少的越多.若仅一价阳离子水解可用上述方法同样分析比较.若仅二价阴离子(用B2-表示)水解:B2-+H2OHB-+OH- ,每一个B2-水解产生一个HB-及一个OH-(共两个),则阴离子总数增加,由于水解显碱性,使得c(H+)减少,则阳离子总数减少;因二价阴离子水解使阴离子总数增加起主导作用,则阴阳离子总数增加.二价阳离子水解及三价离子水解同上述分析.如:同浓度同体积的NaF及CH3COONa(酸性:HF>CH3COOH)两溶液中离子总数分别为n1及n2,则可判断c(F-)>c(CH3COO-)及n1>n2.其方法是:由于F-的水解程度小于CH3COO-的水解程度,故c(F-)>c(CH3COO-);两溶液中阴阳离子均为一价离子,根据离子电荷守恒,阳离子总数等于阴离子总数;又两溶液中Na+数相同,阳离子总数只需比较H+数即可,因NaF溶液碱性比CH3COONa溶液碱性弱,则NaF溶液中c(H+)大,H+数必然多,故n1>n2.再如将0.1 mol下列物质:a.Mg(OH)2、 b.KCl、c.CuSO4、d.Na2CO3、e.Ba(OH)2、f.CH3COONa分别投入1 L水中,则可判断所得溶液中:①阳离子总数由多到少的顺序是
d>c>b>f>e>a,②阴阳离子总数由多到少的顺序是d>e>c>b>f>a.判断方法是:①根据难溶及易溶物电离的阳离子个数分三类:最多的是d,难溶物a最少,剩余的b、c、e、f为一类;由于c中Cu2+水解使阳离子总数增多,b、e、f中K+、Ba2+、Na+数一样多,则总数由H+数多少决定,
c(H+)大者总数多,故阳离子总数有
d>c>b>f>e>a,②同理可分三类:难溶物a最少,最多的是d、e,由于d中二价阴离子CO2-3水解使离子总数增多,则d>e,剩余b、c、f为一类,c中Cu2+水解使离子总数增多,f中CH3COO-水解使离子总数减少,故阴阳离子总数有d>e>c>b>f>a.
(2) 加热,弱电解质的电离及盐的水解程度均增大.
(3) 加水稀释:弱电解质的电离及盐的水解程度均增大,电离或水解产生的粒子数目均增加,但电离或水解产生的粒子浓度均减小.强电解质溶液加水稀释n倍后,强电解质电离产生的阴阳离子浓度变为原来的1/n,弱电解质溶液加水稀释n倍后,弱电解质电离程度增大,产生的阴阳离子浓度比原来的小,但大于原来的1/n.
(4)同离子效应可抑制弱电解质的电离或盐的水解.
例2下列说法正确的是().
A.pH=a的氨水溶液加水稀释10倍后,pH=b,则a=b+1
B.25℃,将0.1 mol/L NaHCO3溶液加水稀释后,n(H+)与n(OH-)的乘积变大
C.将NaHCO3溶液的温度升高,c(HCO-3)增大
D.加水稀释0.1 mol/L CH3COOH溶液,溶液中c(H+)c(CH3COOH)增大
解析A.NH3・H2O是弱电解质,加水稀释电离程度增大,
n(OH-)增多,稀释10倍,c(OH-)大于原来的1/10,则b>a-1,故A错.B加水稀释c(H+)×c(OH-)不变,由于体积增大,故n(H+)×n(OH-)增大,正确.C升高温度,HCO-3电离程度及水解程度均增大,则c(HCO-3)减小,C错.D加水稀释,c(H+)、c(CH3COOH)均减小,由于同一溶液体积相同,则c(H+)与c(CH3COOH)之比等于n(H+)与n(CH3COOH)之比,加水稀释电离程度增大,n(H+)增大,n(CH3COOH)减少,故c(H+)c(CH3COOH)增大,D正确.答案BD.
(5)盐中阴阳离子均水解,则相互促进,阴阳离子的水解程度均增大.如CH3COONH4溶液中,NH+4水解产生H+,CH3COO-水解产生OH-,H+与OH-结合成H2O,促使NH+4及CH3COO-水解程度均增大.盐中两阳离子或两阴离子均水解,则相互抑制,两阳离子或两阴离子水解程度均减小,如NH4Al(SO4)2溶液,NH+4及Al
3+水解均产生H+,相互抑制,水解程度均减小.再如判断0.1 mol/L的溶液:a.NH4Clb.CH3COONH4、c.NH3・H2O、d.(NH4)2SO4、e.NH4HSO4、f.NH4Al(SO4)2、g.(NH4)2CO3、h.(NH4)2Fe(SO4)2,则c(NH+4)由大到小的顺序为:h>d>g>e>f>a>b>c;判断方法是:根据主要过程电离产生的NH+4数分为三类,1 mol溶质能电离产生2 mol NH+4的dgh为一类,产生1 mol NH+4的abef为二类,极少电离的c为三类.一类中h的Fe2+水解抑制了NH+4的水解,g的CO2-3的水解促进了NH+4的水解,故h>d>g.二类中e电离的大量H+较大程度的抑制了NH+4的水解,f中Al3+水解产生的H+较小程度抑制了NH+4的水解,b中CH3COO-的水解促进了NH+4的水解,故e>f>a>b,综合三类情况则有h>d>g>e>f>a>b>c.
例3下列离子浓度大小比较错误的是().
A. 0.1 mol/L的a.Na3PO4、 b.Na2HPO4、 c.NaH2PO4、 d.H3PO4、e.(NH4)3PO4
溶液中c(PO3-4)由大到小的顺序是aebcd
B. 0.1 mol/L的a.Na2S、 b.NaHS、 c.NH4HS、
d.H2S、e.(NH4)2S溶液中c(H2S)由大到小的顺序是dcbea
C.pH=2的CH3COOH溶液与pH=12的NaOH溶液等体积混合后
c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)
D.0.2 mol/L CH3COOH与0.1 mol/L NaOH溶液等体积混合后c(CH3COO-)>c(Na+)>(CH3COOH)> c(H+)>c(OH-)
解析由上述(4)分析,A、B正确;C混合后CH3COOH过量,电离为主,溶液呈酸性,C错;D混合后形成同浓度CH3COOH、CH3COONa混合溶液,见上面3中(2)的分析,正确; 答案C
5.酸碱滴定过程定点粒子浓度大小关系是要点
以酸碱中和滴定过程为情景,判断一些特定点(如始点、中和点,中性点、终点、半中和点,倍中和点等)溶液中粒子浓度大小关系是近几年高考的热点,常结合中和滴定曲线进行考查.始点:常根据pH判断一定浓度的酸(或碱)的强弱或确定强酸(或强碱)的浓度,中和点:指酸碱恰完全中和生成正盐,此点由盐的性质确定离子浓度大小关系;中性点:指此时溶液呈中性,
c(H+)=c(OH-);半中和点及倍中和点:指酸(碱)被中和一半或酸(碱)溶液过量一倍,此时由等物质的量浓度的盐和酸或盐和碱组成的混合溶液,一般此时溶液的酸碱性显示含有过量酸(或碱)的性质.
例4常温下,向20 mL 0.1 mol/L的NH4HSO4溶液中滴加0.1 mol/L的NaOH溶液至V mL,溶液中有关粒子浓度关系错误的是().
A.V=0 mL时, c(H+)>c(SO2-4)>c(NH+4)>c(OH-)
B.V=20 mL时, c(Na+)=c(SO2-4)>c(NH+4)>c(H+)>c(OH-)
C.当溶液呈中性时,则V>20 mL, c(Na+)>c(SO2-4)>c(NH+4)>c(H+)=c(OH-)
D.V=40 mL时, c(Na+)>c(SO2-4)>c(NH3・H2O)>c(NH+4)>c(OH-)>c(H+)
解析V=0时,主要过程NH4HSO4电离产生的c(H+)、c(SO2-4)、c(NH+4)相等,由于次要过程c(NH+4)水解,则c(H+)增大、c(NH+4)减小,A正确; V=20 mL时, 恰反应生成等物质的量的Na2SO4、(NH4)2SO4,主要过程电离产生的c(Na+)、c(SO2-4)、c(NH+4)相等,由于次要过程c(NH+4)水解溶液呈酸性,c(NH+4)减小,B正确;V=20 mL时溶液呈酸性,当溶液呈中性,则NaOH溶液略过量,则V>20mL,由于过量的NaOH要与NH+4反应使c(NH+4)减小,则C正确;V=40 mL时,恰反应生成等物质的量浓度的Na2SO4及NH3・H2O,NH3・H2O极少电离产生等量的NH+4及OH-,又H2O还要电离产生OH-,则粒子浓度大小关系为 c(Na+)>c(SO2-4)>c(NH3・H2O)>c(OH-)>c(NH+4)>c(H+),故D错误,答案D.
图1
例5常温下,向100 mL 0.01 mol/L HA的溶液中逐滴加入0.02 mol/L MOH溶液,如图1所示,曲线表示混合溶液的pH变化情况(溶液体积变化忽略不计).下列有关粒子浓度大小比较不正确的是().
A.当V(MOH)=50 mL时,(A-)>(M+)>(H+)>(OH-)
B.N点,(A-)=(M+)>(H+)=(OH-)
C.若K点对应的溶液的pH=10,则有:c(M+)>c(A-)>c(OH-)>c(MOH)>c(H+)
D.K点,c(MOH)+c(OH-)-c(H+)=0.005 mol/L
解析由始点可判断HA为强酸,由中性点,MOH过量,可判断MOH为弱碱.当V(MOH)=50 mL时为中和点,酸碱恰反应生成MA,M+水解呈酸性,A正确;B正确;K点形成同浓度的MA及MOH的混合溶液,由于MOH极少电离,则有关粒子浓度大小关系为:c(M+)>c(A-)>c(MOH)>
c(OH-)>c(H+),C错误;在K点时混合溶液体积是碱溶液的2倍,根据物料守恒结合溶液体积变化知,c(MOH)+c(M+)=0.01 mol/L,c(A-)=
0.005 mol/L;根据电荷守恒得c(M+)+c(H+)=c(OH-)+c(A-),则
c(MOH)+c(OH-)-c(H+)=0.01 mol/L-c(A-)=0.01 mol/L-0.005 mol/L=0.005 mol/L,故D正确;答案C.
衔接练习:
1.下列有关电解质溶液中离子浓度大小关系正确的是().
A.NaHSO4溶液中有:c(H+)=c(SO2-4)+c(OH-)
B.0.1 mol/L CH3COOH与0.1 mol/L CH3COONa等体积混合后(CH3COOH)+2c(H+)=c(CH3COO-)+2c(OH-)
C.0.1 mol/L NH4Cl溶液与0.1 mol/L氨水等体积混合(pH> 7):
c(NH3・H2O)>c(NH+4)>c(Cl-)>c(OH-)
D.0.1 mol/L Na2C2O4溶液与0.1 mol/L HCl溶液等体积混合(H2C2O4为二元弱酸),2c(C2O2-4)+c(HC2O-4)+c(OH-)= c(Na+)+c(H+)
2.下列说法正确的是().
A.已知酸性HF>HCN,则等体积,相同物质的量浓度的NaF及NaCN溶液中离子总数前者大于后者.
B.等体积,相同物质的量浓度的Na2SO3及Na2SO4溶液中,阴离子总数前者大于后者,阳离子总数前者小于后者.
C.pH=2的酸HnA与pH=12的碱B(OH)m溶液等体积混合后溶液的pH=9,若溶液中只有一种离子水解,
则水解的离子方程式为An-+H2OA(n-1)-+OH-
D. 0.1 mol/L CH3COOH溶液与0.1 mol/L NaOH溶液等体积混合,所得溶液中:
c(OH-)>c(H+)+c(CH3COOH)
3.25℃时,有c(CH3COOH)+c(CH3COO-)= 0. 1 mol・L-1的一组醋酸、醋酸钠混合溶液,溶液中c(CH3COOH)、c(CH3COO-)与pH 的关系如图2所示.下列有关溶液中离子浓度关系的叙述不正确的是().
图2
A. pH=5.5的溶液中:
c(CH3COOH)>c(CH3COO-)>c(H+)>c(OH-)
B.W点所表示的溶液中:
c(Na+)+c(H+)= c(CH3COOH)+c(OH-)
C. pH = 3. 5 的溶液中:
c(Na+) +c(H+) -c(OH-) +c(CH3COOH)=0.1 mol・L-1
D. 向W点所表示的1. 0 L溶液中通入0. 05 mol HCl 气体(溶液体积变化可忽略): c(CH3COOH)+
2c(H+)=c(CH3COO-)+2c(OH-)+2c(Cl-)
4.室温下,用0.100 mol/L NaOH溶液分别滴定20.00 mL 0.100 mol/L 的盐酸和醋酸,滴定曲线如图所示, 下列说法正确的是( ).
A.Ⅱ表示的是滴定盐酸的曲线
B.PH=7时,滴定醋酸消耗V(NaOH)小于20 mL
C.V(NaOH) =20 mL时,c(Cl-)=c(CH3COO- )
D.V(NaOH)=10mL时,醋酸溶液中:
c(Na+ )>c(CH3COO- )
>c(H+ )>c(OH- )
参考答案:
关键词:农业科研档案;数字化管理;策略
农业作为我国国民产业中的基础性工程,在推动社会经济发展、提高人民生活水平等方面具有重要的促进作用。农业科研档案数字化,顾名思义,是以现代网络技术、现代数字技术为基础,对农业科研档案的各项资源进行优化配置,借助网络化的形式实现各环节之间的科学联系,进而形成良性运作的农业科研档案信息库,以供相关农业科研人员进行资料查询和信息检索。而农业科研则是推动农业事业长远发展的助推剂,注重对农业科研档案的科学管理对农业科研事业的发展有重要的引导与推动作用,更为良好地保存农业科研成果,为我国社会主义现代化事业的发展做出重要贡献。
1加强农业科研档案数字化管理的价值
1.1提升管理效率
农业科研档案工作以农业服务为宗旨,加强农业科研档案数字化管理,把不同载体的农业科研档案资源转化为数字化的信息,以数字化的形式存储,以网络化的形式互相链接,利用计算机进行管理,形成一个有序的信息库,有利于提高农业科研档案管理的水平和效率,极大程度上节约了农业科研档案的人力投入和成本投入,实现资源共享与传承,切实有效地满足科研人员的档案查询、借鉴与存档,对农业科研档案管理的各项资源进行高效配置,优化农业科研档案管理结构,以便更好地为相关科研人员所服务。
1.2保持档案完整性
加强农业科研档案数字化管理,有利于保持档案完整性,防治档案丢失现象的发生。农业科研档案管理是在农业科研研究工作基础上逐步完善的,传统的农业科研档案管理以纸质管理为主要方式,但是因我国农业科研档案管理工作起步较早,传统纸质化的农业科研档案管理工作极易发生变质,特别是在每一次查阅过程中均会发生不同程度的损耗,这对农业科研档案管理工作的稳定发展极为不利。对此,以数字化为主要途径开展农业科研档案管理工作,能够在一定程度上减少对科研档案的损坏,实现由纸质资源到数字化资源的系统转换,为农业科研档案信息数据库的建立奠定基础。
2加强农业科研档案数字化管理的策略
2.1建立健全农业科研档案数字化管理制度
要建立健全农业科研档案数字化管理制度,为农业科研档案管理工作的顺利开展和科学进行提供良好的外部框架,从而更好地制定与之相对应的数字化管理方案,不断提高农业科研档案数字化管理的实效性。农业科研单位要根据自身发展的实际情况,制定行之有效的档案数字化管理制度,保证各项管理制度符合我国相关的法律法规,引导其朝着规范化、科学化和制度化的方向发展。相关管理人员还要不断强化自身的管理意识,树立正确的管理理念,保证各项制度内容的贯彻与落实,强化档案管理工作的保密程度。
2.2加强农业科研档案数字化管理基础设施建设
要加强农业科研档案数字化管理基础设施建设,为农业科研档案管理工作的长远发展奠定重要的硬件基础,确定技术路线、技术结构及基础平台功能,并做好相关的安全保障措施。不断增强农科科研档案管理工作的现代化含量和技术化含量,从根本上提高农业科研档案管理工作的水平和质量。相关工作人员要在传统纸质档案管理的基础上,以计算机录入的方式对农业科研档案的各项内容进行科学配置,相关人员要对农业科研档案数字化管理的各项设备进行更换,结合当前时展的现实情况充分发挥现代科学设备在档案管理中的重要作用。要建立农业科研档案管理的数字化平台,连接农业科研单位的内部系统,将档案的形成、整理、传输和归档等内容放置于同一个系统平台之中,实现各模块之间档案资源的共享互惠。
2.3构建一批高素质的农业科研档案管理队伍
【关键词】互联网+;数字乡村;乡村振兴;数字鸿沟;发展路径
数字乡村不仅是乡村振兴的战略方向,也是建设数字中国的重要内容[1]。山东省在《数字山东发展规划(2018-2022年)》和《山东省乡村振兴战略规划(2018-2022年)》政策文件中明确提出实施数字乡村战略,互联网在乡村的快速普及和大数据技术的应用使城市和乡村联系越来越紧密,城乡联动、融合发展在技术上成为可能,但数字乡村建设才刚刚起步,城乡数字鸿沟仍然存在,还有加大的趋势,鉴于此,开展基于“互联网+”的山东省数字乡村发展路径研究具有很重要的理论和现实意义。
1山东省数字乡村发展现状
近年来,山东省数字乡村发展迅速,主要表现在以下四个方面:1.1数字基础设施全面提升。随着“宽带山东”战略的深入实施,数字基础设施支撑能力得到稳步增强,国家超级计算济南中心运算速度和综合技术水平位于国内前列,全省所有城区、行政村实现了光纤全覆盖,城乡家庭互联网接入能力基本达到100Mbps,乡村数字基础设施也不断的得到完善,但乡村信息基础设施支撑能力亟需增强,农村尤其是偏远山村,因其居住分散且基础设施差,导致网络建设成本很高,运营商无法收回成本,不愿意建设农村网络,设备商提供商也不愿意花费精力进行农村网络创新方案的研究,物联网、云计算、大数据、移动互联等技术在农业领域的应用还不广泛。1.2电子政务建设深入推进。全省政务服务平台基本实现互联互通,各服务平台的核心业务信息化应用加速,“一次办好”改革全面推进,基本实现了公众和企业网上办事“一号登录、一站受理、一网通办”[2],全省政务信息系统集成整合共享工程明显提升了政府数字化管理和服务水平,但在农村,电子政务治理还比较薄弱,公共服务的数字化建设还需稳步加强。1.3信息惠民水平大幅提升。在数字山东的带动下,智慧城市建设全面推进,农村宽带建设已普及,信息进村入户工程成效初显。在教育、医疗、养老和社会保障等各个方面的信息惠民政策宣传和普及、信息服务平台的使用及惠民水平都得到了大大提高,形成了城乡共享的优质教育文化资源,缩小了城乡之间的差距。1.4农村数字发展环境持续优化。“互联网+”和市县级大数据服务平台的建设,使农村数字化发展环境持续优化,农业信息技术成果越来越多的得到转化和推广应用,但是不同地区之间差距明显。鲁西南是淘宝村集聚区,菏泽市淘宝村、淘宝镇数量位居全国前列,从地区分布来看,开展跨境电商的村主要位于沿海地区,特别是拥有外贸传统的城市,如青岛市等。同时电子政务标准及规范体系不断完善,网络空间法治化取得积极进展,显著提升了网络安全防护和处置能力[3]。
2山东省数字乡村建设存在的问题
2.1城乡数字化鸿沟进一步拉大。在城乡二元经济结构和社会结构下,城乡“数字鸿沟”是山东省数字乡村战略亟待解决的核心问题[4]。传统意义上的城乡“数字鸿沟”集中体现在基础设施配套和公共管理措施上。调查统计结果显示:缺乏网络设备与上网条件、缺乏文化知识与上网技能两者相互作用和影响,共同构成了制约数字乡村建设的瓶颈[4]。由于城乡经济发展水平和受教育程度存在很明显的较大差异,城乡居民的互联网理念和对信息知识的应用就存在着较大差异,城乡“数字鸿沟”不断以新的形式呈现,其更多的是体现在对信息技术的掌握、理解和使用上,阻碍了农村培养数字化生产力的进程。还有一些地区在引导搬迁、撤并村庄时忽略网络设施和信息服务完善,促使了新的城乡“数字鸿沟”的形成。2.2农村信息失联、情感失联、财富流失及空心化严重随着城镇化进程的加速,中青年农民都选择进城务工,留守儿童、留守老人、留守妇女也逐渐增多。随着信息技术的快速发展,留守儿童、老人和妇女对现代信息技术和智能设备的应用很少,导致了乡村的信息失联以及情感失联。大量中青年农民的进城,使得农村土地也被大量闲置起来,无人耕种,加剧了乡村财富的流失,乡村空心化严重。这是现代化和城镇化的必然产物。2.3农村数字化发展水平各地区不平衡。目前,我省农村数字化发展各地区很不均衡,发达地区与一些偏远、落后的地区农业农村信息化水平差距较大,农业信息技术成果转化和推广应用比例差距也比较明显。淘宝村的出现,破解了农村信息化的难题,缩小了城乡数字鸿沟,如:滨州博兴县、菏泽曹县和郓城县等、青岛市即墨等淘宝村数量都位居全国前列。2.4农村数字化基础设施建设相对滞后。我省农村数字化基础设施建设取得了很大的进展,但我省移动宽带用户、固定宽带家庭普及率等指标扔低于全国平均水平,在种植养殖、加工、集配、运输、仓储、营销、支付、消费等整个流程的数字化设施建设还比较薄弱,产地仓、冷链物流、信息网络、购销网点等方面的建设还需加强,智能电网、智慧交通、智慧物流、智慧农业建设任重道远。另外农村的互联网理念淡薄,缺乏网络设备与上网条件、缺乏文化知识与上网技能也是影响数字乡村发展的一个重要原因。2.5缺乏专业的人才培养机制和平台。在农村数字化建设中缺乏专业的科学技术指导和技能培训,没有完善的培训机制和管理机制。虽然在农村开启了社区教育实验,取得了一定的成绩,但有些数字化学习平台的构建还不完整,学习资源不丰富,根本无法满足学习者的需要。另一方面部分村民没有电脑和智能手机,不会上网也限制了数字化学习平台的使用,而且绝大部分人上网只是娱乐,对学习农业新技术不感兴趣。2.6乡村治理和公共服务数字化水平比较低。“互联网+党建”工作开展不到位,村干部老龄化严重,党务、村务、财务不能实现网上公开,乡村现代化治理能力进程缓慢,“互联网+政务服务”不能实现乡村覆盖,缺乏“一门式办理”“一站式服务”的综合服务体系,乡村治理能力和体系亟待加强。数字技术和信息化建设带来的在线诊疗和在线教育等公共服务发展缓慢。因此利用互联网技术加强乡村综合治理能力,提高公共服务的数字化水平,使村民真正获得数字化带来的便利,是数字乡村建设的重要内容。
3山东省数字乡村建设的发展路径
3.1加强乡村数字基础设施建设,大力发展数字经济。建设数字乡村首先要加大基础设施建设,优化资源配置,各级政府部门应响应《数字山东2020行动方案》,积极推动“百兆乡村”建设,统筹推进移动和固定宽带网络的IPv6发展,推动智慧广电网络建设,支持培育和引进开放的国家农业农村大数据中心和农业农村观测网络基础设施和应用体系[5]。继续加快物联网、大数据、人工智能在整个农业生产过程中的推广和应用,大力发展农村数字经济,推动农业领域的产业数字化、数字产业化发展进程,提升产业数字化水平,实现传统农业向数字化农业的转型。3.2加快建设数字政府。在基础建设的同时还应加快建设数字型政府,加强各行政部门的数据共享和业务协同办理,力推政务服务“一次办好”,并进行机制和体制改革,推进线上线下政务服务一体化。地方政府做好促进农村数字经济发展的制度供给工作,建立或者健全一套适合当地农村数字经济发展的促进政策,特别是要制定出一套适合当地农村电子商务发展的优惠举措,补足数字经济发展所需要的制度体系,营造适合数字经济发展的良好制度氛围。同时,协调各级政府部门,为农村电子商务服务主体提供必需的物质和资金支持,以此来引导和激励当地的数字经济发展。3.3消除城乡“数字鸿沟”,建设幸福乡村。首先,加强乡村信息化教育,培养信息化技术人才,把握好“互联网+农业”的发展机遇,利用现代科技建设数字乡村,使农民得到更大的收益,愿意留下来,不断提升农民的获得感、幸福感、安全感是数字化建设的重中之重。利用数字化、现代化设备来实现智慧农业的可持续发展。其次,鼓励农民积极接触和参与到农村电商中去,彻底打破农民信息贫困锁定的藩篱,为农村数字经济的发展注入活力。不断丰富乡村网络内容,构建数字乡村新系统,不断完善乡村信息化建设和农村数字产业,让更多的农民就地就业,使农民获得幸福感,改善农村信息失联、情感失联及财富流失等问题,建设幸福乡村,利用互联网和大数据技术真正缩小城乡“数字鸿沟”,助力农村数字化建设的全面开展。3.4加强信息化人才队伍培养。专业化信息人才的紧缺是数字乡村建设亟需解决的重大问题,已成为制约数字农村发展的重要因素,而本土农民是建设数字乡村的内生动力。首先,以本土农民为主,培育新型职业农民。目前由于城市化进程的发展,农村进城务工人员越来越多,农村中种地的人大量减少,大量的土地进行了流转,集中到少数人手中,形成了农业规模化、集约化发展的趋势,因此,在发展农村数字经济的同时应提升农民的信息化素养,积极培育实现智慧化农业的新型职业农民。其次,加强专业人才队伍建设。利用好各种培训平台,让农民成为懂信息、懂数据、懂技术的新时代农民,提升乡村信息化水平,进而推进数字乡村建设。再次,建立健全人才培育、引进及激励机制,为各类人才到农村创业提供政策支持和良好的发展环境。3.5构建乡村大数据平台。山东省大多数农村地区的数字信息服务平台建设以及平台的信息资源的收集、加工、传输、服务不健全,涉农电商的发展空间十分有限。需要政府制定相关政策、规划发展乡村大数据平台,整合数据信息资源,加强乡村信息资源的共享、兼容和公开,利用“互联网+”模式建设具有乡村特色优势的大数据系统,借助大数据促进数字乡村的快速发展。3.6数字乡村文化建设。在加强数字化基础建设的同时,还应加强数字文化建设,提升村民的信息化素养,尤其是乡村传统文化是农村数字化建设的灵魂,以无形之力推进着乡村数字化的进程。首先,改变文化宣传方式,除了采用传统的公告栏外,还可采用微博、微信、网站等各种形式实现农村各项政策和事务的线上宣传,在乡村营造起良好的信息化氛围。其次,在培育新型农民的各种培训中,加入传统文化的元素,使农民在接受先进的农业技术和理念同时,提高自己的文化素养,逐渐提高村民的数字化素养。最后,利用新闻网站、学习强国及各种媒体平台,宣传数字农村的建设,讲好数字乡村故事,形成全社会共建共治共享数字乡村建设的良好氛围。3.7建立健全数字化乡村治理体系。在乡村政务工作和乡村治理中深化数字化建设。首先:利用互联网技术加强基层组织建设,农村领导班子应改变传统思维,改变意识,从思想上树立农村信息化的观念,不断学习国家以及山东省关于农村数字化建设的相关政策和文件,并积极落实到位。其次:将农村的各类资源纳入到乡村大数据平台,实现资源的优化整合和数字化管理,建立“一门式办理”“一站式服务”的综合服务体系;再次:积极开展“互联网+党建”工作,定期开展党员信息化学习和培训,鼓励党员带领群众一起发家致富,探索农民在线交流议事模式,激发农民参与决策的积极性。最后:开展“互联网+政务服务”,真正实现党务、村务、财务的网上公开,推动形成积极互动的农村基层自治体系,建立健全数字化乡村治理体系。
4结语
目前我国正处在乡村振兴的关键时期,山东省将数据和信息融入乡村振兴全过程,统筹推动城乡信息化融合,加快推动山东数字乡村建设,使网络信息化在全省农村社会的影响不断扩大。论文在分析了山东省农村数字化发展现状的基础上,深度挖掘乡村数字化发展中存在的问题及原因,并有针对性的提出了农村数字化发展的路径,以期助力乡村振兴的发展。
参考文献
[1]陈静.分四阶段扎实推进数字乡村建设[R].经济日报,2019-5-18.
[2]丛楷力.从“碎片化”到“整体性”:地方政府数据开放治理研究[D].山东师范大学,2019.
[3]2019全国县域数字农业农村发展水平评价报告[J].新疆农业科技,2018(6).
[4]毕耕.”软硬兼顾”解决数字乡村发展难题[N].光明日报,2019-09-25(11).