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生产技术论文(6篇)

时间: 2024-01-09 栏目:公文范文

生产技术论文篇1

(一)档案机构单一

馆藏档案中文书档案所占比例偏重,而科技类档案比例偏小,农业技术类档案更是偏少,尤其是经济普查、土地普查等信息偏少,资料更新缓慢,不利于档案信息的开发利用。

(二)档案质量不高

农村特色的资料比较少,有的不完整,也不利于档案信息的开发利用。造成这个问题的主要原因就在于对农村档案工作的不重视,对档案工作的要求、规定不了解,专职档案人员配备不齐,档案硬件条件差等,使得农村档案信息反映地方特色经济、地方独特风情的资料少。

(三)利用方式单一

农村档案保管条件差,保管工作也不规范,且长期处于封闭状态,其他用户对档案的内容和结构、对档案的查询方式不了解,对利用档案的意识不强。

二、开发利用现代农业生产档案的意义

一是利用科技档案为农村生产决策提供支撑。农业技术档案是科技信息的重要组成部分,有以往应对自然灾害的档案资料、本地土壤情况、种植作物的生产情况、农业技术的试验和推广情况等,可以及时向有关领导、科技人员提供符合本地特点和实际的信息,指导决策。

二是利用科技档案有利于转变农业增长方式。在进行农村科研、技术推广时,需要充分了解和掌握过去科研情况,因此离不开对科技档案信息的了解和研究。研究和利用已有的科研成果、科技应用信息,有助于开阔视野,减少不必要重复劳动,提高科研成果推广速度和效率。

三是开发档案可以促进农村科技传播和交流。农村科学技术研究是提高农业产量的重要手段,利用农业技术档案进行科技传播和交流,可以减少重复劳动,加速农业科学技术推广,提高农科人员的科技素质和农民的科学种田水平。

三、加强农业技术档案开发利用的有效对策

(一)牢固树立档案利用意识

要树立做好档案工作的信心和决心,从组织机构、资金设备、存档规范等方面入手,并且保持对农村技术档案信息的敏感性,保存准确、系统的农业技术档案,才能谈如何开发利用的问题。

(二)不断拓展主动服务措施

档案部门及档案工作人员应当注重向农村档案用户提供利用方面的宣传和指导,提高他们查档利用的能力。一是要重点介绍馆藏档案的内容、价值。要让农村各部门了解农业档案尤其是技术档案的内容,有哪些是可以利用的,哪些是值得参考和借鉴的,要能够给使用者提供档案的来源和线索。二是要重点介绍利用档案的方式和方法。要大力宣传档案利用的方式和方法,包括:如何利用检索工具,利用档案的制度规定是什么,哪些内容是可以复印带走、哪些是只供内部查阅等等。三是要主动指导用户利用和查阅档案信息。可以采取设立开放日、举办展览、发放宣传资料等方式,让用户知晓如何利用档案,在查阅档案过程中,主动介绍和指导各个检索工具的用法,提供档案的信息。

(三)丰富完善馆藏内容

从内容上看,要充实完善科技档案、历史档案或农村技术开发专门档案,突出地方特色,对农村技术推广中的试验结论、研究过程等内容进行充实和完善,给充分利用农业技术档案信息打下基础。

(四)创新开发档案信息

对农村档案中的农业生产、经济建设、自然科学调查与考察数据等方面的记录进行分门别类,超前服务,编写档案汇编,系统介绍档案资料成果,浓缩农业科技信息,以书面或电子形式揭示馆藏档案的内容、价值,并且通过宣传、提供电子查阅等方式将这些资料送到广大农业科技站或农业科技人员手中,便于他们利用。

(五)尽快完善档案网络建设

生产技术论文篇2

在矿井开采煤炭中,为了提高煤矿的生产效率,就需要对高度集约化的开采技术给应用过来,同时,将各种具有较高性能的采煤工艺和装备等引入进来;选择的开采技术属于高度集约化,同时应用的采煤工艺和设备具有较高的性能,煤矿井下采矿作业的安全性就可以得到实现,以便顺利开展煤矿生产工作。如果开采的煤矿埋深较浅,还具有较硬的煤层和顶板,那么就需要将埋深浅控制技术、硬顶板控制技术和硬煤层处理技术给应用过来,以便有一套完善的现代化采煤技术形成,实现高产高效的目标。在对缓倾斜长壁薄煤层进行开采时,选择的薄煤层采煤机或者刨煤机需要具备较高的可靠性和较大的功率,并且具有较小的体积。为了将采煤机的作用给充分发挥出来,需要利用采煤机来进行加固,保证足够的稳定,在对开采技术选择时,需要将采煤机和薄煤层实际情况给纳入考虑范围。为了促使采矿的高产高效目标得到实现,就需要对煤矿开采的机械化程度进行提升,将一系列高产高效设备给应用过来,这样方有良好的保障系统形成。结合具体情况,对支架设备合理选择,以便对矿井围岩进行加固,保证足够的稳定,将相应的监控设备应用过来,监控支架的支护质量和围岩状态等;之后,结合监控信息,对采煤机和矿井的运行情况进行分析和诊断,支架的操纵和改善利用电液控制阀组来完成,对信息自动采集系统进行完善,以便及时掌握液压信息、支护质量信息等。实践中福建地方小型矿井依然采用炮采采煤方法,也即是爆破采煤法。炮采工艺流程包括有破煤、装煤、运煤、顶板支护、回柱放顶等。

2煤矿井下的采煤生产技术

在煤矿井下生产实践中,我们需要从技术角度上来强化采矿方法,应用这些开采技术:

2.1深矿井开采技术

在深矿井开采技术的应用中,有诸多的环节都需要引起人们的重视,如严格控制开采矿压,科学布置井巷,防治冲击地压以及防治瓦斯和火灾等等。在具体实践中,我们发现深矿井开采技术还不够成熟,有诸多的问题出现,需要进一步研究,涉及到很多方面的内容,如深井作业环境变化、巷道支护技术以及掘进技术等等。

2.2巷道布置开采技术

在煤矿井下生产中,非常重要的一个环节就是巷道布置,巷道布置情况将会对煤矿井下的生产产生直接影响,同时,煤矿井下巷道布置也关系到了煤矿开采成本,因此,就需要对其产生足够的重视。煤矿企业需要结合自身具体情况,对煤矿井下深入考察,并且将选择的采煤方式和采煤技术给充分纳入考虑范围,对煤矿井下巷道科学合理的布置。为了促使煤矿生产效益得到提高,还需要优化煤矿巷道布置;深入研究煤矿巷道布置技术,保证其能够有机结合其他方面的因素,如煤矿开采技术、煤矿井下作业条件等,这样矸石运输方面花费的时间和成本都可以得到减少。结合优化之后的巷道布置,来对开采技术合理应用,边挖掘边开采能够实现,采矿效率得到了较大程度的提升。

2.3采场围岩控制技术

要严格控制采场围岩,如果采场围岩稳定性不够,那么就会在较大程度上威胁到采矿作业人员的生命财产安全;依据相关的开采经验,有机结合现代化的理论以及先进的计算机测量技术,可以将地质构造情况给准确探测出来,这样可以更加顺利的进行煤矿开采,还可以全方面掌握煤矿采场的岩层情况。对于煤矿井下顶板,一般可以将其划分为两种类型,分别是坚硬岩层顶板和破碎岩层顶板,对于岩层控制技术的选择,需要充分依据煤矿井下顶板情况来进行,这样方可以获得较好的成效,并且降低生产成本。在处理岩层顶板时,过去通常将高压注水处理技术、深孔预裂爆理技术等应用过来,这些技术比较的复杂,并且需要较高的成本,在时代飞速发展的今天,这些技术逐渐暴露出来了诸多的问题,那么就需要对岩层顶板处理技术不断的研发和创新。将优化后的开采技术给应用过来,可以促使生产效率得到显著提升。同时,还需要深入研究高产高效的矿井,以便能够全方位的优化矿井内部的巷道和开拓等各个方面。

3结语

生产技术论文篇3

PVC精馏机制复杂,在进行工艺衡算时,需进行物料平衡、气液平衡、热量平衡及生产能力的衡算,这也是实际生产对各工艺参数设定和控制的重要依据。在氯乙烯精馏过程中,汽化的氯乙烯会改变塔顶冷凝器的热量平衡,而塔顶温度控制回路则通过增加塔顶冷凝器的冷冻量和液相氯乙烯的回流量反过来影响塔釜的热量平衡。实际控制中,塔顶和塔釜的物料和热量的交换存在一定的滞后性,为了克服扰动,通常在塔釜热量交换发生变化的同时,DCS就会对相关控制阀动作状态进行检测并采取相应的控制措施。实际生产中,参数设定正是基于相互间的逻辑关系,只有理清了这些制约因素,才能在实际操作中有的放矢,达到对产品质量的有效控制。

1.1物料平衡

实际生产中,正常的物料平衡一旦受到破坏,气液相平衡也就达不到理想效果。一定状态下,物料平衡是精馏塔生产能力的重要标志。通常物料平衡是通过进料量及塔顶和塔底的馏出量来调节的。当精馏塔的操作不符合物料平衡时,这些变化可以通过塔的压差直接体现出来,进料量多馏出量少,则塔压差上升。通常压差应在一定范围之内,压差过大说明塔内上升的蒸汽速度过快,雾沫夹带严重,甚至会发生液泛与返混现象;而压差过小则表明塔内上升蒸汽的速度过小,塔板上气液交换的量过低且传质效果差,塔板产生漏液最终使塔板效率降低。生产中物料平衡异常通常体现在以下2个方面:

(1)轻组分馏出量超过了物料平衡量。塔内重组分物料量急剧增加,进而导致塔温逐渐升高,塔顶馏出物中重组分含量增加,得到的产品质量不合格。

(2)重组分的馏出量超过了物料平衡量。塔内重组分物料量急剧下降,相应地导致塔温逐渐降低,使釜液中轻组分含量增加,得到的产品质量不合格。这2种现象的发生,均会使整个精馏塔的操作处于混乱状态而达不到分离效果。如果正常的物料平衡被打破,那么气液相也达不到分离效果,随之影响热量平衡。在实际控制中,在保证工艺指标的同时要使塔釜液面趋于稳定,最终达到动态的物料平衡。

1.2液位的控制

一般通过调节塔釜再沸器热水给水量来调节塔釜液位,有时也采用排放釜液来降低液位的办法。实际生产中会出现以下5种情况。

(1)塔釜釜液组分变化。在压力不变的前提下,降低釜温就改变了塔釜气液平衡组成,相应地加大了釜液量及釜液中轻组分的浓度;在釜液排出量不变的情况下,将使塔釜液位升高,此时应及时提高釜温。对低沸塔来说,这种情况会使乙炔等轻组分含量上升,导致最终氯乙烯产品中低沸物含量上升;而对高沸塔来说,则会使氯乙烯分离不及时,不但造成高沸塔分离能力下降,而且排放的釜液中氯乙烯含量会急剧增加。

(2)进料组分变化。当进料中重组分的含量增加时,釜液量也增加,此时应加大塔釜排液量或提高釜温,否则液位会上升。若保持正常的釜液排出量,以加大釜温来控制塔釜液位,则塔釜蒸发量相应增加,极易在塔板之间产生雾沫夹带,并随着气体的流动馏出塔顶,造成产品质量下降。这种现象表现在高沸塔就是会将部分高沸物带出塔顶,最终进入成品氯乙烯中。

(3)进料量的变化。当进料量增大时,釜液排出量也要相应增加,才能维持液位,一般通过提高釜温来解决,但若只提高釜温,会造成成品中高沸物的增加;相反,当进料量减小时,则需降低温度、减少釜液排出量来控制液位,此时则会造成成品中乙炔含量增加。

(4)调节阀失控。调节阀失控是极为严重的生产异常,通常该阀设定为气开阀,目的是防止系统阻力增大而造成不安全事故的发生。一旦阀门失控应通知现场进行手动排液,并联系仪表部门进行校正。

(5)开停车。在开车初期,塔板上液体的量较少,还没有达到良好的气液接触状态,大量的轻组分进入塔釜后,被塔釜汽化的量还满足不了混合液之间的热传递要求。因此,对于刚开车的精馏塔,应在进料之前提前升温,在塔釜有液面显示时加大热水的循环量,否则塔釜温度不易提高,易导致塔釜液位升高甚至淹塔,这时釜液排出量就会增大,混合液中轻组分损耗就会增加。保持稳定的液面是维持精馏塔釜温恒定的首要条件。塔釜液面的变化主要取决于塔釜排液量的多少。当塔釜排液量过多时,会造成塔釜液位降低或将塔蒸干,此时再沸器的釜液循环量减少,从而导致传热效果差,轻组分蒸不出去,产品质量不合格;如果塔釜排液量过少,将会造成塔釜液位过高,增加釜液循环负荷。塔顶馏出量也是影响产品质量的一个重要因素,其主要取决于进料量的变化。当进料量不变时,塔顶馏出量增大,则回流比就会减少,从而造成塔板上的回流液量减少,气液接触面积小,传质效果差,塔板效率低,同时精馏塔压力也会下降,各塔板上的液体组成发生变化,重组分馏出塔顶,造成产品质量不合格。

1.3气液平衡

气液平衡主要靠调节塔的操作条件(温度、压力)及塔板上气液接触的情况来达到,只有在温度、压力一定时,才能确保气液平衡。当温度、压力发生变化时,气液组成就发生了改变,产品的质量或损耗也发生了变化。但是,气液平衡的组成又取决于每块塔板上的气液传质和传热情况,即气液相平衡和物料平衡是相互影响的。物料平衡控制得好,塔内上升蒸汽的速度合适,气液接触好,则传质效率高,每块塔板上的气液组成就越接近于平衡相,塔板效率也就越高。当然,温度、压力也会随着物料平衡的改变而变化。总之,气液平衡的组成与物料平衡有着密不可分的关系。反过来,温度、压力的改变又可造成塔板上气相和液相相对量的改变,从而破坏原来的物料平衡。例如,釜温低于指标,会使塔底的蒸发量减少,塔板上的液体量增加,釜液量增加,塔顶馏出量减少;当塔顶温度高于指标时,就会使塔板上的气体量增加,液体量减少,塔顶馏出量增加,釜液量减少。理论上,液体汽化要吸收热量,气体冷凝要放出热量,为了合理利用这部分热量,可以把气体冷凝时放出的热量供给液体汽化时使用,也就是使气液两相直接接触,在同一平行空间内进行传质、传热的过程。气液动态平衡具有以下特点:

(1)气液两相进行热交换。利用部分汽化所得的温度较高的气体来加热部分冷凝所得到的液体混合物。

(2)气液两相进行传质交换。温度低的液体混合物被温度高的气体混合物部分加热汽化,此时,混合物中各组分的沸点不同,表现为挥发能力的差异,低沸物要比高沸物易挥发得多,因而低沸物更易从液相转变为气相,气相中低沸物浓度增加;同理,温度较高的汽相混合物,因加热了温度较低的液相混合物而部分冷凝,同样因为挥发能力的差异,使高沸物从气相转为液相,这样液相中高沸物浓度就会增加。

1.4热量平衡

热量平衡是物料平衡和气液相平衡得以实现的基础。没有塔釜提供热量就没有上升蒸气,没有塔顶冷凝就没有回流液。热量平衡又是依附于物料平衡和气液相平衡的,例如,若进料量或组分发生了改变,则塔釜耗热量和塔顶冷凝量都会发生相应变化;若塔的操作压力、温度发生了改变,则每块板上气相冷凝的放热量和液体汽化吸收的热量也会发生改变。如果再沸器的循环量不够,就会造成釜温不达标,其对生产的影响表现在以下2个方面。

(1)物料平衡破坏,塔釜排液量增多,塔顶馏出量减少,塔的生产能力降低。

(2)气液平衡破坏,塔内上升蒸气量减少,气液接触面积变小,传质效率降低;同时,气相中重组分含量减少,液相中轻组分含量增加,生产过程中轻组分损耗增大。

2结语

生产技术论文篇4

一、概述

柔性自动化生产技术简称柔性制造技术,它以工艺设计为先导,以数控技术为核心,是自动化地完成企业多品种、多批量的加工、制造、装配、检测等过程的先进生产技术。它涉及到计算机、网络、控制、信息、监测、生产系统仿真、质量控制与生产管理等技术。其主要研究范围一般可分为:

1.适用于柔性自动化生产的设备

包括数控机床、辅机、传输装置、机器人、存储装置、柔性自动装夹具、检具、交换装置及更换装置、接口等。

2.自动化控制和管理技术

包括分布式数字控制技术、质量统计和管理信息集成技术、生产规则和动态调度控制技术、计算机技术、网络技术、通讯技术、生产系统仿真技术等。

3.联线技术

根据工艺设计,将各种设备联线,形成一个自动化生产的有机整体,既具有一定范围的适用性,又具有较好的可变性。包括FMC、FMS、FML、FA等。

二、选择依据

柔性自动化生产技术的高效性、灵活性和缩短投产准备时间等特性使其成为实施灵捷制造、并行工程、精益生产和智能制造等先进制造系统的基础。

柔性自动化生产技术起源于切削加工,至今已遍及到机械制造业的各个领域,包括:电火花加工、激光加工、板材剪切和折弯、冲压加工、水喷射加工、焊接及自动化装配等,甚至还应用到测量、热处理和喷漆涂覆等领域。

柔性自动化生产技术是当前机械制造业适应市场动态需求及产品不断迅速更新的主要手段,是先进制造技术的基础技术。实践证明,应用由不同柔性自动化水平构成的制造系统可提高生产率1-4倍,新产品试制周期和费用减少1/3-1/2。从而可缩短制造周期和交货期,加快产品更新换代,大幅度降低成本,提高企业对市场变化的应变能力和竞争能力,给企业带来明显的经济效益。

为了提高我国在国际市场上的竞争能力和振兴机械制造业,采用先进制造技术势在必行,但FMC、FMS、FML、FA……等是附加值高的高科技产品,依靠进口则费用高昂,而且制造系统包含着技术、管理和人文意识,故必须我国自行研制,才能结合国情,达到先进而适用,且能节约大量外汇,取得巨大的经济效益。

三、现状及国内外发展趋势

美、日、德三国分别于68年、70年和71年开发了首套FMS。到90年代全世界拥有1200套左右FMS,其中日本拥有400套,美国150套,德国100套。自85年到90年FMS的年平均增长率为28.7%。而同期FMC的年平均增长率为72.8%,即FMC的增长率是FMS的2.54倍。

这是由于FMS是根据加工的零件族的工艺选用合适数控机床的品种和数量组成的制造系统,因而系统较复杂,虽然生产效率高,但投资较大,资金回收期长,也就承担较大的风险。而FMC由于是采用模块化设计,数控机床品种单一,系统结构比较稳定,可靠性高,且可根据需要扩展组成FMS,有更好的柔性,较少的投资,调整周期短,见较快,经济效益高些,故自80年代中期以来FMC已成为柔性制造系统中主要发展的工程产品。

1990年全球FMS的销售额超过了20亿美元,FMC销售额逾40亿美元,两者约占当年世界机床总销售额的15%,约占数控机床销售额的30%以上。包括各类数控机床在内的柔性制造机床和系统的产值约占90年世界机床总产值465亿美元的55%,其中日本和联邦德国分别高达75%和70%,并呈逐年增加的趋势。因而适用于柔性自动化生产的机床和系统已成为机床工业的主导产品。

1958年清华大学与北京第一机床厂合作研制了我国第一台数控铣床,虽与日本研制数控车床和数控铣床的时间接近,但由于数控系统和相关的电、液元件未得到相应的发展,所以并没有能形成数控机床产业。直到“六五”期间由北京机床研究所引进日本FANUC数控和伺服系统技术,并经“七五”、“八五”在引进数控技术的基础上消化吸收,才从80年代起逐步形成了我国完整的数控机床产业;同时开发了在CNC单机基础上配置工件自动输送和托盘交换装置的FMC,自主研制了以国产设备为主组成的箱体加工FMS和板材冲压成型FMS等,并为国内汽车行业和摩托车行业研制了柔性自动化生产线,发展了基于DNC的独立制造岛和车间集成信息管理系统等。

但总体而言,无论在柔性自动化生产设备的应用广泛性方面,还是满足国内市场需要方面,与工业发达国家相比有明显不足,至于作为工程系统的FMC、FMS和FML等更还处于初步发展阶段。国内机械制造业使用的为数不多的FMC、FMS和FML也大多自国外引进。

从目前来看,国外柔性自动化生产技术总的发展趋势可归为3F和3S。

所谓3F为:柔性化(Flexibility)、联盟化(Federalization)、新颖化(Fashion)。

所谓3S为:系统化(System)、软件化(Software)、特效化(Speciality)。

具体来说,大致有下列四个方面:

1)创制新一代数控机床,根据应用场合,既有适合自动化的简约型高速数控机床,又有用于模具加工的超高速精密加工中心,复杂零件加工的多功能复合机床以及新颖的并联机构机床(虚拟轴机床)等。

2)发展适用于大批量、短节拍的由数控机床组成的自动生产线,达到具有年产量超过30万件、多品种分批生产的经济性。

3)进一步提高制造系统的生产规划和控制软件的面向对象的特性,以增强其柔性和信息集成性,适应构建CIMS等更高层次柔性自动化生产系统的需要。

4)研制灵捷制造单元,使其具有高度的自律性和良好的重组性,成为分布式网络集成的智能体,作为实现动态联盟企业实施异地远程协调制造的基础。

国内柔性自动化生产技术的发展总趋势仍是遵循着3F和3S的方向,但又有其特点:

1)发展适用、可靠和有价格竞争力的数控机床,开发市场急需的高效、精密和缺门产品,不断地提高其功能、性能,更好地适应柔性自动化生产的需求。

2)大力推进分布式数字控制和管理(DNC)的制造系统,应用DNC技术有效地提高数控机床的利用率和自动化程度。

生产技术论文篇5

1.1煤矿企业技术安全管理缺乏健全的制度当前,有些煤矿企业没有充分完善技术管理的安全性,也缺乏科学的安全管理制度。此外,也没有切实落实监管,致使企业长期处于低下的安全生产管理水平。我国很多企业仍然应用传统安全管理方法,也就是企业内设置的安全生产技术管理人员仅仅依据自己的经验和技术能力进行现场监督,可是此种监督模式在制度方面存在着缺陷,严重缺乏量化的管理方法,导致检查结果不具有很强的权威。同时,也没有从制度上保障安全检查人员,导致了薄弱的检查力度,也就无法获得良好的检查效果。

1.2安全生产技术管理缺乏主动性和先进行我国有些煤矿生产企业并没有积极和主动的进行安全生产技术管理,只有在煤矿发生安全事故之后才会紧急动员,营救受伤职工,补偿遇难人员,处理相关责任人,整改安全生产,可是这种整改和处理只限于几个月,之后又会像以前一样进行生产,导致安全事故不断发生。

2煤矿安全生产技术管理的完善措施

2.1重视煤矿安全技术管理工作煤矿企业安全管理是非常重要的,而煤矿安全管理的一个重要方面是煤矿生产技术管理。随着科学技术的不断进步,煤矿企业也实现了机械化。煤矿企业生存的根本是技术,所以新时期煤矿企业发展的动力源泉是技术管理。煤矿安全生产的基础是生产技术管理,而技术管理一定要具有前瞻性、规划性和指导性。煤矿事故发生主要由于技术管理发生了问题,所以煤矿企业一定要重视煤矿安全生产技术管理。

2.2切实落实煤矿技术管理的“一通三防”最近几年,我国煤矿生产发生安全事故大部分由于煤矿瓦斯发生问题,严重损失了我国和人民的生产财产。瓦斯事故主要由于“一通三防”技术管理不良造成。“一通”指的是加强管理煤矿井的通风,“三防”是指防治瓦斯、煤尘和煤矿井内的火灾。由此看来“一通三防”是非常重要的,所以煤矿企业一定要加强管理“一通三防”。首先,不断健全“一通三防”的管理制度,并切实落实;其次,加大管理矿井内的通风技术,通风技术好,则“三防”工作就能做好。一定要管理好通风系统,改善和定期维护通风系统,制定严格的通风系统管理制度,应用先进的除尘通风设施有效排除瓦斯,避免发生火灾或者爆炸等危害安全的事故。

2.3安全生产技术管理要以科技为动力当前,机械化水平不断提高,煤矿生产安全管理也要依靠科技,应用先进的采煤技术和生产设备,同时加强培养煤矿技术人才,有效提高工作人员的生产技术能力,创设良好的煤矿井下作业环境,以先进技术为依靠促使煤矿进行安全生产。在安全生产技术管理时,也要依据煤矿企业的实际情况,比如煤矿所在区域、煤矿所在区域的地理地形等进行针对管理,并且在生产之前研究和论证生产技术的可行性,避免存在未知安全隐患。

3结束语

生产技术论文篇6

近两年来,我国科技界在研究推进新的农业科技革命中,对国外这一技术体系的发展趋势,引起了广泛的关注。新闻媒体陆续有了一些报导,有的单位已开展了有关研究和试验示范工程准备工作,国内外的学术交流与合作联系开始活跃,国外有关产业界开始向我国推荐其技术产品,密切关注中国走向21世纪实现农业现代化、信息化中这一巨大的潜在技术市场。可以预言:“精细农业”技术体系的试验示范及其相关技术产品的开发研究,将在世纪之交成为推进我国新的农业科技革命中的重要研究课题。信息技术革命为农业生产现代化发展提供了新机遇,在开拓新的前沿科技应用研究领域中,发达国家和一些发展中国家的起跑线拉近了距离,时间上的差距在缩小。在某些重要领域实现技术发展上的跨越,将是机遇性的挑战。

主席1998.9在安徽考察工作时的讲话中指出:“现在一些发达国家,已经把基因育种工程、电子信息互联网络、卫星地面定位系统等高新技术应用于农业。我们必需有紧迫感,尽快迎头赶上”。“精细农业”技术体系是农学、农业工程、电子与信息科技,管理科学等多种学科知识的组装集成,其应用研究发展必将带动一批直接面向农业生产者服务的电子信息高新技术与工程装备技术的研究与开发,对推动我国基于知识和信息的传统农业现代化,具有深远的战略性意义。“精细农业”,即国际上已趋于共识的“PrecisionAgriculture”或“PrecisionFarming”学术名词的中译。国内科技界及媒体报导中目前尚有各种不同的译法和对其内涵的理解。如译为“精准农业”、“精确农业”、“精细农业”等。实际上,目前国外关于PrecisionAgriculture的研究,主要是集中于利用3S空间信息技术和作物生产管理决策支持技术(DSS)为基础的面向大田作物生产的精细农作技术,即基于信息和先进技术为基础的现代农田“精耕细作”技术。因此,作者认为采用“精细农业”或“精细农作”译名来表达当前实践的这一技术思想的内涵可能更为确切。诚然,当今实践的“精细农作”技术思想,应该扩展到设施园艺、集约养殖、产品加工及农业系统的精细经营管理方面,而形成为完整的“精细农业”技术体系。

“精细农业”技术是直接面向农业生产者服务的技术,这一技术体系的早期研究与实践,在发达国家始于八十年代初期从事作物栽培、土壤肥力、作物病虫草害管理的农学家在进行作物生长模拟模型、栽培管理、测土配方施肥与植保专家系统应用研究与实践中进一步揭示的农田内小区作物产量和生长环境条件的明显时空差异性,从而提出对作物栽培管理实施定位、按需变量投入,或称“处方农作”而发展起来的;在农业工程领域,自七十年代中期微电子技术迅速实用化而推动的农业机械装备的机电一体化、智能化监控技术,农田信息智能化采集与处理技术研究的发展,加上八十年代各发达国家对农业经营中必需兼顾农业生产力、资源、环境问题的广泛关切和有效利用农业投入、节约成本、提高农业利润、提高农产品市场竞争力和减少环境后果的迫切需求,为“精细农业”技术体系的形成准备了条件。海湾战争后GPS技术的民用化,使得它在许多国民经济领域的应用研究获得迅速发展,也推动了“精细农业”技术体系的广泛实践。使得近20年来,基于信息技术支持的作物科学、农艺学、土壤学、植保科学、资源环境科学和智能化农业装备与田间信息采集技术、系统优化决策支持技术等,在GPS、GIS空间信息科技支持下组装集成起来,形成和完善了一个新的精细农作技术体系和开展了试验实践。迄今支持“精细农业”示范应用的基本技术手段已逐步研究开发出来,在示范应用中预示了良好的发展前景。近五、六年来,已有数千计的研究成果,实验报告见诸于国际学术会议或学术刊物;每年都举办专题“国际精细农业学术研讨会”和有关装备技术产品展示会;在万维网上设置有多个专题网址,可以及时查询到有关研究发展信息;美、英、澳、加等国一些著名大学设立了“精细农业”研究中心,开设了有关博士、硕士研究方向及培训课程;日、韩等国近年来已加快开展研究工作,并得到了政府部门和相关企业的大力支持。国际上对这一技术体系的发展潜力及应用前景有了广泛的共识,将成为世纪之交发展农业高新技术应用研究的重要课题。“精细农作”技术思想的核心,是获取农田小区作物产量和影响作物生长的环境因素(如土壤结构、地形、植物营养、含水量、病虫草害等)实际存在的空间和时间差异性信息,分析影响小区产量差异的原因,采取技术上可行、经济上有效的调控措施,区别对待,按需实施定位调控的“处方农作”。正是信息技术革命为这一技术思想的实践,提供了先进的技术手段。

千百年来的作物生产,都是以地区或田块为基础,在区域或田块的尺度上,把耕地看作是具有作物均匀生长条件的对象进行管理,如利用统一的耕作、播种、灌溉、施肥、喷药等农艺措施,满足于获得区域、农场或田块的平均产量的认识水平,很少顾及对农田的盲目投入及过量施肥施药造成的生产成本增加和环境污染后果。传统的农业技术推广模式,也是在区域尺度上进行品种选择、土肥监测,通过地区试验积累的适于当地的栽培管理措施向农户推荐使用。实际上,即使在同一农田内,地表上、下影响作物生长条件和产量的明显时空分布差异性,包括农田内作物病、虫、草害总是先以斑块形式在小区发生,再逐步按时空变化蔓延的特性,早已为人们所认识。几世纪前,农民把土地划分为小田块来耕作经营,正是受到对作物生长环境和产量空间变异的感性知识的影响。我国农民几千年来在小块土地上经过劳动密集的投入和积累的丰富生产管理经验而形成的“传统精耕细作”技术,也可以在小块农田内达到很好的经济产量,只是没有现代科学方法的定量研究和现代工程手段的支持来形成大规模的生产力。本世纪初期,科学家就研究报告过作物产量和田间土壤特性,如N、P、K、pH、SOM含量等在田间分布具有明显的差异性。1929年,Illinois大学C.M.Linsley和F.C.Bauer发表文章劝告农户应绘制自己田区内的土壤酸度分布图和按小区需求使用石灰的建议。

之后,一直都有关于农田土壤和收获量空间变异性研究的报导。八十年代以来,关于在农田中实施土壤肥力、植保和作物生产定位管理(SiteSpecificCropManagement)的技术研究受到广泛的重视。世界著名厂商先后向市场提供了装有空间定位和产量传感器的现代谷物联合收获机,已可以在收获过程中自动采集以12-15m2为单元的小区产量与对应地理坐标位置的数据,并进一步通过模糊聚类分析软件自动生成农田内作物产量分布图。多年的试验实践表明,田区内小区平均产量的最大差异可以超过100%。由于作物生产还受到气候变异的影响,经连续多年对同一田区积累的数据表明,同一小区年际间的产量差异性也可能是十分明显的。田区内产量上述明显的时空分布差异性,显示了农田资源利用存在的巨大潜力。现代农学技术与电子信息技术的发展,为定量获取这些影响作物生长因素及最终收成的空间差异性信息,实施基于知识和现代科技的分布式调控,达到田区内资源潜力的均衡利用和获取尽可能高的经济产量成为可能。图1是精细农作技术思想的示意图。其实施过程可描述为:带定位系统和产量传感器的联合收获机每秒自动采集田间定位及对应小区平均产量数据通过计算机处理,生成作物产量分布图根据田间地形、地貌、土壤肥力、墒情等参数的空间数据分布图,作物生长发育模拟模型,投入、产出模拟模型,作物管理专家知识库等建立作物管理辅助决策支持系统,并在决策者的参与下生成作物管理处方图根据处方图采用不同方法与手段或相应的处方农业机械按小区实施目标投入和精细农作管理。由图1可以看出,这一技术思想是通过多次循环的实践,来不断改善农田资源环境,积累知识,逐步达到作物生产管理精细化的过程。由于大田作物生产受到众多时空变化因素的影响,利用生产潜力的处方措施,还需要兼顾生产力、经济性、环境后果的优化目标,因此,其技术思想并不是单纯追求技术措施的“准确”。事实上,目前应用于获取小区产量数据的空间尺度为12-15m2,获取农田土壤信息的尺度大多还只可能精细到60m左右。在实际操作上,对获取的空间信息还需要通过模糊聚类处理,生成技术上可行、经济上合理的处方图来指导处方农作,因而还谈不到“精准”的操作。而且随着技术的不断进步,特别是农田土壤、作物苗情、病虫草害信息实时快速采集技术的突破,农业处方操作也将愈益精细化。上述精细农作技术体系在许多发达国家的试验和应用表明,可以显著提高耕地的生产潜力,节约良种、化肥农药和能源投入,获得良好的经济效益,受到农户的欢迎。

“精细农作”是基于田间小区作物生长条件的空间差异性,为实现优化作物生产系统的目标而提出的。但工程支持技术的开发研究,对实现这一技术思想起着重要的作用。如:农田信息采集与处方农作的空间定位,需依靠全球卫星差分定位系统(DGPS);地理空间信息管理和数据处理,需要应用地理信息系统(GIS);未来大量地理空间数据的更新,需要遥感技术(RS)的支持;作物产量计量与小区产量图的生成需要能按秒记录收获机累计产量和对应地理坐标位置的智能型收获机械,以及计算机数据处理和产量图自动生成软件技术;田区空间变量信息的快速实时采集,需要研究基于新原理的传感技术与信号处理技术;按小区实施自动处方农作、调控目标投入需要变量处方农业机械;制定科学的农作处方需要农学知识和计算机作物管理辅助决策支持系统的支持;作为一个能协调运作的智能化系统需要有高效的信息集成以及有关信息传输、标准化技术的研究等等。

迄今“精细农业”在发达国家也不过五、六年的应用试验历史,部分支持技术手段还不十分成熟,有待不断研究完善,相关的应用基础研究还比较薄弱。“精细农业”应用实践可根据不同国家、不同地区的社会、经济条件,围绕提高生产、节本增效、保护环境的目标,采用不同的技术组装方式,逐步提高作物生产管理的科学化与精细化水平。其中,获取农田小区产量空间分布的差异性信息是实践“精细农作”的基础。有了小区产量分布图,农户既可以根据自己的经验知识,分析小区产量差异的原因,选择经济适用的对策,在现实可行条件下采取适当措施实施调控;也可以根据技术经济发展的条件,利用先进的科技手段或智能化变量处方农业机械实现生产过程的自动调控。

“精细农业”研究的革命性的意义是提出了一种经营现代农业的新技术思想并付诸于实践,发展前景已在国际上具有广泛的共识。1998.1美国副总统戈尔第一次提出要建立以1米分辩率的“数字地球”的概念,在地理信息学术界引起了广泛的反响,它为认识世界科技进步对未来人类生存方式的影响提出了全新的观念。“精细农业”的实践将在下一世纪开发“数字地球”的实践中占有十分重要的地位。我国农业仍处于传统农业向现代农业转化的历史过程中,全面实践这一新技术体系的路程还很遥远。但启动这一新技术的示范与实践研究,将有利与推动实现我国农业生产知识化与信息化进程,改变传统技术思想,追踪科技进步,有利于推动基于信息和知识的农用先进支持技术产品制造业、服务业的发展。在“精细农业”技术体系的实践中,也将可开发出一系列适用新技术产品。

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