几种物理技术在农业中的应用及展望(2)

2.1.2 农作物长势监测方法

农作物长势监测主要包括实时监测和过程监测。实时监测是利用实时NDVI图像来进行表现，通过与去年或者是多年的平均值与某一年进行对比来反映作物的生长。过程监测主要是监测作物生长的过程，通过持续nDVI图像来构建作物的生长过程。这个过程是随着时间变化来监测的，在生产期内监测人员通过卫星的绿度值来判断作物的展示。卫星可以准确无误的记录错误的一些数量值，监测人员可以通过这些数值构建时间变化曲线和与历年的进行比较，比如高产年低产年等。通过这些图像，监测人员可以对作物的生产情况和产量进行评估[2]。

2.2 未来前景与发展

主要有以下几个方面：（1）未来的卫星将具有更好的空间和光谱分辨率。发射更多的卫星也将提高时间分辨率；（2）遥感数据交付给客户的时间将会改善。我们有一天会有实时的卫星遥感系统；（3）大学研究将更多地关注土壤和作物变化的诱因，以判断变化。也会更加重视从大学到商业农业企业的技术转移；（4）决策支持系统将成为将收集的空间数据转化为农民及详细管理建议的主要环节。决策支持系统将为农民增加遥感数据的最大价值；（5）精准农业遥感的未来将取决于最终用户农民的需求。现在，农业用遥感仍处于商业发展的早期阶段，农业生产者的经济利益尚未得到证实；（6）遥感数据和与精准农业相关的其他系统的成本将下降到符合收益。随着越来越多的农业信息技术公司进入市场，未来可能会发生这种情况。

3 力学

3.1 力学方面的应用

传统农业生产中涉及的农具多种多样、纷繁复杂，文章仅选取5种加以介绍，为了增加行文的科学性，分别命名如下：（1）可拆卸式复杂曲线割麦专用镰刀；（2）基于杠杆原理的自锁式麦捆装车技术；（3）基于涡流效应的除尘去杂质簸箕；（4）自适应01 开关控制下的活塞式风箱；（5）循环冲击载荷下的?头抗疲劳连接技术。

3.1.1 可拆卸式复杂曲线割麦专用镰刀

可拆卸式复杂曲线割麦专用镰刀，因其形似胳膊肘，俗称“肘肘”，是小麦收割过程中使用的专用镰刀，在小麦收割过程中，镰刀面临着麦秆干硬、收割强度大、使用时间集中等苛刻服役环境，这些不利因素对镰刀刀刃的硬度提出了严苛要求，限于传统加工水平及经济条件，一般采用含碳量较高的硬脆钢制造刀片。即使如此，割麦过程中刀刃磨损依然很快（一般4 ~ 5个小时即需要打磨刃片），整体服役寿命一般仅为1 ~ 2季。若刀片和刀把为一体化连接，频繁淘汰刀片的同时也会淘汰掉服役状态良好的刀把，显然会造成极大浪费。因此，可拆卸式的构型可以兼顾经济性及生产效率。

刀把设计为曲线主要原因有两点：提高刀把末端的施力点以缓解疲劳。传统农业生产中，要求收割的麦秆越长越好，换言之，留在地里的麦茬越短越好。前者是因为麦秆可以作为牲口的饲料，后者则是为接下来播种玉米提供便利。在这种情况下，割麦时要求刀刃越低越好。显然，对直线刀把而言，割麦人就需要最大限度地弯腿弯腰，在夏季烈日暴晒的环境下，极易疲劳。显然，刀把设计为曲线时，可显著提高刀把末端施力点，使割麦人腿部较为舒展，从而有利于缓解割麦人的疲劳。割麦过程中，采用可拆卸式复杂曲线专用镰刀，既兼顾了经济性与高效性，又有利于缓解割麦人的疲劳并保证其在长时间重复割麦动作中的安全。

3.1.2 基于杠杆原理的自锁式麦捆装车技术

小麦收割完毕后，需要把麦捆运送到打麦场，然后经过“碾场”“扬场”、晾晒等一系列工序，才能颗粒归仓。运输过程就需要用到架子车，堆积起来的麦捆需要用绳索绑紧方能运输，那么，麦捆“头对头”的装车方式（两排麦捆以麦穗朝里、麦茬朝外的方式码放堆积），怎么才能方便可靠地实现绑紧呢？一般情况下，假设一个65 kg级普通成年男子双臂最大可以提供40 kg的拉力，那就意味着如果直接用双手拽紧绳索，所提供的绑紧力必然小于40 kg，这在实际运输中远远不够，尤其在山路崎岖、架子车颠簸十分严重的情况下。因此必须开发一种绑紧力足够大，同时操作又足够简单的绑紧方法。

实践中，农民采用的装车方法十分简单，在车顶通过三角形木套形成一个滑动定滑轮；在绳索的一端，套上一尖端为楔形的木棒，将尖端插入麦捆，沿虚线箭头方向从另一端向下压木棒，即可将绳索拉紧。根据杠杆原理，可以产生远大于成年男子臂力的拉紧力。绳索拉紧后，将木棒顺势插入麦捆内部，自然形成一个自锁机构，且绑紧力越大，自锁效应越强。另一方面，不论是装车时木棒插入麦捆，还是卸车时木棒拔出麦捆，均只需克服较低的摩擦力，操作十分简单。

文章来源：《力学季刊》 网址: http://www.lxjkzz.cn/qikandaodu/2021/0412/474.html