69、农业与建筑机械的网络物理系统：现状与未来潜力

农业与建筑机械的网络物理系统：现状与未来潜力

1. 引言

过去，农业和建筑领域在特定时期经历了重大发展，这些时期被称为工业革命，每次工业革命都基于不同的发明或技术。自第三次工业革命以来，传感器和电子控制执行器的数量和质量大幅提升，新的连接技术实现了数据的快速传输，计算能力的增强也使得数据处理更加高效和复杂。这些因素共同促成了网络物理系统（CPS）的出现，它在网络实体和物理世界之间建立了紧密的联系。CPS能够提高机器人和自动化支持在工作任务中的应用，并且在未来发展中具有巨大潜力，在农业和建筑这两个移动机械领域，CPS将引领第四次工业革命，带来更高的运营效率、更好的安全性和更低的环境影响。

2. 挑战

• 农业机械面临的挑战 ：
  • 全球人口增长，对粮食的需求增加，但可耕地有限，因此农业需要提高产量并降低运营成本。过去几十年，农业机械的规模和速度不断提升，但高容量机器在处理具有不一致特性的田地或牲畜时，无法实现可持续作业。
  • 田地内部存在差异，如坡度、土壤性质和供水情况不同，因此需要精确适应这些局部变化的条件。精准农业（PA）应运而生，它基于CPS，通过传感器记录土壤、作物、牲畜、农业机械和环境的状态，将数据存储在数据库中，经过算法处理后，执行器根据获得的信息调整农业机械。
  • 虽然PA技术和系统已经在市场上存在，但整个网络物理农场管理系统的实际效率还有待证明，农民面临数据过多但不知如何应用的问题，因此对CPS的研究需求不断增加，特别是在数据融合以及新技术的开发和互联方面。
• 建筑机械面临