農業模塊化發展精品(七篇)

序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇農業模塊化發展范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。

篇(1)

關鍵詞：涉農供應鏈；模塊化；經濟效益

一、研究背景

供應鏈管理源于物流體系，始于20世紀90年代的國外。歷史發展到今天，大量實證研究表明，供應鏈等物流體系的完善，不僅可以極大地降低成本，擴大社會生產的規模，提高生產的效率，從而增加生產者的利潤，而且可以滿足消費者快節奏的消費習慣，縮小生產和消費的“時間差距”。如今，國內外學者對供應鏈的研究多集中在高新技術產業，對涉農供應鏈的研究并非主流。但是，從雙匯、蒙牛等農業龍頭企業的供應鏈實踐帶來巨大的經濟效益和社會效益來看，建立涉農供應鏈是未來的趨勢，對涉農供應鏈的理論研究具有前瞻性。

基于我國特殊的國情而言，一方面人口眾多，雖然非農產業發展迅速，但是農業仍舊占據基礎性地位，而且短時期內不會動搖；另一方面，現代科技創新尤其是農業高新技術的引用推動了農業管理機制的重組，提高了涉農供應鏈的穩定性，從而縮短了涉農供應鏈理論研究到實際應用的時間差距。

農業生產的一系列物流鏈大致可以分為農業生產物流、農業供應物流和農業銷售物流三個環節，涉農供應鏈也就是對農業供應物流的整合、提升。涉農供應鏈模塊化就是從簡化的角度將涉農供應鏈簡化為價值模塊和聯系規則。通過模塊化分工與專業化經營，從而降低生產成本和交易費用，擴大生產量，實現更為顯著地規模效應，進而形成超越其他企業的核心競爭力。眾所周知，模塊化供應鏈在鋼鐵、汽車制造、化工等產業應用較為廣泛，而涉農供應鏈模塊化的理論研究和實踐運用都相對匱乏。本文將價值模塊和聯系原則引入涉農供應鏈的構建過程，通過涉農供應鏈有關環節的技術集成，增強農業與工業的聯系，擴大農業和涉農工業的經濟效益，從而促進社會各階層的和諧發展，推動我國經濟水平的全面提升。

二、模塊化視角下的涉農供應鏈構建

涉農供應鏈的雛形是農產品或涉農服務提供給最終消費者的過程，并且最初階段這個過程是零散且無序的，僅僅與采購、供應有關聯?，F在已然發展到由涉農核心企業，通過對信息流、物流、資金流的控制而形成的一個結構齊全、功能龐大的網絡鏈，涉農產品通過該網絡鏈傳送到消費者手中。根據企業在涉農供應鏈上的不同優勢地位，可以將涉農供應鏈的主要環節大致劃分為以生產組織、加工制造、銷售中介為核心的3種技術集成的模塊。本文的模塊化涉農供應鏈建立在這3種技術集成模塊的基礎上，形成產業性的核心競爭力，增強其規模經濟效應。技術集成后的模塊化涉農供應鏈，如下圖所示：

根據最初產生于制造業體系中的模塊化思想，分散的農業品生產以外包、專業化經營等方式，以發達國家或地區的“農園”為雛形，建立以市場為導向的專業化生產基地；涉農的加工制造物流模塊，可以通過企業的縱向一體化建立一個個價值單元，再組合成一個極具規模效益和核心競爭力的模塊；銷售中介物流模塊的形成，需要廣泛的信息流、資金流，在此階段需要大量協調型人才，但是此模塊的建立可以降低生產者和消費者交易成本、減少社會福利的損失。

三、模塊化視角下涉農供應鏈的經濟效益分析

不同涉農企業在涉農供應鏈網絡體系中會發生交叉和重疊，但是不同企業由于各種主觀或客觀條件的差異，具有不同的已然形成或潛在的競爭優勢。涉農供應鏈模塊化理論，可以使涉農企業結合外部市場需求、技術創新、競爭環境、政策環境等因素，明確地選擇適合自身發展的模塊，進而形成該企業的核心競爭力，降低企業的總成本，增加企業的附加值。具體來說，涉農供應鏈的模塊化可以通過以下3條途經增加核心企業的收益。

（一）降低企業成本，提高企業利潤

通過供應鏈的模塊化可以降低企業成本，最主要的是庫存成本。物流只是產品或生產資料在不同市場環境的轉移，并沒有實現價值的增值，“零庫存”是企業所追求的目標，所以說這個階段越短越好。通過涉農供應鏈的模塊化可以大大提高這個過程的效率，從而縮短庫存時間，節省庫存成本，提高企業利潤。

（二）滿足消費者快節奏、多樣化、高品質的需求，增強企業競爭力

在市場激烈競爭的時代，“消費者是上帝。”這句話得到了充分的詮釋。一方面，生產者提供差異化的農產品和服務，消費者可供選擇的農產品范圍擴大了，互聯網的盛行加劇了這種趨勢，同時，人民社會生活水平的提高，賦予消費者選擇高質量產品的權利；另一方面，現代化的生活節奏刺激著農業生產效率的提高，涉農供應鏈體系的改善。模塊化涉農供應鏈應運而生，通過核心企業模塊化地構建，提高農產品的生產效率，增加農業品的差異性，縮短農產品到達消費者手中所經歷的時間，從而滿足消費者快節奏、多樣化的需求。

（三）縮短農產品的循環周期，降低企業沉沒成本

涉農供應鏈的模塊化，通過提高生產效率、節約流通時間等方式，縮短了產品的生產周期。馬克思說過，產品的循環周期即商品資本轉化為貨幣資本的時間，是商品價值實現的周期。在充滿競爭的今天，時間就是企業的生命，從某種意義上來說，企業的競爭實際上是時間的競爭。對于同質產品而言，它的循環周期越短，企業可以節省客戶的時間，滿足客戶的需要，同時可以節約自身的時間，拿這部分時間進行其他的業務，避免了不必要的沉沒成本。

參考文獻：

[1]張晟義.涉農供應鏈管理理論體系構建――國家級農業產業化重點龍頭企業的供應鏈實踐[D].博士學位論文，西南財經大學，2010.

篇(2)

【關鍵詞】農學 課程 教學 實踐 模塊化

隨著我國教育體制改革的不斷深入，如何推進職業教育的改革與發展，培養適合市場需求的高素質勞動者和實用型技術人才，已成為當前職業學校面臨的主要問題。在傳統教學中，農學專業專業課程的教學側重理論知識的講述，忽略了學生的實踐動手能力，在學習過程中，學生始終處于被動的學習中。在實踐課教學中形式比較單一，大多以“參觀法”為主，無論是在實驗室，還是在田間，都是由老師精心選擇有典型性有代表性的地方去參觀，但由于時間、場地有限、還有人多、經費等條件限制，多數情況下都是走馬觀花。這種“參觀法”實習造成學生對專業知識實踐動手能力缺乏，從而使學生在獨立分析問題和理論應該實踐能力沒有得到煅煉，影響了學生將來從事相關領域工作的專業能力和科研能力，也不利于現代社會和經濟發展所需要的智能型人才的培養。

一、模塊化教學法概述

模塊化教學是以現場教學為主，以技能培訓為核心的一種教學模式，不但重視知識的傳授、更重視知識的應用，要求教師要精選教學任務，提前做好準備，介紹內容要講究藝術性，評估時尊重學生成果。但教師本身知識水平的高低、實踐能力的強弱、工作量的大小是決定模塊化教學成功的關鍵。

二、模塊化教學法在中職農學教學中的應用

模塊化教學法是以專業工種為模塊，把農學專業專業理論和操作技能有機地、系統地結合在一起進行一體化教學，它在理論學習和操作技能訓練之間找到了最佳的切入點，注重教學內容的實用性。通過模塊教學方法的實施，可以強化學生的技能訓練，促進學生動手能力的提高。它有講有學，循序漸進，邊學邊練，彌補了過去講練分離的不足，收到事半功倍的效果。

運用模塊化教學法最重要的是模塊的設計，模塊化教學要遵循實用性原則、系統性原則、可持續發展原則，合理設置模塊。在充分理解技能培養目標的前提下，把密切相關的理論和實際操作知識有機地結合起來，制作成某一工種的教學模塊。每一專業由若干個大模塊組成，每個大模塊又由若干個小模塊組成，而每個小模塊又由若干個學習單元或課題組成，從而使農學專業課的教學形成一個“積木組合”式的教學模式。比如農學專業，將農作物種、管、收分為幾個模塊，如整地是一個模塊，播種是一個模塊，田間管理是一個模塊，作物收獲又是一個模塊，每一個模塊讓學生親自操作，知識來源于親身經歷與感悟體驗，增加學生的學習興趣，在實踐中學到了知識，培養了能力。

在實行模塊化教學時，重視模塊與模塊之間形成一定的梯度。在教學內容上指導學生解決某一領域的具體問題的理論和方法，在教學過程中，強化學生融會貫通、觸類旁通的意識，在實踐環節上與行業需要，行業標準緊密結合，培養適合市場需求的高素質勞動者和實用型技術人才。

模塊化教學的具體程序是：①劃分小組。劃分原則一般采用互補方式，實現所謂“教學相長”，取長補短，相互借鑒。②確定內容。找準教學的切入點，從任務中引出教學目標。③布置任務。確定要完成的任務后，教師要向學生具體詳細地講清任務，激發興趣，讓學生快樂去完成任務。④學生實施。學生在親切友好、和諧平等的氣氛中進行知識、技能的意義構建。⑤評價結果。學生完成任務之后，教師要展示其作品，進行討論、總結、評比，使教學內容得到進一步的強化。

三、模塊教學的優點

1、突出了職業教育的特點。模塊教學法突出了技能訓練是職業技術教育的核心，是培養學生職業技能的重要環節。教師依據就業市場對人才要求，確立以市場為導向的課程教學指導思想，使理論教學與創業實踐有機融合，注重培養學生分析問題和解決問題的能力，發揮學生的個性和特長，培養創新精神和創業能力，最終達到相關崗位群的要求，使學生今后能獨立解決工作中的問題，面對工作中的任務和困難。模塊化教學法凸顯了職業技術教育的特點、辦學指導思想和辦學水平。

2、提高了學生的能動性。模塊教學法發揮了學生的主體作用，教師的教學活動完全服務于學生的主體地位，克服了傳統教學方法中只注重教師講授，學生聽課，單項信息傳遞的教學方法。模塊化教學法教師和學生之間的活動是互動的，它把學生作為教學的中心，在逐步熟悉、掌握相關操作程序和工作任務的同時學會“學習”，注重激發學生的自主需求和學習動機，主動控制和調整學習過程，提高了學生的能動性。

3、增強了課程的實用性。模塊教學法的特點是：學習是為了就業，為了崗位需求，為了將所學知識和技能直接引入就業崗位，滿足未來職業技術要求。模塊教學法使學生具備必要理論知識和化基礎，熟練掌握了主干技術，側重實際應用和相關知識的綜合運用、培養了學生的表達能力、與人溝通、合作共事的能力。

四、結束語

模塊化教學能促進教師因材施教，有的放矢，注重實效，不追求形式。特別是教師在教學中能夠很好的把握好每堂課，由過去的“一潭死水”變成一個活躍的課堂，發揮了教師的主導作用，同時也落實了學生的主體地位。通過教學實踐的實施，學生能夠在教師引導下主動學習，并能發現問題、獨立去解決問題，在到實踐中去提高自己。通過一系列有效的手段，學生能夠真正體會到學習的樂趣，同時教師也從過去的教學模式中解放出來。

參考文獻：

篇(3)

在經濟學理論界，產業升級是經濟學研究的重點領域和熱點問題之一。然而，各學者基于不同的理論對產業升級問題進行研究，各說其是，產業升級內涵也未形成統一認識。早期的產業升級研究基于發展經濟理論，如劉易斯的二元結構理論、羅丹的大推動理論以及赫希曼的不平衡增長理論等，是對一些發達國家產業升級事實的規律總結，并以此對發展中國家的產業升級提出指導建議。20世紀80年代以后，隨著全球價值鏈理論的提出，在價值鏈框架下研究產業升級受到重視。國內學者陳羽和鄺國良將這兩種研究思路分別稱為結構思路和價值鏈思路。隨著模塊化理論的興起，一些學者基于模塊化理論對產業升級進行研究，本文將其研究稱之為模塊化思路。鑒于此，本文從基于發展經濟理論的結構思路、基于價值鏈理論的價值鏈思路及基于模塊化理論的模塊化思路對以往研究文獻進行綜述。

本文剩余部分行文如下：第二部分基于縱向和橫向產業分類對產業升級的內涵做出清晰的界定，并將產業升級的類型分為單個產業升級和產業結構升級。第三部分將基于發展經濟理論，從早期的理論研究及后續的實證研究兩個方面對產業升級文獻進行綜述。第四部分是基于價值鏈理論，從促進論和被俘獲論兩大觀點對產業升級研究文獻綜述。第五部分是基于模塊化理論對文獻進行梳理。第六部分綜合評述已有研究，并對未來研究進行展望。

1 產業升級的內涵

在界定產業升級內涵之前，應首先明確產業概念。產業來源于社會大分工，三次社會大分工形成了農業、手工業和商業，產業是分工與專業化的產物。楊公仆指出產業是分工基礎上形成的、使用相同原材料、相同工藝技術或生產相同產品的企業的集合。史東輝也認為產業既是社會分工深化的產物，也是資源優化配置的結果。產業是生產具有高度替代性或同類產品或服務的企業群。根據不同的目的，產生了不同的產業分類，大體可分為縱向和橫向兩種產業分類方法，如下圖1所示。

1.1 縱向產業分類

縱向產業以加工對象的特點或最終產品的用途為基準，其中三次產業分類是縱向產業分類的代表，是一種被普遍接受的粗線條產業分類，分別指代廣義的農業、工業和服務業。經濟學界普遍接受費希爾和克拉克在20世紀30年代創立了三次產業分類方法。在三次產業分類的基礎上，發展出的產業分類還有四次產業分類法、標準產業分類法、兩大部類分類法及霍夫曼分類法等。這些分類方法的優點是使人們對國家經濟認識更全面，也為政府制定產業政策提供了操作簡便的工具。其缺點是過于籠統，難以分析產業內部變化所產生的影響。隨著研究的不斷深入，產業分類有不斷細化的趨勢。如張其仔基于產品空間理論和方法，依據產品特性和產品之間的關系對產業進行了重新分類。

1.2 橫向產業分類

橫向產業分類方法來源于以Gereffi為代表的全球價值鏈理論，基于生產要素的特點對產業進行劃分。在知識經濟時代，企業生產的模塊化發展打開了企業生產的黑箱，使原先一體化的組織向模塊化組織演化。企業可分解的三類組織為：生產產品的前期規劃、設計、研究等以智力勞動為主的組織;生產產品的以體力勞動為主，智力勞動為輔的組織;商品集成、銷售策劃、渠道管理等市場活動以及專業服務的以腦力勞動為主的組織。并在此基礎上提出了橫向產業分類方法，認為產業可分為研發產業、制造產業和營銷產業。其優點是以要素的特點，突破了產品產業分類的局限，適應模塊化產業發展的要求;其局限是要素特性的界限模糊，難以界定，且數據難以獲取。

1.3 產業升級內涵的界定

產業升級是產業經濟學中的基礎概念，但其內涵至今未有統一的認識。產業升級的內涵為產業由低技術、低附加值向高技術、高附加值轉變。韓紅麗和劉曉君基于經濟學和管理學兩個視角，對產業升級的內涵進行了微觀、中觀和宏觀三個方面總結和歸納。從產業升級的主體出發，本文認為產業升級包含兩個方面，一方面是單個產業的升級，這表現為產業內企業的產品質量的提高和產品種類的增加，產品附加值提高，從而提高產業中企業的獲利能力。從產品類型出發，產業升級是由勞動密集型產品產業轉向技術與知識密集型產品，主要表現為單個產業的升級。

另一方面是整個國民經濟產業結構的優化升級，也可以稱作產業轉型。產業結構是指國民經濟中各產業之間的相互關系及比重。具體表現可以為產業由第一產業為主導轉變為由第二產業為主導，進而由第三產業為主導的過程。也可以表現為產業由低生產率向高生產率轉變的過程，比如各國的工業化進程即是由低生產率的農業部門轉向高生產率的工業部門，這是產業結構升級的代表?？v向產業分類下的產業升級表現為產業結構的升級，表現為主導產業的更替，由高消耗、低附加值和低技術的主導產業轉向低消耗、高附加值和高技術的主導產業。如上圖1所示，假定在縱向產業分類的情況下，產業1代表經濟體的主導產業，隨著經濟的發展，產業2成為了經濟體的主導產業，則產業1產業2就實現了產業的結構升級(產業2相對產業1具有更高附加值和技術，且消耗低)。

單個產業升級和產業結構升級是一組既有區別又有聯系的概念。產業結構升級以單個產業升級為基礎，單個產業升級是量變的過程，產業結構升級是質的飛躍。在國民經濟中，產業與產業之間相互聯系，互相支撐。單個產業升級是以整個國民經濟的產業結構為背景，脫離國民經濟產業結構的單個產業升級不具有可持續性。而單個產業升級后，也改變了國民經濟中產業之間的相互關系，積累到一定的程度，整個產業結構也會實現升級?？傊?，單個產業升級的結果是產業結構升級，而產業結構升級又會進一步促進單個產業升級，兩者緊密相關。

鑒于產業結構升級和單個產業升級的緊密聯系，在現實中無法分開。本文涉及的產業升級的概念為產業由低技術、低附加值、高消耗向高技術、高附加值和低消耗轉變，其類型既包含產業結構升級，也包括單個產業升級。

2 基于發展經濟理論的產業升級研究

2.1 早期理論研究

早期的產業升級研究與經濟增長研究聯系緊密，提出的產業升級理論分散在發展經濟學理論中，研究多限于輔以數據的理論的分析。我國學者早期的產業升級研究大多是對國外研究理論的引入，并以此研究中國產業結構的優化升級，提出產業結構升級的必要性及可能的影響因素，如技術進步、政府政策支持等。

日本學者赤松要在1935年總結日本紡織業發展的歷史，依據產品生命周期理論，提出了雁行產業升級理論。赤松要研究了日本和亞洲發展中國家的產業升級經驗，提出了區域經濟雁陣產業升級模式，大致分為七個階段。吳崇伯認為東盟國家(不含文萊)產業調整的重點是產業結構的升級換代，指出產業升級是淘汰勞動密集型產業，轉向技術與知識密集型產業。金碚指出進入90年代以來中國產業升級進入新的階段，并強調政府在產業升級中的作用。石萬鵬以紡織業為例，分析了產業結構調整的重要性。鄭新立指出通過調整投資結構促進產業升級。西蒙庫茲涅茨在三次產業分類的框架下，搜集20多個國家的數據，分析了產業升級對經濟增長的影響，指出農業部門的產值與勞動力比重呈現下降趨勢，工業部門中該比重呈現先上升后緩慢下降趨勢，而服務業部門中該比重呈現先緩慢上升后迅速上升的趨勢。錢納里利用比較分析法，通過27個變量全面描述了發展中國家經濟增長中產業結構的變化，研究了產業升級過程。

2.2 后續實證檢驗研究

進入產業升級研究的第二階段，學者們的研究由理論闡述為主轉向實證研究為主，更注重對理論研究的檢驗。什么因素影響產業升級?如何實現產業升級?產業升級如何衡量?對這些問題的回答構成了這個階段研究的主要內容。

2.2.1 產業升級的影響因素

產業升級的因素可以分為兩類：推動因素和拉動因素。推動因素是從產業內部出發，技術創新和制度創新等是產業升級的重要因素;拉動因素分析是從產業外部出發，消費者的多樣化需求等是拉動產業升級的重要因素。推動因素是產業升級的內因，拉動因素是產業升級的外因。兩者相互作用，共同影響產業升級。

Arthur認為技術創新誘使規模報酬遞增，在產業升級過程中具有重要作用。Antonelli指出本地要素市場的不均衡引致技術創新，要素價格的改變會影響技術創新的速率和方向，進而影響經濟產業結構。陳敦賢認為產業升級的核心因素是知識創新和技術進步，其動力也主要來自于知識創新和技術進步所形成的比較生產率差異。劉芳和倪浩運用層次分析法，指出技術創新是產業升級的關鍵因素，并認為政府在推動技術創新的過程中大有可為。孫軍從需求因素出發，認為后發國家的需求層次空間和政府的政策因素對產業升級有至關重要的作用。姜澤華和白艷指出社會總需求、科技進步、制度安排和資源稟賦是影響產業升級的因素。梁樹廣認為影響產業升級的因素有人力資本、社會需求、外商直接投資、產業政策、固定資產投資、城市化和基礎設施，對因素的作用機理做出了分析，并利用我國省級面板數據實證研究了各因素的影響。得到了各因素對產業升級在國家層面和區域層面具有不同的影響。

2.2.2 產業升級的動力與路徑

產業的升級的動力可分為兩類：市場推動和政府推動。第一類是基于比較優勢理論，主要依靠市場動力機制進行產業升級。比較優勢理論認為產業升級應充分發揮現有的比較優勢，實現產業的梯度升級。林毅夫認為一國的經濟發展應與固有的資本和勞動稟賦結構相符，必須遵循經濟體的比較優勢，通過長時間的積累和產業結構的不斷升級實現經濟的可持續發展。扭曲經比較優勢的經濟體的企業不具備自生能力，經濟發展也必將難以為繼。張其仔也認為一個國家的產業升級路徑必須遵循比較優勢。指出中國的出口之謎是表現為對比較優勢的更好利用，而不是扭曲。蔡昉等人也認為我國遵循比較優勢的產業升級路徑，可以實現經濟的可持續發展。作者觀察到中國經濟體具有的地區經濟差異，把熊彼特的創造性毀滅理論與雁行理論相結合，提出了中國既可以維持勞動密集型產業的比較優勢，又可以在信息技術等技術密集型產業取得競爭力。通過沿海地區的產業升級和中西部地區的產業承接，可實現中國內部的產業雁行轉移，從而實現經濟的可持續發展。張其仔在蔡昉等人的思路下，基于能力比較優勢理論，也得出了中國實現雁陣式產業升級，并指出中國雁陣式產業升級可能面臨比較優勢斷檔的風險。李天舒分析了東北地區工業的比較優勢及面臨的問題，認為實現地區產業升級必須依靠地區的比較優勢，并為進一步提升比較優勢提出了建議。第二類是政府扶植主導產業，以政府為主要推動力，推動產業升級。與比較優勢理論不同，這類觀點源于李斯特、漢密爾頓等人的保護幼稚產業理論，通過進口替代，實現產業升級，最終實現后發國家的經濟趕超。我國學者洪銀興就指出，單純遵循比較優勢的經濟發展可能會使經濟體陷入比較優勢陷阱，產業發展應將比較優勢轉化為競爭優勢。政府發展主導產業的經濟學基礎是由政府推動建立的產業園區可帶來的產業集聚效應，從而帶來產業的競爭優勢。梁琦指出，規模經濟和不完全競爭可以產生集聚效應，可以促使地方經濟不必遵循比較優勢。梁琦和詹亦君以長三角制造產業為例，利用長三角內16個城市1998-2003共六年相關數據計算表明：地方專業化能使勞動密集型產業向資本密集型產業轉化，從而推動產業技術進步。卜慶軍和章莉莉選取全國具有產業集群現象的省市作為研究對象，實證得出了產業集聚對產業升級具有正向的作用。

2.2.3 產業升級的測定及方法

通過找到適當的指標與方法，對產業升級進行衡量和測定。整理已查閱文獻發現，衡量產業升級的指標大致包括：非農產業的比重、產業結構層次系數、第二產業與第三產業比重、霍夫曼比例指標、基礎產業超前系數、工業加工程度指標、Moore結構變動指數、K結構變動指數化、高新技術產業比重、全要素生產率指標等。學者對產業升級的實證研究一般通過類似指標來評價產業升級。李晶將中間產品的實際國產化率作為衡量產業升級的簡單指標。蔡昉等人利用全要素生產率來度量中國雁陣式產業升級。在測定方法方面，蔡德發和傅彬瑤以黑龍江省為例，依據產業升級的多目標性和評價信息灰色性的特點，采用多層次灰色評價法，對產業升級定量和定性評價。姚志毅和張亞斌利用因子分析法，構建了產業升級指標體系，對中國產業升級進行了整理與省域兩個層次的評價。一些學者采用動態測度方法，以Moore值和產業結構年均變動值衡量產業升級速率，以產業結構超前系數衡量產業升級的方向。

3 基于價值鏈理論的產業升級研究

20世紀80年代以來，全球化知識與信息經濟的形成，由于產業中不同要素的特性是不同的，產業突破了國家邊界和產品邊界，以生產產品的要素為界限。不同要素形成不同的價值，最終在產品的生產過程中形成了價值鏈條。價值鏈最早是由美國經濟學家波特在《競爭優勢》一書中提出的，波特研究的領域是企業內部價值鏈。

隨后，國外越來越多的經濟學家將價值鏈理論應用到全球不同的企業中，研究企業與企業之間的關系，認為不同的企業在價值鏈條中從事不同的生產活動。其中代表人物為Gary Gereffi，以亞洲服裝產業為例，以全球商品鏈視角在產業層面研究了國際貿易網絡，指出后進國家在國際貿易中的組織學習效應，可以實現產業升級，其路徑是從委托組裝(OEA)到委托制造(OEM)和自主品牌生產(OBM)。他在文中同時指出在形成全球化的經濟網絡中有兩種不同類型的價值鏈：生產者驅動型(為資本和技術密集型產業，如汽車、航空、計算機、半導體和重機械等)和購買者驅動型(具有大量的零售商、品牌制造和銷售商在鏈條中起著重要作用，如服裝、玩具等)。在Gereffi的基礎上，Humphrey and Schmitz提出了產業升級的四種方式：工藝升級(Process Upgrading)、產品升級(Product Upgrading)、功能升級(Functional Upgrading)和跨鏈條升級(Inter-sector Upgrading)。前三種方式是鏈條內產業升級，最后的方式是鏈條間產業升級。上述代表性的研究形成了價值鏈產業升級研究思路的基礎。依據現有的文獻，對價值鏈產業思路產業升級研究主要形成兩種觀點。一種觀點認為，后進國家嵌入全球價值鏈，可以獲得全球要素分工的好處，是產業升級促進論;另一種觀點則認為，后進國家被俘獲在全球價值鏈的低端，無法實現產業的持續升級，是產業升級被俘獲論。

3.1 產業升級促進論

第一種觀點認為后進國家嵌入全球價值鏈，產業集群中的企業可以不斷從全球價值鏈中進行學習，新技術的不斷引入、技術的外溢和企業市場化運作方式的掌握，有利于本土產業實現升級。Gary Gereffi通過對亞洲服裝產業的分析，認為進入全球商品鏈的后進國家的制造商首先在生產方面有很好的升級前景，然后會進入附加值更高的研發、設計及營銷等環節，實現由OEA到OBM 的產業升級。在影響全球價值鏈要素配置的因素中，市場規模也是重要的因素。隨著新興市場經濟體的需求規模不斷擴大，跨國公司也將更多的創新置于新興市場經濟體，一些學者將這一變化稱之為逆向創新。這為后進國家提升至全球價值鏈高端提供了好的發展機遇。金京等人也指出中國改革開放以來取得的經濟成就主要歸功于中國加入全球要素分工，實現了產業的升級。中國未來的發展更是要進一步融入全球價值鏈，不斷提升中國企業整合全球要素進行創新和經營的能力，實現產業的進一步發展和升級。

3.2 產業升級被俘獲論

一些學者認為后進國家嵌入全球價值鏈，并不能使其產業實現自動傳導式的產業升級，相反，會被發達國家所俘虜，被鎖定在價值鏈的低端。全球價值鏈主導企業一方面幫助后進國家企業實現附加值較低的工藝升級和產品升級，另一方面，一旦后進國家企業從事附加值更高的功能升級和鏈條升級，就將對其進行壓榨和遏制。Martin Bell認為Gereffi所描述的升級路徑是仁慈的階梯。Schmitz研究發現全球價值鏈的類型包括：市場型、均衡網絡型、俘獲型和嚴格等級型，本地產業在不同的價值鏈中的升級難度不同。一方面會促進發展中國家相關產業的制造能力的提升，另一方面抑制了其技術創新的動力。同時產業上游的控制者形成壟斷勢力也是本地產業升級的一大障礙。Kaplinsky and Morris指出由低端嵌入全球價值鏈是一種貧困化增長路徑，產業產出水平增加而單位收益下降。Humphrey表明發展中國家在購買者驅動的全球價值鏈中的產業升級易被鎖定在價值鏈低端，其升級的路徑也是受限的和脆弱的。劉志彪和張杰認為中國融入被俘獲價值鏈弱化了中國發展的主動性，主要表現在：第一，中國裝備工業賴以生存和發展的國內產業和循環體系發生裂縫，其研發、生產和銷售體系全面萎縮;第二，中國制造業加入GVC表現出兩頭在外的特點;第三，中國制造業的外向發展模式抑制了發展現代服務的可能性空間;最后，抑制了中國發展現代化產業體系的可能性。張少軍和劉志彪利用1998-2009年中國制造業的面板數據，揭示了中國國際貿易增長對內資企業產業升級產生了抑制效應。孫喜以中國車用柴油機工業發展為研究對象，認為我國加入全球價值鏈只能處于產業演進和國際分工體系的被動位置，國際專業咨詢機構、關鍵零部件供應商和國際環境規制的三方擠壓使得中國企業形成了長期的技術依賴，從而使中國企業喪失了自身的產品研發能力。

4 基于模塊化理論的產業升級研究

隨著信息知識時代的到來，模塊化理論研究興起。青木昌彥等人更是把新產業結構的本質稱之為模塊化。產品的多樣性和復雜性是產業模塊化的前提。產業模塊化能有效提高產業的靈活性，因而能有效實現產品的個性化定制和縮短產品研發時間，進而促進產業升級。這里的靈活性是指模塊化使企業的產品設計能更快地適應市場變化，企業的產品更多樣化，形成產品簇群。

4.1 與供應鏈理論相結合的產業升級研究

一些學者將模塊化理論與產業供應鏈理論相結合，通過研究產品的績效與模塊化的關系解釋產業升級現象。Antonio and Richard將產品模塊化因素加入到SCPC(供應鏈-產品共同發展)模型中，提出產品模塊化有利于提高制造業的生產能力、靈活性和售后服務，從而提高產品績效，促進產業升級。并以香港制造業為例，利用結構方程模型驗證了理論假設。Voordijk等人認為產業模塊可以從產品模塊化、過程模塊化和供應鏈模塊化三個層次進行分析。并以建筑產業為案例驗證了模塊化理論分析產業演化問題的有效性。Liao等人基于技術吸收能力視角，研究了模塊化制造和一體化制造對產品績效的影響，提出兩者都能提高產品績效，但模塊化制造對提高產品績效(PM)更有效。Ethirag在模塊化產業中，不管是瓶頸模塊企業還是非瓶頸模塊企業，都有強烈的動機進行研發設計投入，解決產品的問題，提高產品的績效，促進產業升級。

4.2 與產業組織理論相結合的產業升級研究

另一些學者通過分析模塊化對產業結構、行為及績效的影響，研究產業升級。柯穎和王述英從產業組織角度，理論分析了模塊化對產業的結構、行為和績效的影響，指出模塊化的生產網絡是一種與傳統產業組織明顯相異的新興產業組織形態，具有優化產業組織的作用。葉洪濤通過模塊化理論分析和國際成功經驗的剖析，認為在全球化背景下，我國產業可以通過模塊承接后的干中學和自主創新，具體通過產業核心資源調整、模塊企業的創建、自主創新能力的培養和生產的發展等途徑實現產業升級。梁軍基于產業模塊化為新產業結構的本質，對國際制造業產生了深遠的影響，其促進產業升級的機理為使產業價值向高端轉移、改變產業創新路徑和弱化產業內不平衡格局。提出中國應從大而全，小而全的產業升級思路中轉變出來，抓住產業模塊化的機遇，提升中國制造業的國際競爭力，促進產業升級。梁軍指出產業模塊化是以產品模塊化為前提，是新經濟條件下一種重要的產業組織模式，并指出產業模塊化下企業的應對戰略。李曉華以山寨手機為例子，認為模塊再整合通過降低產業技術壁壘，重塑了產業格局，可以作為一種產業升級路徑。

5 結論及未來研究展望

5.1 結論

綜上所述，國內外學者對產業升級問題進行了多視角的研究，取得了豐碩的成果，為后續研究奠定了__基礎。然而，通過本文的分析發現，以往研究還存在一些局限，具體表現為：

首先，基于發展經濟理論的研究更為宏觀，但缺乏微觀基礎?；诎l展經濟理論的研究以國民經濟結構為對象，可以給政策制定者提供明確的政策指導，但它并不是理論的邏輯演繹，缺乏微觀基礎?；诎l展經濟理論的研究可以宏觀地分析經濟發展中產業的結構變化，給政策制定提供理論基礎，特別是對政府主導型經濟體制的國家來說，基于發展經濟理論的研究可以為產業政策的制定提出明確的指導。但是，基于發展經濟理論的研究所依賴的規律是通過對發達國家產業演變歸納而得到的，并不是依據經濟學基本原理推演而出。例如配第-克拉克定律是指隨著人均收入的提高，勞動力依次由第一產業轉向第二產業和第三產業。這其實是英國經濟學家克拉克通過計算20個國家的各部門的勞動投入和總產出的時間序列數據的總結。由于發達國家的產業結構與上述規律相符，并假設發展中國家必然會走發達國家走過的道路，因而成為指導發展中國家的產業升級的指導規律。這實際上是產業升級的結果，將其作為產業升級的原因并無理論依據。

其次，基于價值鏈理論的產業升級研究缺乏產業對經濟發展戰略性的考慮?；趦r值鏈理論的產業升級研究注重企業通過創新對價值鏈的攀升，而不注重考慮產業在經濟發展中的戰略地位。不同的產業在國民經濟發展中的作用各不相同。在國民經濟的產業結構中，一些產業被稱作主導產業，是能對較多產業產生推動和拉動作用，是能帶動經濟高漲的產業。后進國家在不同的發展階段需要明確自身的主導產業。以我國建國之初為例，我國以工業產業為主導，建立完善的工業體系，為我國后續的發展奠定了基礎?；趦r值鏈的產業升級研究注重單條產業鏈的研究，往往會忽視不同產業對國民經濟發展的異質性。

最后，基于模塊化理論的產業升級研究理論框架還不完善?，F有的研究只是借助模塊化的思想，是對產業模塊化現象的經驗總結，而并未建立起模塊化與產業升級的理論分析框架。

5.2 未來研究展望

首先，產業升級是由政府主導還是市場主導，在學術界還存在爭議。可以明確的是，目前學術界都認同政府和市場都應該在產業升級中發揮作用。因此，政府和市場應該如何相互協調，發揮各自的優勢是未來研究的重要領域。但由政府主導還是由市場主導產業升級并無定論，這是否與國家經濟發展階段有關?

其次，目前研究關于產業升級的路徑、模式及影響因素等都有大量研究，但對產業升級所選路徑的難度研究較少。Song對中國制造業的不同產業升級路徑所面臨的阻力進行了分析。張其仔基于能力比較優勢對產業升級的難度進行了探索。但在實證研究方面這類文獻更少。我們只有明確了各種升級路徑的升級難度到底有多大，才能選擇合適產業升級的路徑。因此，對產業升級阻礙因素的研究也是產業升級研究的重要方面。

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【關鍵詞】課程 區域分析與規劃 模塊 教學探索

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】B 【文章編號】2095-3089（2014）8 -0241-02

1 引言

伴隨中國的快速城市化，區域規劃出現了蓬勃發展新景象。其中之一是區域規劃類型多樣化：（1）地方政府或由發改委組織編制的“功能區劃”、發展規劃、城鄉統籌規劃、發展戰略規劃；（2）建設部門組織編制的區域規劃、城市群規劃；（3）國土部門組織編制的國土規劃、土地利用規劃等。另一種景象就是區域規劃目的性、實踐性性越來越強。區域規劃已由過去求全求齊、面面俱到變成為設立有限的規劃目標、著重解決主要矛盾的規劃。

在高校城鄉規劃專業教育課程中，如何使《區域分析與規劃》這一門課程能夠適應新的形勢發展要求，能滿足各類型區域規劃工作人才培養的需要，切實提高城規學生的應用能力、實踐能力？本文對模塊式的教學方法進行了探討。

2 模塊式教學的內涵

“模塊課程”的概念最早于上一個世紀八十年代初在英國出現，近幾年它在俄羅斯的教育研究中得到較大的反響。[1] 所謂教學內容模塊化，就是以教材為基礎，按照模塊的形式，將內在邏輯聯系緊密、教學目標相近的教學內容整合在一起，重新組織教學內容，也就是將整個課程內容分為若干個“模塊”進行教學。每個“模塊”有鮮明的主題，有突出的重點，同時有相關的基礎知識、相關的基本理論和可以延伸的內容。[2]

經驗表明，模塊教學方式，有利于學校靈活安排課程，有利于學生的自主學習，有利于教師的合作交流和科研能力的成長，有利于學校特色發展。[3]

3 區域分析與規劃課程模塊式教學的可行性

《區域分析與規劃》是一門應用性和實踐性很強的課程。國內工科、理科、農林院校的城鄉規劃專業、經濟地理專業、自然地理專業等許多專業都選用高等教育出版社出版的《區域分析與規劃》作為教材。該書共15章56節，字數達63萬字。[4] 各高等院校該課程教學時數普遍三、五十個課時。在如此短的教學時間內，要系統講授這么多的專業內容，而且該課程涉及規劃空間尺度較大，讓學生短時間內融會貫通，有一定難度，效果也不一定好。如果將課程內容模塊化，精心設計，突出課程重點，效果將更加理想?！秴^域分析與規劃》課程進行模塊式教學的可行性理由如下：

（1）模塊式設置，有機整合課程內容。

模塊教學的提出是基于系統的整體觀念?！秴^域分析與規劃》教材雖然每個章節有一定獨立性，但是區域規劃是個有機的系統工程。各章節上下內容聯系頗多，易于拆分，易于合并，也易于將課程內容模塊化。各院校各專業的教師可以按照自己專業的特點和要求設置教學模塊，充分體現理科、工科、農林學科不同背景的專業教學特色。

（2）模塊式教學適合與規劃實踐結合。

該課程應用性強，本科教學應該和區域規劃實踐相結合。模塊設置可以根據區域規劃工作階段或主題，設置相應教學模塊。針對不同模塊主題，采用課堂討論、案例分析、現場實踐等多種形式進行實踐教學，將實際的問題融入課程，加強教學與規劃實踐的聯系。因此，本科教育不但能承擔起培養行業高端研究型人才的需求，而且還能承擔起培養大量高水平基層需求的應用型人才的責任。[5]

（3）本科高年級適合進行模塊式教學

我國城鄉規劃專業有四年制和五年制兩種學制，一般到高年級才開設區域分析與規劃課程。如同濟大學，《區域分析與規劃》安排在第7學期，中南林業大學安排在第8學期，中山大學安排在四年級學習。對于高年級的本科生來說，有能力進行教材自學和查閱課外文獻，可以適應教材內容的重新整合組織，能夠適應模塊式的教學要求。

4 教學模塊的構建

結合我國當前社會經濟發展需要和《區域分析與規劃》課程的要求，對該課程劃分不同的主題模塊組織教學。例如，教材內容為區域分析知識的，劃分為“區域定位”主題，可以相應延伸教學內容為區位分析、功能定位、產業定位等不同內容；教材為空間結構知識的，劃分為“區域開發模式”主題，結合國家五個統籌政策，延伸教學內容為區域統籌、城鄉統籌等；教材內容為土地利用知識的，劃分為“功能區劃”主題，延伸教學內容為區域管治、主題功能區等。需要說明的是，課程模塊的設置可塑性很大。模塊主題的設置和延伸的內容都是靈活的、可變的，每個模塊的授課時間和教學實踐時間也是可調整的。

《區域分析與規劃》課程模塊化教學，每個模塊有鮮明的主題，教學活動緊密圍繞主題展開，師生可以有很好的教學互動。講師可以結合各自專業特色和培養目標，考慮目前形勢和專業熱點，靈活設計每個主題模塊，實際上突出了課程的多樣性和實踐性，體現了具有特色的差異性教學，本專業學生普通反映能收到良好的教學效果。

5 模塊式教學對師生的要求

模塊式教學要求師生互動和良好的協作關系。模塊式教學的成功與否在于模塊設置，而教師在模塊設置中起到主導作用。教師本人需要精心鉆研教材，還要有良好的區域規劃知識積累、理論修養和一定的實踐經驗，這樣才能更好地去設置教學模塊，去激發學生學習興趣，對學生進行智力和思維的訓練，有效組織教學。教學方式發生了改變，自然對學生的學習就提出了新的要求。模塊教育要求學生由過去被動的學習變成主動的學習，要求學生圍繞模塊主題，自主預習和查閱相關基本理論知識，積極參與課堂討論互動，不斷培養自主學習的技能。

6 結語

區域分析與規劃課程實踐性強，與規劃工作實際有緊密的聯系，課程內容前后相關，易于劃分為若干模塊，適合進行模塊式教學。模塊式教學是課程教育方式的重大改變，改革了傳統的灌輸式教學，變為開放的、靈活的師生互動式教學，充分調動了學生學習的自主性，提升教學效果，增強了學生的實踐能力和創新能力。

參考文獻：

[1]高丹. 模塊教學 ―― 二十一世紀適合社會及人發展的教學形式[J]. 首都師范大學學報（社會科學版），2001（6）：111-115.

[2]周寶娟. 園林專業城市規劃概論課程教學研究[J].黑龍江農業科學，2011（11）：101-103.

[3]高明海、王寶乾、靖曉英. 高等數學模塊教學模式的探索與構建[J]. 內蒙古師范大學學報（教育科學版），2006（9）：102-104.

[4]崔功豪、魏清泉、劉科偉. 區域分析與區域規劃（第二版）[M]. 高等教育出版社，北京，2006.

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關鍵詞：滴灌；無線傳感網絡；分層管理結構

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）23-5328-03

作為節水效果最好的灌溉技術之一，滴灌在我國引起重視并得到了前所未有的推廣與應用，特別是最近10年，其發展速度之快雄居世界前列。目前我國的滴管應用主要集中在新疆農業產區，而其他省市的應用卻并不盡如人意。主要原因在于其他省市多為小田管理，機械化水平不高。此外，高科技的滴灌控制系統基本依賴進口，價格高昂，為了節省投資，只能簡化設備環節，從而導致滴灌控制系統不完善，成本較高，加上缺乏必要的科技軟件管理，滴灌效應沒有得到充分發揮。

因此，高智能化滴灌控制系統的自主研發是解決我國滴灌技術推廣障礙的關鍵。該文的智能滴灌網絡控制系統實現了模塊化設計，不僅僅適用于大田，還適用于小田，一方面可以大大降低農業成本，另外一方面節水節電，使高科技真正服務于農業生產。

1 系統設計的目標

1）系統采用模塊化的設計，可以根據不同的農業規模自由組合成大小不同的滴管網絡，大大降低了成本。

2）系統采用廉價穩定的無線通信網絡，適合于全國范圍，不需要建造大型發送接收設備，可大大降低了通信設備成本和通信費用，使整個網絡真正智能管理成為可能。

3）根據不同的環境、氣候和作物，建立一系列完整的專業農業滴灌分析系統。系統能把各種滴灌數據通過計算機精確分析處理，制定出一套完全智能化的控制管理系統。

2 系統架構與軟件設計

2.1 系統架構

系統結構如圖1所示，整個系統由一個監控主站、若干個田間控制分站、若干田間控制器、電磁閥、通信系統和供電系統組成。

1） 監控主站

監控主站主要由三個功能模塊組成：現場數據監控系統、后臺數據處理系統和遠程監控。

現場數據監控系統：實時采集和記錄田間的各項數據，以經過分析和計算后，通過數字、圖表等方式實時顯示和記錄監測信息。

后臺數據處理系統：將現場采集的環境數據做融合處理，對生產環境做準確的評估，為專業技術人員采取措施提供依據。

2） 田間控制分站

田間控制分站系統采用單片無線通信網絡系統的設計，體積小，價格低。它能實現田間滴灌管理要求，又能根據通訊協議，在小范圍內組成自己的網絡，成本低，穩定可靠。根據應用范圍的不同，可以分為兩種應用模式：

大田滴灌應用模式

此模式是一種以低成本的單片機系統為中心，首先將實時數據通過GSM/CDMA無線模塊傳輸到監控主站，經過監控主站分析處理后，用單片無線通信網絡傳輸相應處理指令，田間控制模塊根據指令完成滴灌工作，并反饋信息。

小田滴灌應用模式

此模式以嵌入式Linux系統為中心，無需建立監控主站。首先將實時數據經過自身系統分析處理后，產生相應處理指令。用單片無線通信網絡傳輸相應處理指令，田間控制模塊根據指令完成滴灌工作，并反饋信息。

3） 田間控制器

如圖2所示，田間控制器的功能是控制電磁閥門開關和接入各種溫度、濕度傳感器終端并實時采集數據。田間控制器通過自身的單片無線通信網絡與田間控制分站聯系。

基于灌溉時農作物需水量主要跟其所處環境的溫度、空氣濕度、光照度和土壤濕度密切相關，因此本系統采用了溫濕度傳感器、土壤濕度傳感器和光照度傳感器進行環境數據采樣。

系統選用AQUA-TEL-TDR型土壤濕度傳感器，P9003光敏電阻和A03010/3010溫濕度傳感器。電磁閥采用DC24V工作電源。AQUA-TEL-TDR型土壤濕度傳感器測量精度為[±3%]，量程0～100%，工作電壓12VDC，輸出信號4～20mA，穩定時間為通電后1s；A03010/3010溫濕度傳感器測量精度為[±0.2°C]，量程[-40°C～80°C]，工作電壓24VDC，輸出信號4～20mA。

傳感器的輸出電流信號通過高精度電阻轉換為0～5V電壓后，再由AD轉換器轉換成數字信號，通過單片無線通信網絡模塊將數據傳輸給田間控制分站和監控主站進行數據處理。另一方面，田間控制分站會將控制命令傳輸給田間控制器，從而控制電磁閥的啟閉。

4） 通信系統

系統采用兩級無線通信網絡。近距離采用低成本的單片無線通信網絡，遠距離采用成熟穩定的移動通信網絡，不需要建設大功率的無線收發設備，大大降低成本。

田間控制分站與田間控制器之間由于數據量較少，距離較短，通信距離大約在1.5公里以內，因此TI公司的CC1101芯片建立單片無線通信網絡。CC1101是一種低成本的單片UHF收發器，電路設定為915MHZ的ISM頻率波段。

監控主站與田間控制分站由于數據量較大，距離較長，考慮到成本問題，因此利用SIM300模塊，采用GPRS的通信方式。這種方式廉價穩定，適合于全國范圍。

2.2 軟件設計

軟件包括了系統控制程序和節點控制程序。

1） 系統控制程序

系統控制程序采用Java作為主要開發工具，具有較強的安全性。通過此系統控制程序可以實現對整個智能滴灌網絡進行組網監控，信息提取和控制輸出。

系統運行時，控制器和傳感器節點首先初始化。網絡啟動后首先進行初始化，系統自動檢測所有節點傳感器信號是否工作正常。確認節點工作正常后，系統按1～60min的步長采集傳感器信號。為了保證采集數據的合理性和準確性，系統采用分布式多傳感器體系結構，多種傳感器彼此獨立但并不孤立，它們通過信息交換，相互影響，消除彼此之間可能存在的冗余和矛盾，加以互補，從而降低了測量、控制的不去定性。每3個點的數據做信息融合，融合后的數據作為控制器的輸入決策判斷，同一區域內的作物采集到的所有數據會輸入到控制器進行集中處理，如果達到滴灌要求就會輸出電磁閥的開啟信號。

2） 節點控制程序

如圖3所示，初始化程序主要包括系統參數的設置（土壤濕度等），其目的是設置被控參數的基準值與校驗節點工作是否正常。當節點接收到發送指令后，發送數據程序把數據從節點數據存儲區中取出，組成數據幀，然后將數據幀發送到總線上。上位機設置接收緩沖區，接收程序只需從接收緩沖區中讀取數據并將其存儲在數據存儲區。

3 結論

由于農業系統的多樣性，滴灌系統需要滿足不僅大領域的應用，同時也適應小領域的應用。本設計采用了模塊化的設計，通過分散管理方法，使每個領域的管理系統能夠處理各自的樣本數據，從而減少在控制中心的依賴，這樣可以滿足小型滴灌系統的需要。另一方面，通過遠程通信模塊，所有的數據可以被發送到控制中心，它將統一分析處理，這對于大型滴灌系統非常有益。系統在廣州農業機械公司基地試驗，證明其穩定、可靠的運行證明。

參考文獻：

[1] 蔡紅英.Visual Basic 在AutoCAD 平臺的二次開發[J].礦山測量， 2009（3）：27- 28.

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為了能夠突破農業的生產條件限制使溫室智能控制運用更加廣泛，引入了微型風力發電、雨水收集模塊；通過對溫室物理量的利用，設計了以基于MC9S12XS128單片機溫室控制系統方案，此系統設計控制穩定、經濟、便利、適應性強適合推廣。

【關鍵詞】MC9S12XS128單片機 模塊化 功能創新

1 引言

1.1 研究背景及意義

近年來，因為單片機被廣泛應用于工業控制領域，有很多溫室大棚均采用了單片機智能控制系統，然而方輝等單純的依靠單片機的智能控制并不能有效解決現代農業生產中出現的些許問題并且依靠51單片機不如使用總線頻率高且本身具有A/D功能的16位、32位單片機更為簡便靈活。而何勝等針對戶用小型風力發電系統的并網運行控制進行研究，可以更大范圍的去應用，它可以推廣到農業溫室大棚生產中。目前，智能溫室的研究已經趨近成熟，Hui Guo Lu等實現了成熟的溫室大棚智能控制。然而能夠與生產環境緊密結合且適應力強的的智能溫室發展尚不明顯。鑒于上述分析，現代溫室功能延伸方面存在很大提升空間，為此設計一種基于MC9S12XS128單片機的溫室大棚控制系統，在實現溫室大棚的智能控制的同時，也包含一些新的農業生產設計理念。

1.2 研究現狀分析

世界發達國家如荷蘭、美國、以色列等大力發展集約化的溫室產業，溫室內溫度、光照、水、氣、肥實現了計算機調控，從品種選擇、栽培管理到采收包裝形成了一整套完整的規范化技術體系。此外，國外溫室業正致力于向高科技方向發展。遙測技術、網絡技術、控制局域網已逐漸應用于溫室的管理與控制中。 我國農業計算機的應用開始于20世紀70年代，90年代中后期，江蘇理工大學毛罕平等人研制開發了溫室軟硬件控制系統，能對營養液系統、溫度、光照、CO2 、施肥等進行綜合控制，是目前國產化溫室計算機控制系統較為典型的研究成果。本文基于自動控制理論，設計了相應的MC9S12XS128單片機智能控制和與實際農業結合性強的溫室系統。

2 系統簡介

2.1 系統總體框架

該智能溫室是由風力發電模塊、溫室信息采集及控制系統、單片機處理模塊、雨水收集模塊組成。

2.2 功能簡介

改智能溫室配有風力發電模塊，能夠給整個系統輸送可用的電力；單片機處理模塊能夠將傳感器傳回的數據進行有效處理，然后根據設定好的數據對溫度、濕度、光照強度做出相應的調整，以此實現溫室的智能調控。溫室配備有水槽，連接水泵及滴灌管線。溫室設計控制顯示屏來顯示實時的溫度、光強、濕度數據，并且在單片機處理模塊設計撥碼開關用來更換系統控制程序。

2.3 實現原理

2.3.1 溫室風力發電模塊

該模塊主要由發電、變電兩部分組成。風力發電原理主要是依靠空獾牧鞫，來推動風力發電機的葉片旋轉并帶動發電機轉子轉動而產生電力，是一種將風能轉換成機械能，再將機械能轉化成電能的過程。

變電是電氣工程中的技術，我們利用專業優勢進行變電試驗，選擇了開關電源、鉛酸蓄電池、繼電器、微型直流發電機作為主要元器件。試驗主要驗證溫室接受風電的可能性，關鍵是實現DC/AC轉換保正電力的穩定，模擬縮小版的溫室風力發電設施。最后的實驗結論是：模擬發電過程得到可靠的穩定裕度，僅用開關電源即可以滿足對220V市電壓的轉換。因此選用風電可操作且穩定。

2.3.2 溫室信息采集及控制系統

首先該系統包含“農作物正常生長預警指示系統”、“滴灌控制系統”、“光合/草簾控制系統”、“溫度控制系統”四個子系統。四個子系統的控制原理相同，均采用負反饋控制。本文的智能控制系統創新之處在于可以對溫室生產條件設定，使系統人機友好。

這些系統共同點為：都是由傳感器采集溫室內的模擬信號，再由單片機采集并處理，經過繼電器控制各功能單元運行。實現的功能包括：控制水泵、控制換氣扇、控制草簾拖動直流電機、控制液晶顯示屏、控制蜂鳴器LED警示燈。傳感器選用光照強度傳感器、土壤濕度傳感器、溫度傳感器。傳感器一般選用結構簡單實用性強、靈敏度高的。

特別需要注重的是直流電機的電機驅動問題。電機驅動方法通常是用PWM占空比驅動，在溫室系統中難免遇到電機的負載較大的問題，這就要求系統能夠保證元器件工作穩定。我們通過實驗發現在直流電機驅動的時候加上個續流二極管可以很好的起到保護元器件的作用。

2.3.3 MC9S12XS128單片機智能功能原理

MC9S12XS128單片機是Freescale 公司的HCS12X系列16位單片機。由16位中央處理單元、128KB程序Flash）、8KB RAM、8KB數據Flash組成片內存儲器。MC9S12XS128單片機中有些特殊功能可定義為多個引腳，如PWM、SCI1模塊。

采用MC9S12XS128單片機智能控制首先進行A/D采集，采集溫室內各物理量在進行程序運算乃至控制整個溫室大棚各機電設備的運轉。例如本文溫室內“農作物正常生長預警指示系統”，它的原理是根據具體農業生產標準制定三個范圍：a（溫室內標準溫度范圍）、b（溫室內標準光照強度范圍）、c（溫室內標準土壤濕度范圍）相加得到一個農業生產綜合值，這個值落到農業綜合生產標準值域內，那么農作物正常生長指示燈亮。

需要注意的是為了進一步的保證系統的穩定性，在單片機編程中還可采用PID控制思想以克服外界對系統采樣時的擾動，可以設定目標，定義比例常數、積分常數、微分常數等。PID控制這種方法適合控制系統中，當前在工業生產中應用較為普遍。

3 智能溫室未來發展趨勢

國內外很多溫室大棚均采用了物聯網技術，實現溫室集約化、網絡化遠程管理。物聯網技術可以將各種感知技術、現代網絡技術和人工智能與自動化技術聚合與集成應用，可以測量基質濕度、成分、pH值、溫度、空氣濕度、氣壓、光照強度、二氧化碳濃度等，再通過模型分析，自動調控溫室環境、控制灌溉和施肥作業，從而獲得植物生長的最佳條件。未來，隨著中國經濟水平不斷提高，在物聯網技術的支持下現代智能溫室會在農業領域得到廣泛應用。

4 分析與結論

針對溫室大棚控制，本系統中融入風力發電模塊為該系統提供電力，設計雨水收集裝置進行蓄水。系統有效結合傳感器技術和單片機處理技術，能夠對光照強度、溫室內部溫度以及土壤濕度進行檢測，并實現對各物理量的閉環控制。硬件設計過程中采用模塊化設計、PID控制思想，提高了系統的穩定裕度。本系統所用器件性能穩定、廉價，成本較低，性價比較高。

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為順應市場形勢變化和經濟社會發展需要，我國機械工業有效借鑒國外經驗，經過數十年的探索實踐，科技創新和技術革新成果被廣泛應用，逐漸實現了我國機械設計制造領域的跨越式發展，機械設計制造的技術水平、產品質量都取得一定關鍵性突破。

2機械產品的現代設計方法淺析

機械產品設計隨著科技創新和技術經驗的總結而不斷發展。現階段，一部分現代設計方法已經應用到了機械產品設計當中，其中智能化設計和模塊化設計應用較為廣泛。

2．1智能化設計

隨著計算機技術的快速發展，現階段智能化已經成為21世紀各領域的主要關鍵詞。智能化應用到設計領域，就誕生出智能化設計這一新型設計方法。智能化設計主要是依托于設計方法學的相關理論，運用計算機技術、三維圖形技術、互聯網技術、數據技術等創新技術和軟硬件工具，實現產品開發設計、結構描述和構思的過程。智能化設計將機械設計劃分為不同模塊，展開具體分析，設計的各個要素都成為一個點，通過實現要素設計，最終形成一個設計整體，獲取相應的系統化設計成果。在智能化設計中，每一個設計要素都具有一定獨立性，同時也有相應的聯系，要素之間相互影響和作用，逐漸推動設計走向高水平。

2．2模塊化設計

模塊化設計是當前工業設計中非常常見的一種設計方式。模塊化設計具有成本低、效率較高的基本特征。該設計方法主要是將實現功能作為一個結構模塊看待，進而通過不同組合的結構模塊，分別實現產品的設計。模塊化設計通常是根據產品特征展開的，確保設計能夠完全符合產品的實際需要，在設計中運用計算機識別語言具體描述產品特征，利用相應的設計軟件，實現最終的產品設計。結構模塊同時還具有突出的設計延續性，在后期還可以對結構模塊進行深度開發利用，實現設計的持續優化和創新。

3機械設計制造主要特點分析

同傳統機械設計制造相比較，現代機械設計制造具有幾方面的特點:

3．1技術創新應用更為普遍

傳統機械設計制造經歷了一個長期的發展過程中，最終形成了體系，實現了產業化發展。而現代機械設計制造則通過引入和應用新技術，實現了設計效能的快速提升，如常見的計算機輔助類設計就能夠明顯強化設計的準確性和實效性?，F階段的機械工程設計和制造從業人員都具備較強的技術能力和判斷能力，進而能夠確?，F代化理念得到體現，在新技術創新應用的推動下，機械設計和制造必然能夠取得更多成果。

3．2實現不同設計要素的有機融合

傳統機械設計制造更加注重于機械性能的提升，而對機械設備環保性等問題缺乏足夠重視，導致機械設備在實際運行過程中出現能源過度消耗問題。而現代機械設計制造更加講究設計要素之間的有效融合和對接。具體而言，在現代設計工藝中，設計者更加側重于機械設備性能、環保性、人性化等要素的綜合，進而能夠更好地滿足于現實使用要求。

3．3個性化設計效果更為突出

在現代化機械設計制造領域，個性化設計已經成為常態，設計者將不同設計理念導入到實際設計當中，進而能夠獲取更為理想的設計效果，使設計質量能夠達到一個更高水平。個性化設計能夠全面提升設計的實用性和專業性，確保設備在實際使用中更好體現出應有價值。

4機械設計現代化發展方向

機械設計制造要追求高水平和高質量，才能確保設計和制造的實效性和專業性。目前我國機械設計制造領域已經取得一定突破，但設計制造的總體水平依然落后，具有自主知識產權的機械產品數量較少。未來，我國機械設計制造必然要朝著智能化，網絡化等方向發展，進而取得更大突破。

4．1智能化發展

機械設備設計制造未來將持續朝著智能化方向發展。通過利用智能化技術和措施實現創新設計和集成化制造。智能化體現在計算機輔助技術和網絡化技術的充分運用上，運用這些新技術能夠確保設計的個性化和專業化，明顯提升機械設備實際效率。智能化也能有效拉升機械設備制造的實際水平，提升整體制造質量和精準度。

4．2網絡化發展

隨著科學技術的不斷進步和發展，互聯網已經得到普及應用?；ヂ摼W為服務業、軍事、工業、農業等不同領域提供著技術保障和支撐。網絡化在機械設計制造方面發揮著非常突出的實際作用。在產品創新研發、材料選購等各環節都能促進機械產業向好發展。通過互聯網，設計者能夠獲取更多設計資源和信息，進而提升設計的實際質量和水平。

4．3集成化發展

集成化設計是基于并行工程思想的設計，該方法利用現代信息技術把傳統產品設計過程中相對獨立的階段、活動及信息有效地結合起來，強調產品設計及其過程同時交叉進行，減少設計過程中各類反復行為，進而能夠使設計人員在設計之初就充分考慮到設計全過程的各類因素，進而最大限度地提高設計效率、降低生產成本。集成化作為機械設計制造的主要發展方向，能夠有效提升機械設備設計和制造的實際效能，確保機械設備能夠在較低的成本下達成設計和制造目標，推動機械工業整體發展。

4．4微型化發展

未來的現代化機械設計與制造，將持續朝著微型化發展。所謂微型化是指微電子機械系統或者是自動化微機械系統，該類自動化機械設備的幾何尺寸通常小于等于13厘米。自動化微機機械設備的體積和重量都明顯小于傳統機械，在實際的使用中，這類設備的靈活性更高，加工生產更為精確，在成本投入方面相比較傳統機械也有一定優勢。在納米技術等創新技術應用的影響下，機械設計必然要實現精細化，而微型機械設備將成為一個潮流，引領機械設備產業發展。

5結語

機械設計制造整體水平是衡量一個國家工業化程度的重要指標。在互聯網技術、計算機技術等一系列新技術推動下，現代化機械設計制造業已經成為一個重要基礎性產業，機械設備設計制造的不斷創新，有效推動著現代工業的發展。在機械設計和制造工藝中不斷融入新技術，使用新材料，有助于進一步挖掘機械設備的潛能，提升生產效率，進而取得更大經濟效益，同時也有助于全面提升我國工業水平。

作者:童遠平 單位:興寧市技工學校

參考文獻: