機電一體化系統在農業機械工程中的應用試析

劉力碩

（南京理工大學紫金學院，江蘇 南京210046）

1 機電一體化系統及其優勢

機電一體化系統相比于傳統的農業機械工程具有顯著的優勢。高度智能化的系統能夠減少人工投入，提高生產質量和效率，降低生產成本。一體化系統減少了資源占用，有利于推動農業生產的集約化和現代化。機電一體化系統通常具有環境友好的特點，污染小，對環境破壞少，節能效果好，對綠色農業的發展具有重要意義，促進農業的可持續發展。

2 機電一體化系統的主要技術

2.1 信息技術

信息技術是機電一體化系統的核心技術，對信息傳遞的準確和完整起到決定性作用，影響整個機電一體化系統的運行質量和效率。信息技術處于高速發展的階段，處理方式和速度不斷取得突破，在機電一體化系統中應注意引進先進技術，提高系統的可靠性和有效性。

2.2 機械技術

機電一體化系統的高效應用依賴于農業機械工程中設備的機械水平，機械設備的性能對機電一體化系統的運行具有重要的影響。通過材料替代、功能的集約化或技術的更新換代，能夠有效減輕機械設備的重量、縮小機械設備的體積，提高機電一體化系統的運行效率。

2.3 感應技術

機電一體化系統需要精度和靈敏度高、功能多樣的感應裝置，對工程的溫度濕度、光照強度、電能電量等參數進行感應和傳輸，以提高機電一體化系統工作的準確性。傳感器需要穩定的工作環境，應提高感應技術的抗破壞和抗干擾能力，并加強環境的檢測，定期對感應裝置和線路進行維護，以防傳感器損壞。

2.4 控制技術

控制技術是機電一體化系統的關鍵技術，通過自動化的檢測、分析和運行對機械設備發出指令，實現機電一體化系統的正常運行。控制技術需要不斷調試、優化，根據具體作業情況改變控制方式和參數，保證控制的有效性和科學性，提高機電一體化系統的運行質量。

3 機電一體化系統在農業機械工程中的應用

3.1 監控功能

機電一體化設備的應用需要進行監督，保證農業機械的運行安全。傳統的機電一體化設備是采取人工監督的方式，效率低，限制大，對機電一體化設備的故障和風險的檢查存在不小的漏洞，通常需要在故障發生之后再進行處理，極易造成設備較嚴重的損壞。機電一體化系統的監控技術能夠對設備進行運行全程的實時監控，將監控信息傳輸到系統終端，使操作者能夠隨時隨地掌握設備運行情況，通過系統的總控臺進行遠程控制和操作。

例如河南某地農戶在蔬菜種植的溫室大棚中使用了四臺電機，其中風門電機為蔬菜生長提供不間斷的通風，使大棚空氣對流，保證溫度和濕度；暖風和冷風電機在棚內溫度過低和過高的情況下進行加熱或降溫，使蔬菜的生長處于適合溫度；加濕電機能夠調整大棚內的濕度適合蔬菜的生長。溫室大棚內的種植的蒜黃生長周期為20天左右，最適宜的溫度為20～25℃、相對濕度為75%到85%，溫室大棚自動控制系統采用計PLC控制系統，將四臺電機聯通，協調大棚內的環境條件。溫度和濕度傳感器能夠檢測大棚內的環境條件是否達到蒜苗生長的最佳狀態，通過變頻器調節風門電機的運行，在大棚內溫度和濕度均勻達到預定值時自動降低運行速度；當濕度低于預定值時，加濕電機自動工作；當溫度高于或低于預定值時，暖風和冷風電機自動工作。PLC控制系統能夠抵抗多種干擾，穩定性強，能夠無故障連續運行30年，對農業生產提供可靠的保障[1]。

3.2 節能降耗

農業機械多為大型設備，能耗很高，提高了農業生產的成本。機電一體化系統對農業機械的生產技術進行升級，將機電設備的功能進行整合優化，一體化管理運行，提高能源的使用效率，減少能源浪費，對農業生產的可持續發展具有重要的促進作用。農業機械工程中的污染現象日益嚴重，機電一體化系統能夠減少污染排放，通過提高生產效率降低能耗，實現環境友好型生產，減少對生態的破壞。

例如山東某地在蔬菜的儲存與運輸中應用的環保倉儲系統，能夠依靠電子溫度控制器來自動調節溫度，每種蔬菜的存儲條件不同，如大蔥在0～5℃能夠存儲7天，大蒜在-5℃左右能存放10天，生姜在7～10℃能存放15天，倉儲系統能夠選擇不同的蔬菜種類和存儲時間，自動調配儲存溫度，對不同儲存區域進行適合的溫度調節，達到最佳儲存效果。多數冷藏系統只能進行統一的溫度設置，冷氣下沉，造成溫度不均，儲藏條件不佳，而環保倉儲系統通過溫度的自動調節，加強空氣對流，使倉儲環境內上層和下層的溫度均勻，空氣保持新鮮，有利于多種蔬菜的儲藏。環保倉儲系統采用半導體制冷技術，無需氟利昂等對生態環境有害的成分參與，不產生污染，對環境十分友好。環保倉儲系統提高了蔬菜儲存和運輸的效果，減少了蔬菜的浪費，對環境破壞小，不受自然條件的影響，具有強大的優勢，值得推廣。

3.3 提高精度

農業機械工程的工作質量受到施工精度的重要影響，農業機械的施工過程存在大量測量、檢驗、核算等工作，對精度的要求非常高。傳統的農業機械施工通過人工進行測量、檢驗，主觀性較強，容易發生失誤和遺漏，數字的準確性存在較大缺陷，對工程質量產生影響。機電一體化系統能夠大幅提升農業機械工程的施工精度，通過計算機進行數字計算，幾乎沒有誤差，計算結果直接進入機電一體化系統生成運行參數，指揮農業機械設備的作業。機電一體化系統的計算和運行過程不受外界因素的干擾，可以實現長時間連續作業，具有人工無法實現的準確性和有效性，相比人工作業具有巨大的優勢。

例如在作物栽種時利用光學鼠標進行精度控制，光學鼠標內的二極管通過光線與地面的反射記錄移動軌跡，在數字處理器上對移動數值進行分析處理，對光學鼠標進行定位，判斷植株的栽種位置，保證植株間保持科學的間距。光學鼠標能夠識別0.01mm內的距離變化，根據預設的距離和作業范圍調整運行速度，達到植株栽種的最佳效果，大大提高作物成活率，使農業生產更加精細化、集約化[2]。

3.4 技術升級

機電一體化系統的應用對農業機械工程是巨大的創新和升級，改變了傳統機械復雜的操作模式，具有高度的智能化和自動化。機電一體化系統將各農業機械設備聯結為一體，集中化控制和調配，加強農業生產各環節的聯系，提高農業機械設備運行效率，優化農業機械設備的性能，對農業生產的技術產生革命性的影響。

4 提高機電一體化系統在農業機械工程中的應用的建議

4.1 優化設計方案

機電一體化系統的推廣應用依賴于農業機械工程的整體設計，農業機械需要進行技術改造或升級，提高科學含量，提升運行水平，機電一體化系統需要符合生產條件的要求，具有普遍的適應性[3]。

4.2 加強施工控制

在農業機械工程的施工過程中，要嚴格按照設計圖紙進行作業，并且遵照施工各項工藝的標準規范，保證工程質量。施工時要采用先進的技術和設備，對落后、老舊的設備進行淘汰，提高機電一體化水平。施工中要保證工程和施工人員的安全，加強隱患排查和風險預估。工程完成后要進行嚴格的驗收和檢測，對隱藏性風險多加關注。

4.3 培養人才

機電一體化系統的應用對技術人才的需求尤為迫切，農業一線生產人員需要掌握先進的科學知識和操作技術，掌握電氣知識、自動化知識和計算機知識，熟練操作先進農業機械設備和機電一體化控制系統。相關企業必須加強對工作人員的專業培訓，使工作人員對機電一體化系統具有深入了解，靈活地運用專業知識進行作業，提高工作中各種問題的應對能力。

5 結語

機電一體化系統為農業機械工程的發展具有重要的促進作用，擁有廣闊的應用空間，相關人員應加強探索，將理論與實踐相結合，提高機電一體化系統的應用水平，促進農業發展。