自動(dòng)控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用

李　勇

自動(dòng)控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用

李勇

（南京鋼鐵集團(tuán)冶金鑄造有限公司江蘇南京210000）

在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中，農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化發(fā)揮著重要作用，在農(nóng)業(yè)機(jī)械中應(yīng)用自動(dòng)控制技術(shù)，能提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代化、自動(dòng)化農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)變，滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要。文章分析了農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化現(xiàn)狀和農(nóng)業(yè)發(fā)展問(wèn)題，探究了農(nóng)業(yè)機(jī)械中自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)等。

農(nóng)業(yè)機(jī)械；應(yīng)用；自動(dòng)控制技術(shù)

在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有著十分重要的地位，對(duì)國(guó)家而言，它的未來(lái)前景、經(jīng)濟(jì)發(fā)展空間均會(huì)受到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響，因此農(nóng)業(yè)機(jī)械化的水平間接決定著國(guó)民的生活質(zhì)量。在信息化時(shí)代中，自動(dòng)化農(nóng)業(yè)機(jī)械的出現(xiàn)，改變了以往的農(nóng)業(yè)發(fā)展模式，解放了勞動(dòng)力，不僅能更精確評(píng)估農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量，也能判定農(nóng)產(chǎn)品的播種及收獲時(shí)間，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量，為農(nóng)業(yè)的后續(xù)發(fā)展助力。

1 農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化現(xiàn)狀及農(nóng)業(yè)發(fā)展問(wèn)題

1.1 農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化現(xiàn)狀

近年來(lái)我國(guó)的農(nóng)業(yè)發(fā)展水平雖有提升，但和其他發(fā)達(dá)國(guó)家相比，國(guó)內(nèi)的農(nóng)業(yè)自動(dòng)化程度仍舊偏低，不僅在技術(shù)的普及和應(yīng)用上存在著一定問(wèn)題，且部分地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率基本不達(dá)標(biāo)[1]。例如在偏遠(yuǎn)山區(qū)中，農(nóng)業(yè)從業(yè)者根本不具備行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的意識(shí)，認(rèn)為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)僅需滿足自身需要即可，堅(jiān)持長(zhǎng)期以來(lái)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械的自動(dòng)化認(rèn)識(shí)十分不足。此外，在部分地區(qū)，農(nóng)產(chǎn)品的品牌很少，底層的勞動(dòng)者雖能生產(chǎn)足量農(nóng)產(chǎn)品，但因產(chǎn)品交易市場(chǎng)的水平有限，未達(dá)到出口的標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)農(nóng)產(chǎn)品無(wú)法在國(guó)際市場(chǎng)提高交易價(jià)格，限制當(dāng)下農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的持續(xù)發(fā)展。最后，國(guó)內(nèi)的自動(dòng)化創(chuàng)新能力有限，對(duì)自動(dòng)化產(chǎn)品的改良以及創(chuàng)新力度不足，當(dāng)下投入使用的部分農(nóng)機(jī)設(shè)備的實(shí)用性能和國(guó)際優(yōu)秀水平相比還存在一定差異。

1.2 農(nóng)業(yè)發(fā)展問(wèn)題

首先，我國(guó)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域近年來(lái)重視對(duì)自動(dòng)化的創(chuàng)新研究，以期利用產(chǎn)品創(chuàng)新、智能化及自動(dòng)化機(jī)械改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際質(zhì)量，促進(jìn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的進(jìn)步發(fā)展[2]。但對(duì)國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析后可知，當(dāng)下的創(chuàng)新化及自動(dòng)化程度仍舊有限，部分地區(qū)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，依舊沿用以往的生產(chǎn)技術(shù)，部分農(nóng)業(yè)企業(yè)生產(chǎn)企業(yè)中機(jī)械制造的智能化程度也有限，最終引發(fā)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求及機(jī)械設(shè)計(jì)兩者間的矛盾。其次，我國(guó)雖為農(nóng)業(yè)大國(guó)，但相比之下，國(guó)內(nèi)的農(nóng)業(yè)自動(dòng)化發(fā)展速度相對(duì)較緩，技術(shù)發(fā)展的水平比其他國(guó)家低。這一點(diǎn)會(huì)受很多因素影響，例如耕地的地形條件、農(nóng)業(yè)工作者意識(shí)、耕種習(xí)慣等。

2 農(nóng)業(yè)機(jī)械中自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1 實(shí)時(shí)控制農(nóng)業(yè)機(jī)械

電氣控制是自動(dòng)控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)前提，電氣控制能在較短時(shí)間內(nèi)接收信號(hào)，并及時(shí)進(jìn)行處理，運(yùn)行速度也十分迅速[3]。以此對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械的控制裝備進(jìn)行安全處理及有效防護(hù)，便能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制的目標(biāo)，保障生產(chǎn)安全。

2.2 提高機(jī)械的可靠性

光電隔離是自動(dòng)控制技術(shù)達(dá)成信號(hào)傳輸?shù)幕A(chǔ)，自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用，能在機(jī)械內(nèi)外部電路間對(duì)電氣系統(tǒng)進(jìn)行隔離，有效屏蔽各個(gè)模塊。在此基礎(chǔ)上，即使農(nóng)業(yè)機(jī)械的使用環(huán)境相對(duì)惡劣，自動(dòng)控制技術(shù)也能讓農(nóng)業(yè)機(jī)械穩(wěn)定運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械控制的可靠性增長(zhǎng)。

2.3 故障的發(fā)現(xiàn)和自診

自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用中，會(huì)涉及多種多樣的傳感器，而在機(jī)械控制及檢測(cè)中，傳感器的存在便能保障機(jī)械故障時(shí)第一時(shí)間被發(fā)現(xiàn)，并找出是否有對(duì)機(jī)械正常運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)產(chǎn)生影響的因素。自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用，賦予了農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)診斷的功能，同時(shí)其診斷準(zhǔn)確率、效率也足以和專家診斷相媲美。

2.4 提高機(jī)械使用效率

自動(dòng)控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械內(nèi)的應(yīng)用，其零部件為國(guó)際層面通用型的控制器技術(shù)及傳感器，而在現(xiàn)代科技的進(jìn)步創(chuàng)新下，更多零部件的系統(tǒng)得到了簡(jiǎn)化，組合安裝難度也更低，這為自動(dòng)控制技術(shù)所用零部件的替換及選擇均提供了一定選擇空間。此外，當(dāng)下的自動(dòng)控制技術(shù)能滿足不同類型的農(nóng)業(yè)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)需求，其中涵蓋了多樣化的模塊化結(jié)構(gòu)及小型的控制器，能根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行轉(zhuǎn)化和調(diào)整，充分提高農(nóng)業(yè)機(jī)械的使用效率。

2.5 將售后成本充分降低

農(nóng)業(yè)機(jī)械內(nèi)自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用，有利于降低機(jī)械售后成本。首先，自動(dòng)控制能降低機(jī)械故障概率，提升機(jī)械本身的適應(yīng)能力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)設(shè)備修理及維護(hù)費(fèi)用降低的目標(biāo)。其次，自動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)了人力資源的一定程度解放，以往部分需要人工操作的工作，當(dāng)下利用自動(dòng)控制便可解決。

3 農(nóng)業(yè)機(jī)械中自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用

3.1 自動(dòng)溫室控制技術(shù)

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的方式隨著科技發(fā)展而變化，天氣是影響農(nóng)作物生長(zhǎng)的重要因素，直接決定著農(nóng)作物質(zhì)量，為避免農(nóng)作物生長(zhǎng)受到不良天氣的影響，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中溫室大棚技術(shù)得到了應(yīng)用逐步廣泛[4]。在溫室大棚中，棚內(nèi)采光及配備的通風(fēng)設(shè)備均可得到控制，實(shí)現(xiàn)溫度的合理控制，也能利用精密溫度控制系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行。以溫度控制系統(tǒng)為例，自動(dòng)控制技術(shù)的融合，能實(shí)現(xiàn)棚內(nèi)自動(dòng)化的溫度控制，農(nóng)業(yè)人員可以在合理位置安裝好自動(dòng)溫度感應(yīng)器，以此實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)棚內(nèi)的濕度、溫度及二氧化碳的含量。完成檢測(cè)后，系統(tǒng)可將檢測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)傳輸?shù)娇刂浦行模珊笳邔?duì)接收數(shù)據(jù)開(kāi)展運(yùn)算及分析。最終通過(guò)對(duì)計(jì)算數(shù)據(jù)的分析，利用控制指令對(duì)棚內(nèi)通風(fēng)窗、空氣循環(huán)機(jī)或其他控制設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，讓棚內(nèi)溫度一直處于適應(yīng)對(duì)應(yīng)農(nóng)作物生長(zhǎng)的范圍內(nèi)。

3.2 施肥自動(dòng)控制技術(shù)

自動(dòng)化及智能化是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的主要發(fā)展目標(biāo)，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，施肥灌溉也是影響作物生長(zhǎng)質(zhì)量的重要因素，為此，將自動(dòng)控制和對(duì)應(yīng)的農(nóng)業(yè)機(jī)械互相結(jié)合，便能達(dá)成自動(dòng)控制施肥環(huán)節(jié)的目標(biāo)。在灌溉水源、農(nóng)業(yè)施肥中應(yīng)用自動(dòng)控制，也能提高肥料、水資源的利用率，并保障工作效率。此外，施肥控制中自動(dòng)控制的應(yīng)用，也能有效結(jié)合施肥及灌溉，以壓力作用對(duì)水肥進(jìn)行結(jié)合，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的施肥灌溉，改變以往施肥灌溉模式耗時(shí)耗力的狀況，讓施肥灌溉更加科學(xué)、高效、合理。

3.3 自動(dòng)地理信息技術(shù)

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中地理信息技術(shù)的應(yīng)用，重點(diǎn)在于地理信息系統(tǒng)、地理信息技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的結(jié)合，它們能讓農(nóng)業(yè)生產(chǎn)更為科學(xué)合理。首先，地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用能對(duì)土壤進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)，收集農(nóng)作物的有關(guān)數(shù)據(jù)，分析農(nóng)作物的生長(zhǎng)周期以及土壤環(huán)境，最終對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率進(jìn)行整體評(píng)估，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)化信息管理的目標(biāo)。其次，地理信息系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)內(nèi)的應(yīng)用，能實(shí)現(xiàn)真實(shí)模型的構(gòu)建，對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行詳細(xì)分析，將更加準(zhǔn)確直觀地呈現(xiàn)工作結(jié)果，為農(nóng)作物進(jìn)行科學(xué)預(yù)測(cè)及評(píng)估，最終保障生產(chǎn)質(zhì)量。例如在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中病蟲(chóng)害會(huì)影響作物生長(zhǎng)，此時(shí)地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用，便能對(duì)作物的病蟲(chóng)害受災(zāi)面積及程度進(jìn)行整體分析，為農(nóng)業(yè)工作者提供真實(shí)數(shù)據(jù)以供針對(duì)性措施的制訂和落實(shí)，在提高病蟲(chóng)害防治效果的同時(shí)，降低人力、物力等成本的浪費(fèi)。

4 做好農(nóng)業(yè)機(jī)械中自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用的策略

4.1 提高自動(dòng)控制水平

國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)尚處于往現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型的重要時(shí)期，我國(guó)政府也對(duì)現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)發(fā)展提供了更多投入及支持，但客觀而言，我國(guó)的農(nóng)業(yè)發(fā)展水平不均衡，還有很多地區(qū)未能實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)自動(dòng)化，現(xiàn)有的自動(dòng)化農(nóng)機(jī)的自動(dòng)性、智能性還有待進(jìn)一步提高。因自動(dòng)控制對(duì)國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)發(fā)展會(huì)產(chǎn)生重要影響。為此，在后續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展中，我們要高度重視農(nóng)業(yè)機(jī)械的自動(dòng)控制，向其投入更大投資及科研的力度，分析我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品種植、土壤地質(zhì)等方面因素后，積極探索自動(dòng)化農(nóng)機(jī)的改良和升級(jí)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的持續(xù)性、智能化發(fā)展。

4.2 選擇合理自動(dòng)化模式

在國(guó)內(nèi)城市化總體進(jìn)程的影響下，更多農(nóng)村人口前往城鎮(zhèn)生存發(fā)展，在農(nóng)村地區(qū)勞動(dòng)力數(shù)量逐步減少，但在我國(guó)人口基數(shù)持續(xù)增長(zhǎng)的大環(huán)境下，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際需求卻在逐步增長(zhǎng)。兩者間的矛盾是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨的重要問(wèn)題，為改善這一問(wèn)題，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)便應(yīng)重視機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用提高重視，利用機(jī)械設(shè)備的先進(jìn)性增長(zhǎng)，協(xié)助農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者逐步提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量和效率，解放農(nóng)村勞動(dòng)力。此外，在能源危機(jī)面前，我國(guó)農(nóng)業(yè)重視安全性、節(jié)約性及高效性，因此我們要對(duì)自動(dòng)化模式進(jìn)行合理選擇，以自動(dòng)控制技術(shù)，定期有效評(píng)估農(nóng)業(yè)自動(dòng)化模式的發(fā)展效果，選擇更為適宜的自動(dòng)化模式，為農(nóng)業(yè)自動(dòng)化的進(jìn)步發(fā)展提供助力。

4.3 推進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化

自動(dòng)化的升級(jí)是智能化，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械的智能化，是農(nóng)業(yè)機(jī)械未來(lái)的發(fā)展目標(biāo)之一。智能化機(jī)械和自動(dòng)化機(jī)械相比，本身具備更多更便捷的功能，并利用數(shù)據(jù)收集及處理、程序指令等功能，實(shí)現(xiàn)等級(jí)更高的自動(dòng)化生產(chǎn)。智能化農(nóng)機(jī)可利用人工智能、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)，不僅在強(qiáng)化自動(dòng)灌溉、自動(dòng)施肥等方面上有優(yōu)異表現(xiàn)，也能對(duì)農(nóng)機(jī)駕駛室進(jìn)行科學(xué)控制，在提高農(nóng)業(yè)工作舒適性的同時(shí)，也能幫助人員進(jìn)一步降低勞作壓力。例如當(dāng)下已經(jīng)投入使用的植保無(wú)人機(jī)、無(wú)人插秧機(jī)等智能化機(jī)械，它們均由農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者通過(guò)對(duì)智能控制系統(tǒng)的使用，以程序指令控制機(jī)械操作，使其完成智能化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。而該類農(nóng)業(yè)機(jī)械因程序指令設(shè)計(jì)的嚴(yán)謹(jǐn)性影響，其生產(chǎn)操作相比人工操作也更加標(biāo)準(zhǔn)，更能保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量，在解放勞動(dòng)力的同時(shí)，也能進(jìn)一步提高國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)工作者的專業(yè)能力提高，推動(dòng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

5 小結(jié)

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的過(guò)程中，不同農(nóng)業(yè)機(jī)械中自動(dòng)控制的應(yīng)用，不僅能提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，讓現(xiàn)有農(nóng)業(yè)的運(yùn)營(yíng)模式實(shí)現(xiàn)升級(jí)轉(zhuǎn)型，更能促使國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)往自動(dòng)化運(yùn)營(yíng)的方向發(fā)展。在信息化時(shí)代中，農(nóng)業(yè)機(jī)械中自動(dòng)控制的應(yīng)用是時(shí)代發(fā)展的必然趨勢(shì)，有關(guān)科研人員要正視我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)有的不足及優(yōu)勢(shì)，并持續(xù)完善和創(chuàng)新自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用，進(jìn)一步提高自動(dòng)控制農(nóng)機(jī)的先進(jìn)水平，讓智能農(nóng)業(yè)機(jī)械，為國(guó)內(nèi)的農(nóng)業(yè)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

[1]凌杰.自動(dòng)控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用研究[J].南方農(nóng)機(jī),2019,50(6):177-178.

[2]邱云.自動(dòng)控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用研究[J].鄉(xiāng)村科技,2017,162(30):94-94.

[3]張珍,趙書玲.自動(dòng)控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用探討[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇,2019,18(14):57-58.

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2095-1205(2020)05-77-02

10.3969/j.issn.2095-1205.2020.05.38