農機自動化控制技術的應用

王金鋒 徐 德

（河南農業職業學院，河南 洛陽 471000）

農業經濟是我國國民經濟發展的基礎，因此我國始終重視農村經濟發展，持續推進農業生產機械化，實現農業高質量、高精度、高效率生產的同時［1］，節約勞動力、物力，控制好生產成本。而要想全面實現農業機械化，保證農業生產效率和質量，需要將自動化控制技術應用于農機中，持續開發新的機械化生產技術，把先進、適用的機械化設備與技術應用到實際生產中，以彌補勞動力不足的問題，同時提升生產效率，促進農業經濟發展，促進新農村建設。

1 農機自動化控制技術應用現狀

與以往的耕種情況相比，當下國家推廣的農機自動化操控技術不僅僅提高了農業生產效率、節約了農業勞動力，而且大大提升了農業經濟收益。但因為我國引入農機自動化控制技術的時間較晚，相應的技術不夠成熟，因此在具體應用時出現了許多問題［2］。首先，農戶自身機械化生產意識較為淡薄。因為大部分農戶非常依賴以往的耕種方法，對于農業機械化知之甚少，也不具備相應的專業知識。其次，通常機械設施價格昂貴，造成農機推廣、應用受阻。再次，機械設備結構設計不合理，難以滿足廣大農戶的需求，設施操作起來比較復雜，農戶未掌握設施操作技巧，反而降低了耕種效率。最后，農機自動化控制技術的推廣應用需要相應的資金保障，但當前在此方面投入的經費不足。例如，機械設備研發期間因為資金投入不足，導致研發工作難以有效落實，制約了農機的優化升級。

2 農機自動化控制技術的應用優勢

2.1 元器件高精度反饋

應用自動化控制技術的農機的控制精度通常依附于每項元器件所產生的信號反饋，所以元器件自身的反饋精度會嚴重影響農機本身的精度。以位置信息的反饋為例，以往機械設備中傳感器的位置反饋精度約為5 cm，而現階段使用的一般都是光電編碼器，其可以把反饋精度控制在0.2 cm 以內，這就使農機自身的自動化控制精度得到了提升。另外，以往機械設備中的傳感器的實際功耗會超出理論功耗，并且需要定期更換組件。但光電編碼器不需要直接接觸，相應的磨損和功耗較低，這也是現階段光電編碼器在農機中得到廣泛普及的重要因素。

2.2 自我診斷

與其他農機有所不同，運用自動化控制技術的農機可以實時監控自身的工作情況，如果系統中某一部分發生異常情況，系統會觸發聲音與光纖報警，同時準確顯現故障位置［3］。針對一般故障，系統能展開自我診斷與修復，讓系統可以時刻處于最佳工作狀態。而當一些比較重要的組件或硬件遭到損壞時，需要專業維修工作者實施維修。

2.3 可靠性很高

農機在操控中所有I/O 輸入或輸出的信息大多運用的是采光隔離方式，這樣能讓農機在正常工作時其外部的電路和控制器內部電路間能隔離開來。每個輸入端所運用的濾波器都是正確的，同時挑選的濾波時間常數也是比較適合的。控制系統中的每個模塊都運用了有效的屏蔽措施，避免農機在較為惡劣的工作條件下受到干擾，并且對電控元件進行嚴格挑選，選取質量好的傳感器與開關電源，因而保證了農機應用的可靠性。

2.4 配置簡便靈活

當下，控制器與傳感器技術發展非常迅速，I/O 卡件的種類日益多樣化，很多廠家生產的自動化操控元件及系統逐漸成熟，并且其運用更加簡單化與靈敏化。針對各種農機在工作期間的自動化控制項目需求選擇相應的現場信號，如脈沖或者電位、開關量及模擬量、強電或者弱點、電壓或者電流等，還有對應的I/O模塊、所有的器件與設備等［4］。為了順應每種農機操控的需要，排除一些單元式小型操控器外，大部分操控器所運用的都是模塊化結構。例如，操控器的各種組件如CPU、電源與I/O 均運用模塊化設計，各種模塊上均有運行和故障指示裝置，便于用戶了解運行情況和查找故障。由于采用模塊化結構，一旦某模塊發生故障，用戶可以通過更換模塊的方法，使機械設備迅速恢復運行。例如，光電傳感器發生故障后，可更換其模塊，并對替換下的模塊進行檢修，進而節約維修時間，提高農機的工作效率。

3 自動化控制技術在農機中的應用

進行農業生產時，運用自動化控制技術的農機能進一步提升生產效率，減少人們的生產負擔。下面以智能蔬菜大棚內部運用的小型機械設施作為案例，分析其運用的自動化控制技術。

3.1 空間溫度與濕度自動化控制技術

大棚蔬菜種植可以給農民帶來更多的經濟收益，但以往在大棚蔬菜種植期間需要農民加強實時的監督與管理。針對此，研究者進行自動化大棚設計期間，需要在大棚中適宜的位置安裝足夠的溫度與濕度傳感器，實時收集溫度與濕度信息，同時把信息發送到主計算機上，主計算機能依據提前設計的閾值操控排風、干燥與加濕操作，確保大棚內部的溫度與濕度維持在適合農作物生長的范圍內。

3.2 自動化采摘技術

隨著科技的不斷進步，自動控制技術的應用已經比較成熟，可以同時實現對多種農作物的自動化管理。例如，采摘設備根據預設的路線，將采摘目標的相關情況返回系統，再由計算機對采摘設備下達指令。采摘設施按照制定的路線，可以利用不同類型的傳感器對蔬菜的生長情況進行分析，判斷其是否達到采摘條件，對于達到標準的蔬菜實施采摘。該技術需要操作員根據不同的蔬菜種類設置采摘指標，對工作人員計算機操作水平提出了較高的要求。

3.3 視覺識別技術

由于不同蔬菜對光照的需求不同，農戶需要不斷根據蔬菜的生長周期來調整光照類型和強度。這對農戶來說難度較大且勞動量較大，難以實現精確控制。在蔬菜大棚的自動化控制系統內添加視覺識別系統，可以對大棚內不同的蔬菜進行區分，根據不同生長周期對應的不同外觀變化調整棚內自動遮光系統的轉動，從而實現對光照強度的控制。這一過程不需要人為參與，可有效降低勞動成本。但是，視覺識別技術應用成本較高，因此更適用于種植高附加值蔬菜的大棚。

4 結語

農機自動化控制技術的應用能確保生產質量與效率的提升，降低農業生產所帶來的環境污染，提升農產品產量與品質，加大農產品銷售量，從而增加農民經濟收益，推動國家經濟發展。現階段，我國農民的機械化生產意識還有待提高，對自動化農機設備的應用認識不足，導致自動化農機設備的推廣應用受到了一定阻礙，需要農業部門加強宣傳與培訓，轉變農民的認識，并提高其農機操作水平。