自動控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械中的應(yīng)用

周 皓

（蘇州健雄職業(yè)技術(shù)學院 江蘇太倉 215411）

農(nóng)業(yè)是我國重要的產(chǎn)業(yè)，也是其他經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。在當前我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的格局轉(zhuǎn)型升級背景下，只有引入大量自動化機械化生產(chǎn)設(shè)備，才能夠使農(nóng)業(yè)逐步實現(xiàn)無人化、自動化發(fā)展趨勢。但是目前有些農(nóng)業(yè)機械設(shè)備生產(chǎn)與自動化技術(shù)融合力度不足，我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動化與國外發(fā)達國家相比還有較大差距。在部分山區(qū)地區(qū)，仍然使用手工式的農(nóng)業(yè)耕種設(shè)備，極大地制約了農(nóng)業(yè)的發(fā)展。在當前機械設(shè)備自動化發(fā)展中，機械自動控制技術(shù)為智能化農(nóng)業(yè)提供了更多的可能，而且也能夠助推我國農(nóng)業(yè)朝著現(xiàn)代化、自動化方向發(fā)展。

1 農(nóng)業(yè)機械自動控制技術(shù)現(xiàn)狀

從當前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的角度上來講，國家對現(xiàn)代化自動控制設(shè)備的控制技術(shù)有了較大的研究，而且國內(nèi)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)已經(jīng)進入了一個更新的階段，一些大型農(nóng)業(yè)企業(yè)運用自動控制技術(shù)提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，應(yīng)用GPS、GIS 等新技術(shù)，使農(nóng)業(yè)設(shè)備逐步向自動化發(fā)展。自動化技術(shù)能夠使農(nóng)業(yè)機械設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)相聯(lián)系，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步更新，直接了解現(xiàn)場機械設(shè)備的操作過程，有利于實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械設(shè)備的集中管控，保證系統(tǒng)符合各類農(nóng)作物生產(chǎn)的需要。通過機械設(shè)備可以自動采集農(nóng)作物生長各類數(shù)據(jù)，極大地提高了現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率[1]。國內(nèi)的農(nóng)業(yè)自動化水平與西方國家相比有較大差距，尤其是在技術(shù)方面比較落后。現(xiàn)階段我國一些偏遠地區(qū)農(nóng)民還是依靠手工方式進行耕種，很多農(nóng)民并沒有意識到應(yīng)用現(xiàn)代化的信息技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備，而且在農(nóng)業(yè)的管理方面還存在機制不健全、機制落后的問題。農(nóng)產(chǎn)品的銷售往往沒有形成自身的獨特品牌，在品牌創(chuàng)新方面缺乏創(chuàng)新性，無法與市場的其他產(chǎn)品競爭。當前有些農(nóng)業(yè)企業(yè)在生產(chǎn)中仍然會保留機械化的生產(chǎn)模式，智能化技術(shù)并未應(yīng)用到農(nóng)業(yè)的種植和農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)加工中，這會使設(shè)備設(shè)計與實際的生產(chǎn)需求存在較大的落后和差異性，不能夠充分利用資源，造成資源浪費，加大了農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。智能技術(shù)可以極大提升農(nóng)作物種植效率，為改善農(nóng)作物產(chǎn)品質(zhì)量提供更多技術(shù)保障。

2 自動控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械中的應(yīng)用優(yōu)勢

2.1 同步控制

在機械設(shè)備控制中，應(yīng)用機械自動化技術(shù)比較重要，而且自動化控制技術(shù)會以電氣設(shè)備為載體，通過連接各設(shè)備，對接設(shè)備與終端之間的信息溝通渠道，以此縮減信息傳輸時間，提高設(shè)備響應(yīng)效率。對那些遠程的操控設(shè)備來講，利用終端的操控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備與物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)的連接，以物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為載體，可以使該機械設(shè)備做好智能化的空間定位，了解各個設(shè)備設(shè)施運行狀態(tài)。通過下達相應(yīng)的指令參數(shù)保證設(shè)備運行，精準執(zhí)行管理人員的各類操作指令。通過應(yīng)用現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)設(shè)施設(shè)備，實現(xiàn)各個設(shè)備之間的同步運行，同步操作[2]。

2.2 精準的操控性

在現(xiàn)階段現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設(shè)備運行中，要實現(xiàn)自動化控制，只有通過內(nèi)部信號傳輸控制，以光電作為傳輸?shù)闹黧w，與外部系統(tǒng)、內(nèi)部系統(tǒng)連接整合，才能夠保證各個電路之間隔斷電氣，有效保證各個信息接入端在信息傳輸中實現(xiàn)數(shù)據(jù)的精準傳輸。另外，在控制系統(tǒng)中，通過應(yīng)用集成的模塊可以確保各個設(shè)備在運行中符合相應(yīng)的參數(shù)要求，降低外部的環(huán)境干擾。此時還應(yīng)該注意自動化技術(shù)的應(yīng)用需要，選擇嚴格規(guī)范的控制系統(tǒng)，保證系統(tǒng)基本功能的正常，同時進一步提高自動控制技術(shù)在農(nóng)林機械設(shè)備中的應(yīng)用。

2.3 自我診斷

自動控制技術(shù)往往是以自我診斷功能實現(xiàn)為主，通過外部的專家智能系統(tǒng)，同時依托機設(shè)備內(nèi)部的傳感器實時分析整個機械設(shè)備運行狀態(tài)。傳感器能將采集到的數(shù)據(jù)信息反饋到中央控制系統(tǒng)中，并由專家的系統(tǒng)研讀數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)庫內(nèi)部，可以對比分析外部的參數(shù)，了解設(shè)備在運行中是否出現(xiàn)了故障。另外，系統(tǒng)具有精密的算法，可以對當前的設(shè)備運行狀態(tài)數(shù)據(jù)進行預期的分析，還可以通過參數(shù)的核定方式來保證各類系統(tǒng)設(shè)備正常運轉(zhuǎn)。在系統(tǒng)運作期間執(zhí)行相應(yīng)指令，當系統(tǒng)自動檢測到故障時，這時故障機就可以給出相應(yīng)的解決方案。在設(shè)備運作時，要立即停止并觸發(fā)相應(yīng)的警報系統(tǒng)，實現(xiàn)系統(tǒng)自我修復，保證設(shè)備正常的運轉(zhuǎn)。

2.4 節(jié)約成本

自動控制技術(shù)可以有效提高現(xiàn)有自動化設(shè)備運行的狀態(tài)，而且可以保證機械設(shè)備適用于多種運行環(huán)境，這樣就可以最大化降低設(shè)備出現(xiàn)故障的概率。自動化的控制系統(tǒng)能夠逐步替代人工的生產(chǎn)，例如實現(xiàn)播種一體化，自動化設(shè)備可替代近5 個人的工作量，而且大幅度提升種植效率。對于現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)來講，通過應(yīng)用自動化設(shè)備可以節(jié)省大量人力、物力和財力，也會節(jié)約資源，進而達到節(jié)約成本的目的。自動控制設(shè)備利用其高效的優(yōu)勢，減少大量的人工，縮減人工成本。

2.5 簡化配置

隨著自動控制技術(shù)的不斷更新，各類自動控制技術(shù)的組件參數(shù)也在不斷調(diào)整，以使設(shè)備向自動化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方向發(fā)展。不同的設(shè)備在作業(yè)期間會選擇多種控制類型，例如模擬量、電壓值和數(shù)據(jù)接口，選擇應(yīng)用模塊化、集成化的系統(tǒng)可以實現(xiàn)設(shè)備控制器和智能端有效精準連接。另外，還可以對這些數(shù)據(jù)做好獨立的處理，將數(shù)據(jù)信息輸入相應(yīng)的組件中，實現(xiàn)對農(nóng)用設(shè)備的自動管控。自動控制技術(shù)可以減少設(shè)備內(nèi)部資源的配置，實現(xiàn)功能的集成，并替代多種傳感部件，減少能源消耗，提高設(shè)備運行的效率。

3 自動控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械中的應(yīng)用

3.1 農(nóng)作物生長中溫濕度的設(shè)定與控制

在自動控制技術(shù)應(yīng)用中，需要結(jié)合農(nóng)作物生長的適宜溫度濕度控制好農(nóng)作物周圍的溫度，并及時地對外界的溫度、濕度數(shù)據(jù)調(diào)整設(shè)備，這樣才能夠使外界的環(huán)境適宜農(nóng)作物生長。通過利用設(shè)備調(diào)節(jié)溫度、濕度，使溫濕度能夠處于農(nóng)作物生長的最佳條件內(nèi)。例如，在大棚種植蔬菜期間，可以在大棚內(nèi)種植一些反季蔬菜。當外界溫度無法達到農(nóng)作物生長要求時，此時大棚就會為蔬菜生長創(chuàng)建一個模擬的生長環(huán)境，生產(chǎn)出符合市場需要的各類蔬菜水果。在農(nóng)作物監(jiān)管期間，還應(yīng)該通過自動控制技術(shù)，實現(xiàn)對大棚蔬菜水果全天候的信息監(jiān)控，保證其生長狀況符合當前的農(nóng)作物生長需要。為此要通過傳感設(shè)備來開展空間的布局，以保證傳感器能夠均勻地分布在大棚的各個位置上。然后通過信息數(shù)據(jù)的采集，將大棚內(nèi)部蔬菜生長環(huán)境所形成的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)较到y(tǒng)中，再由系統(tǒng)分析各類數(shù)據(jù)。當計算機系統(tǒng)分析到大棚內(nèi)部數(shù)據(jù)信息下達指令之后，各類型的控制技術(shù)會自動執(zhí)行命令，以此保證設(shè)備在應(yīng)用過程中能夠?qū)崿F(xiàn)精準對接，實現(xiàn)對大棚內(nèi)濕度溫度的自動調(diào)節(jié)。隨著當前傳感器設(shè)備的不斷更新，各個設(shè)備的控制進度也在逐步提高，生長環(huán)境也會隨著設(shè)備作出靈活調(diào)整，這對反季農(nóng)作物生長有較大的便利性。

3.2 農(nóng)作物自動采收

農(nóng)作物成熟之后，可以通過利用自動化設(shè)備實現(xiàn)自動采摘，這主要是通過設(shè)備設(shè)定相關(guān)參數(shù)，利用程序自動操控保證設(shè)備精準地執(zhí)行程序?qū)崿F(xiàn)自動采摘。在采摘中，要結(jié)合各個農(nóng)作物生長的屬性測量數(shù)據(jù)。在果樹的成熟位置以及果蔬在某一階段內(nèi)成熟的特征進行分析，這樣才能夠保證在系統(tǒng)錄入數(shù)據(jù)時符合實際農(nóng)作物生長的需要。通過利用自動化的設(shè)施設(shè)備，精準地去執(zhí)行某一項指令，來完成設(shè)備在農(nóng)田自動化運行及采摘的需要。另外，自動控制技術(shù)也必須以設(shè)備傳感器作為基礎(chǔ)和載體來獲取外界數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)對設(shè)備內(nèi)部自動控制程序參數(shù)的設(shè)定和對比，保證程序下達更加符合農(nóng)作物采摘的實際需要。

3.3 以傳感器為載體的影像識別技術(shù)

影像識別技術(shù)可以根據(jù)農(nóng)作物生長期間外部光照強度而靈活地改變燈光強度，在不同生長階段，植物對陽光的需求量有一定的差異，要使農(nóng)作物科學合理生長，必須控制好每個階段的光照，這樣才能夠保證植物在生長中獲得足夠的光照強度。影像識別技術(shù)在農(nóng)作物大棚自動控制應(yīng)用中可以實現(xiàn)對農(nóng)作物生長狀態(tài)中顏色的辨別，將顏色與外界的光照強度值進行對比分析，這樣通過系統(tǒng)內(nèi)部的參數(shù)就可以靈活搭建大棚。通過控制大棚內(nèi)部光照強度，調(diào)整大棚內(nèi)部光照的強度，以此滿足農(nóng)作物在不同狀態(tài)下的生長需要。基于此類技術(shù)的實現(xiàn)，就可以有效避免資源浪費，提高農(nóng)作物的經(jīng)濟效益[3]。

4 結(jié)束語

自動控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用比較廣泛，可以實現(xiàn)自動播種、自動耕種、自動種植以及自動采摘果實。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的研制單位要加大對現(xiàn)有農(nóng)作物生長習性的研究，通過優(yōu)化控制系統(tǒng)，實現(xiàn)自動控制系統(tǒng)設(shè)備與實際的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相匹配。應(yīng)用智能化的控制技術(shù)，可以進一步提高農(nóng)作物生產(chǎn)效率。工業(yè)機械設(shè)備的研制單位要加大對自動控制技術(shù)研發(fā)資金的投入，在外部招聘高端的技術(shù)人才，同時與外部的技術(shù)公司建立穩(wěn)定合作關(guān)系，引入一些關(guān)鍵性的技術(shù)和零部件，研制出更加智能化、自動化的控制設(shè)備。在農(nóng)村區(qū)域加大對自動控制技術(shù)的宣傳力度，這樣才能增加自動控制的設(shè)備銷售量。自動控制技術(shù)不僅可以實現(xiàn)對大棚內(nèi)部溫度濕度的自動調(diào)節(jié)，還能夠?qū)崿F(xiàn)果實的自動采摘，靈活控制大棚內(nèi)部的光照度。