淺議農業機械自動控制技術與應用

劉雨亮 吳方崛 龔錦洲

（荊楚理工學院 湖北荊門 448000）

隨著國民經濟的持續發展，特別是經濟和科技的不斷進步，國家和社會對農業生產效率和質量的要求不斷提高，人們對農產品的需求量也不斷增大。因此近年來國家對農業發展的重視程度越來越高，傳統機械在農業生產中的作業效率在滿足人民需求方面逐漸顯得力不從心[1]。賦予傳統機械自動化能力，實現基于自動控制技術控制農業機械產品已經成為農業機械發展的主要方向。借助自動化控制技術，可以實現對作物環境的檢測和調整，從而使農業生產的自動化和智能化水平得到有效的應用，進而提升農作物產量以及農業生產率[2]。另外，農業機械融入自動化控制技術，可以提升農業機械制造的標準化程度，對優化機械制造工藝、節約制造成本有重要意義。

1 自動控制技術在農業機械中的應用

1.1 農業機械的部分自動控制技術

隨著農業機械裝備功率的逐步增大以及工作環境的日漸復雜，長時間的震動會使零部件發熱，易造成因高溫而發生火災等事故。采用溫度傳感器能夠實時監測核心部件的溫度，并根據溫度監測值及時利用控制程序調整部件的工作狀態，例如降低功率或停止工作，最終降低事故發生的概率[3]。

1.2 自動控制技術在精細化作業中的應用

溫室中農作物的生長過程需要進行精細化檢測，溫室也是精細化作業的重要基地之一。在實際生產過程中，相關技術人員不僅要對機械設備進行有效的維護和管理，又要對農產品的實時生長狀況進行分析，其日常工作非常繁重[4]。對作物狀態進行監控，其數量龐大，檢測結果的真實性和準確性也比較差。應用自動化控制技術，在具體作業過程中，作業人員可以利用自動控制技術實現作物狀態的監控，將跟蹤人員的工作負擔降到最低，從而提升作業人員的工作效率。

1.3 自動控制技術在農業灌溉中的應用

隨著現代農業的不斷發展，自動化灌溉技術不斷應用于農業灌溉中。工作人員首先需要科學合理規劃農業耕地，隨后在固定區域內定量設計相應的自動化灌溉裝置，工作人員可根據耕地實際情況設計設備的具體工作時間，實現精細化灌溉。工作一段時間后，隔固定時間再進行灌溉工作。另外，還能合理設置灌溉機械的灌溉時間長度，實現自主灌溉。通過農業灌溉自動控制技術，不僅能夠大幅降低灌溉人員的工作量，還能降低水資源的使用量，節約灌溉成本。

2 自動控制技術在農業領域應用存在的問題

2.1 自動化整體水平較差

雖然自動化技術已經在農業生產機械中得到應用，但就目前來看，我國農業戶口群體龐大，現已超過87 萬戶，在農村想要實現自動化技術的全民應用仍然是一個巨大挑戰。雖然我國大部分農村在一定程度上實現了機械化，但其自動化水平還比較低，農業機械制造過程的創新能力不足，未將全面自動化工作納入設計工作中。例如在農田插秧和收割過程中僅僅只能實現基本的動作，其實際工作效率較低，盡管目前機械設備采取了自動化，但仍然存在較大問題，例如故障較多、維修困難、維修成本高等。另外，在傳統農業機械設計過程中，僅有部分機械使用了自動化技術，其技術水平仍然比較低，使得農業機械制造過程中自動化技術無法發揮出其優勢，從而影響農業發展。

2.2 自動化技術在農業機械發展尚處于初級階段

自動化技術在農業生產制造過程中主要是面向機械產品的設計和制造。在國內，農業機械的自動化水平較低，其創新水平比較薄弱，自動化的農業人才相對比較緊缺，使自動化技術在農業機械設計中的制造仍然存在不同程度的制約。另外，材料的選取也是農業機械制造的制約因素。材料的選擇受限于高性能材料，其價格太高，但如果選擇低價格的材料，不能滿足其對農業生產的基本要求，在自動化農業機械應用過程中仍然處于停頓狀態。目前國內較多地區仍然采用傳統手工作業方式，導致農業水平發展速度較慢，加之農村勞動力逐步減少，因此機械化和自動化將是未來的主要發展方向。

3 自動控制技術在農業機械中的應用策略

3.1 科學合理的推廣農業機械自動化

農業機械中采用自動化控制，其標志是農業生產的高效和安全性，另外綠色和成本節約也是近年來提出的口號。農業機械自動化發展模式的具體應用效果應該進行定期評價，科學合理地選擇農業機械自動化的推廣應用模式，最終有效實現農業機械自動化的發展。從目前情況來看，隨著農村勞動人員不斷向城市轉移，農業市場的競爭力逐步增強，此種現象使農業的發展對大型機械裝備和高科技含量的機械設備需求都不斷增加。對于農業的機械化和自動化發展來說，不管是對自動化模式的選擇還是對自動化模式的轉型升級都顯得非常重要。

3.2 以農業機械的自動控制水平提升為著力點

作為農業大國，我國經濟和科技都在如火如荼地發展中。現如今，國家著重發展農業，不管對人力資源還是物力、財力資源都傾斜了大量投資，目前傳統農業正向現代化農業方向發展。和歐美發達國家相比，國內的農業整體發展水平尤其是自動化水平還比較低，重視程度也嚴重不足。比如產品的整體開發技術比較落后，對農業機械產品開發的力度具有一定局限性。未來自動化技術發展的首要任務是實現農業生產過程的智能化，從而有效提升自動控制技術水平，農業的糧食產量才可得到大幅提升，從而逐步走向自動化。從目前來看，小麥的全面機械化生產已經在全國范圍內推廣，未來面向玉米生聯合收割的全面推廣應用是未來的主要任務。最終目標是將農業的機械化和自動化技術應用于各類農作物的收割和管理中。

3.3 農業機械的耐久可靠性

農業機械一旦在工作過程中出現異常，會嚴重影響工作效率。經實際分析可知，在農業機械設備工作過程中，因其工作環境差、工作強度大，致使設備發生故障的頻次較高。因此，應該將影響外部環境的各類要素對設備的工作質量緊密聯合起來，為保障農業機械的工作穩定可持續提供支撐。另外，應該加大力度對機械設備的耐久性和可持續性做提升。

3.4 緊抓智能化發展方向

農業機械的智能化是未來機械設備智能化發展的關鍵環節，需要提升優化農業機械設備的控制系統，增加設備操作人員的工作強度，從而有效提升工作人員日常作業中的勞動舒適度。

3.5 基于自動化技術的安全檢測

隨著居民生活品質要求的不斷提升，產品安全監測問題一直是人們關注的話題，為更好地實現農產品質量特性提升，在農業機械生產過程中應該使用自動化技術提升農產品質量問題的檢測能力，加強農產品的安全監測力度，提升農產品的質量，進而提升產品的知名度。例如可以研制農業自動化檢測包裝機，實現對農產品的高效包裝和檢測，提升其檢測效率，打造高質量的出口農產品，最終促進農業發展。

4 對農業機械制造的影響

4.1 提升生產效率

隨著科學技術的發展，在農業生產中加入自動控制技術能夠保障農業生產的質量，最大限度提升農業生產的效率，進而滿足農業生產對自動化機械的需求。在農業機械制造過程中使用自動化技術，可以有效避免環境造成的干擾，保障機械制造順利開展。

4.2 提升機械的精度

機械的精度是目前我國和國外發達國家的最大差距，只有提升農業機械精度，才可實現準確高效地進行農業作業活動。在機械制造過程中，隨著自動化技術的不斷發展，對農業機械的生產制造環境和制造工藝流程起到了很好的優化作用。通過對輔助人員的管理以及合適的自動化生產技術的選擇可以提升農業機械的制造精度，最終實現農業機械的標準化，并對農業機械的后期運營具有重要意義。

4.3 可降低制造成本

就我國目前的機械制造形式來看，農業生產對機械的功能需求越來越豐富，給農業機械制造帶來了許多困難。在傳統農業機械制造企業中，機械的生產往往需要多個復雜的工藝流程，具體包括零件的切削、整體架構的裝配和農業機械零部件的組裝，以上環節對人力和物力資源的消耗量比較大，大幅提升了機械零件的制造成本。利用自動化技術來對機械制造進行融入后，可大幅降低人力成本消耗，同時還可以降低零件使用量，從某種層面上降低機械制造成本，同時滿足農業生產對機械的最大使用要求，對農業機械制造企業發展影響意義深遠。

5 結論

隨著經濟社會的持續發展，提升農產品的生產效率和產品質量是未來農業的發展目標。信息技術和人工智能技術的不斷發展為我國農業機械設備的優化升級提供了契機，也為我國農業機械的制造提供了技術保障。大批量自動化控制機械的使用，能夠最大限度地提高農業生產水平，對農業的發展意義深遠。通過使用自動化技術，對優化農業機械的生產制造流程，降低農業生產成本，提升產品質量，減少農業生產所需人力資源等都有重要意義。因此，基于自動控制技術的農業機械研發將在未來是主要方向之一。