自動控制技術在農業機械設計及發展中的應用

劉文湦 高妍 魏林海

（1.鄂爾多斯生態環境職業學院，內蒙古 鄂爾多斯 017010；2.達拉特旗王愛召鎮人民政府，內蒙古 鄂爾多斯 017010）

一、自動控制技術在農業機械設計中應用優勢

當前，自動控制技術在農業機械設計領域當中的應用非常重要，并且為了進一步提升農業生產力，各國農業科研人員都在加緊研究，農業機械技術當中自動控制技術的良好應用。當前，在農業機械設計當中應用到自動控制技術，主要有以下幾方面優勢特點；

（一）實現實時監控

自動控制技術在農業機械手機當中的具體應用可以有效實現農業機械設備的自動監控功能。在農業機械的使用過程中，對于自身的功能實現監控，能夠保證農業機械生產效率，減少農業機械的故障發生率。在應用自動化控制系統設計之后，系統的傳感技術可以對農業機械的各組織工作性能信息進行有效的采集，并傳達到自動控制系統當中，從而實現自動控制系統對農業機械的工作實時監控了解。

（二）故障自動排查

在農業生產中，農業生產工作比較復雜并且在實際的生產中也有可能遇到相對比較嚴重的天氣[1]。所以，在實際的農業生產過程中，農業機械出現故障問題十分常見，但是一旦農業機械出現故障問題，農業機械的工作效率就會下降，甚至會出現癱瘓的問題，從而給農業生產帶來麻煩。而在農業機械設計當中應用到自動控制技術，利用自動控制技術可以在很大程度上實現故障自動排查。在實際的應用過程中，自動控制系統可以實現對農業機械的各系統完成運行數據采集，并自動與內部的計算機系統進行數據對比，一旦發現數據出現異常立即開始故障分析和判斷，同時對出現故障的位置實施報警，從而提升農業生產中機械故障的檢測效率，對于農業生產效率提升也大有益處。

（三）實現工作效率提升

在農業機械設計當中應用到自動控制技術最大的優勢就是完成農業機械生產效率的提升。傳統的農業機械為手工操作發生，手工操作方式的主要問題就包括兩方面問題，其中一方面問題就是手工操作，操作精度控制不良，經常出現操作失誤，而影響到農業生產，另外一方面則是手工操作時間較慢，并且比較復雜，從而影響到農業機械的工作效率。

（四）實現自動維修

自動控制技術在農業機械設計當中的應用可以完成對農業機械的實時監控，而在自動化技術不斷發展的過程中，尤其是計算機技術和傳感技術應用后，自動化的農業機械控制技術可以實現自身故障的檢修，并同時根據系統自動分析完成基礎故障的處理。通過自動維修功能的實現，減少了農業機械的故障發生率，也提升了農業機械的故障維修次數，降低維修成本。

二、影響農機自動化發展的因素

盡管現階段農業機械化發展的整體趨勢良好，但在先進技術應用和推廣過程中仍存在較多的不利因素，限制了先進的自動化技術與農機產品的快速普及。1.生產經營形勢產生的限制。由于現階段我國農業生產仍以小規模經營為主，集中生產和承包經營所占的比例仍不大，導致存在著土地連片化不良、生產面積小，從而受限于經營成本而無法引進先進的自動化農機設備，且自動化農機設備在小面積農田的作業能力也不易發揮，自動化農機裝備的示范作用不易凸顯。2.農業機械的技術能力不足。由于我國農業機械化發展時間相對較短，農業機械產品本身的成熟度不足，很難與先進的自動化技術相匹配。同時，很多農業機械廠家在自動化技術上研究與應用能力不足，或是對自動化技術的應用研發沒有給予足夠的重視，導致農業機械的自動化功能研發與應用緩慢，使市場上的農業機械產品長期處于技術含量低、功能落后的局面。3.農業生產的基礎設施建設落后。農業機械自動化技術的實施需要很多現代化的基礎設施支持，例如GPS基站、互聯網覆蓋等，但我國很多農村地區尤其是偏遠地區和欠發達地區的農業基礎設施落后，使很多先進的自動化裝備難以應用。

三、自動控制技術在農業機械設計及發展中的應用

（一）農機導航技術與自動駕駛的應用

現階段，很多農機裝備配套了衛星定位技術，使大田農業機械實現了半自動化作業，衛星導航技術能夠輔助駕駛員進行駕駛判斷，幫助提供駕駛路線規劃、行駛狀態監測等功能，有利于農業機械在大面積農田作業時按照預計的方案執行，同時能夠獲取附近其他農機的位置信息，避免作業范圍重合及農機碰撞事故的發生。對于很多新興的農機裝備，例如農業植保無人機、大棚果蔬采摘設備，衛星導航能夠實現精確定位和行駛路線控制功能，幫助實現高精度的自動化作業。以無人機為例，衛星導航技術不僅實現了植保作業按預先設計的方案路線形式實施，并能控制多組無人機同時進行無干涉的作業，同時還實現了定點懸停、斷點續噴等更多先進功能，有效提升了農機使用的便捷性。

（二）在農機故障檢測上的應用

傳統的農業機械在參與農業生產的過程中，若出現了故障問題或零部件損壞問題，駕駛員很難及時的發現并進行處理，往往造成較大的農業機械故障而影響農業生產效率。通過故障自動檢測和診斷技術，在傳統的農機裝備關鍵工作位置布置傳感器設備，檢測農業機械工作過程中的振動、運轉頻率、溫度狀態等信息，并通過可編程控制器設置合理的參數范圍，當農業機械的某些運行參數超出正常工作范圍，會通過控制面板顯示相應的故障問題，提醒駕駛員注意可能存在的異常風險。例如，對播種機排種器排種數量進行監測，當排種數量不足時可及時檢查是否存在堵塞問題；對農機液壓系統進行溫度監測，溫度過高及時提醒駕駛員檢查是否存在散熱不良、液壓油變質等問題。

（三）自動控制技術在溫室大棚當中的具體應用

自動控制技術在農業溫室大棚種植當中也有非常良好的應用，溫室大棚種植是當前農業種植當中非常重要的一種種植方式，也是一種種植效率非常高的種植方式，通過農業溫室大棚的建設，可以完成農作物生長周期的縮短以及農作物的提前種植，對于農業生產而言具有非常重要的意義。而在農業溫室大棚建設中，包括大棚基礎架構建設、大棚內部溫度控制建設、大棚內部供水以及照明建設等多方面內容。而傳統的農業大棚建設施工較慢，并相關系統的連接性不夠強，所以導致實際的大棚建設中出現效率問題。而應用到自動控制技術后，溫室大棚建設可以完成集成控制系統的建設應用，利用溫室大棚自動化控制系統設計，同時完成溫控、光照控制、供水控制、照明控制等內容，從而保證溫室大棚建設合理，也保證溫室大棚能夠良好地發揮作用。

（四）自動化灌溉技術的具體應用

農業種植和生產過程中水利灌溉是必不可少的內容，同時水資源也是農作物生長的必然條件，所以水利灌溉技術是農業種植技術中最重要的技術之一[2]。我國是傳統農業大國，在工業革命之前，我國的農業技術是世界最為先進的農業技術。經過了上千年的技術發展，我國農業生產遺留下很多高效的農業水利灌溉種植技術及灌溉機械，如翻車、高轉筒車、水轉翻車、風力水車等對于我國的農業灌溉起到非常重要的作用。而在當前的農業生產中，傳統的灌溉方式和灌溉機械已經不能夠滿足現代灌溉技術的應用，所以將自動控制技術應用到灌溉技術當中，實現農業灌溉效率的提升以及節能水利。

四、機械自動化技術的發展前景

（一）綠色化

綠色化是機動器件自己主動操縱、運行階段優質競爭力獲得并維持的基準。在開展機械自動化技術研制開發階段，負責方應將綠色化及相關要素作為生產實踐過程優化指標，借鑒其他國家或者地區綠色性能開發經驗，將重點投入未來收益可持續提升上，保障機械自動化技術在促進國民經濟發展方面優良效用的充分發揮。

（二）小體積

現今時代應用較為普遍的機械自動化技術支撐下的產品大體積特性較為突出，僅可滿足建筑業、汽車業、農業等對產品體積要求不很嚴苛的領域，無法滿足信息、軍事、醫學等領域要求。基于此，在未來機械自動化技術發展過程中，應逐步突破體積方面的瓶頸，以微型機械自動化的形式滿足更多行業需求。

（三）虛擬化

隨著不同類型機械制作工藝與模型構建技術、仿真技術的深層次融合，功能更加完善的虛擬化機械自動設備將陸續出現。虛擬化機械自動設備可以集中匯總、處理不同類型生產階段涉及信息，在機器學習的再學習機制支持下，可以解決機械自動化生產階段存在的各種類型問題，最大限度滿足實際生產需求。

結束語：本文筆者在文章中從農業機械的具體設計應用、農業灌溉機械技術應用、農業施肥種植機械應用以及農業大棚技術當中應用四個方面闡述自動控制技術在農業機械當中應用，希望能夠對農業種植技術的優化有所幫助。