自動控制技術在農業(yè)機械中的應用探討

河南工業(yè)貿易職業(yè)學院 申九菊

農業(yè)是國家賴以生存與發(fā)展的重要基礎，是貫徹國家戰(zhàn)略發(fā)展的重中之重，一個國家農業(yè)機械化程度在很大程度上能夠衡量國家農業(yè)現(xiàn)代化程度。改革開放以來，我國農業(yè)經(jīng)濟不斷提升，且農業(yè)機械化程度不斷提高，農業(yè)生產中科技含量越來越高。自動控制技術在農業(yè)機械中應用，能夠有效改變農業(yè)機械格局，讓農業(yè)機械向著信息化、智能化、數(shù)字化的方向發(fā)展，實現(xiàn)農業(yè)生產一體化目標，提高農作物品質，實現(xiàn)農業(yè)生產增收降本。基于此，加強對自動控制技術在農業(yè)機械中應用的研究具有現(xiàn)實意義。

1 國內外農業(yè)機械自動化技術應用現(xiàn)狀

1.1 國內應用現(xiàn)狀

在我國綜合國力不斷提升的今天，國家經(jīng)濟發(fā)展迅速，農業(yè)技術水平有了很大提高。但由于先進技術在農業(yè)領域開發(fā)及運用時間尚短，和一些發(fā)達國家相比仍然具有一定差距。近年來，我國農業(yè)產量、生產力等明顯提高，但農產品質量偏低，影響了農業(yè)出口率。盡管農業(yè)機械化程度不斷提高，但受到地理位置、經(jīng)濟條件、宣傳力度等因素影響，我國農業(yè)機械化應用程度相對較低，尤其是一些偏遠山區(qū)，農業(yè)機械使用率較低，農民使用機械從事農業(yè)生產的意識較差，無法形成地區(qū)性農業(yè)產物品牌，導致農產品數(shù)量多、質量差的局面，無法提升農產品的價格，是我國農業(yè)發(fā)展中一個重要影響因素。農業(yè)機械化水平是在先進技術基礎上，目前我國農業(yè)機械技術創(chuàng)新能力不足，依舊停留在老舊層面，技術創(chuàng)新力不足、技術水平偏低，對農業(yè)整體發(fā)展水平造成阻礙，也會導致機械資源浪費。

根據(jù)我國農業(yè)機械工業(yè)協(xié)會的相關統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2020年統(tǒng)計在內的大型拖拉機產量超過40020臺、中型拖拉機產量共238566臺、小型拖拉機產量為342500臺；自走式輪式谷物收獲機的產量超過20000臺，同比增長18.42%；而履帶式水稻收獲機產量為52346臺，同比下降17.23%，但半喂式水稻收獲機產量為5645臺，同比增長超過60.0%。在農業(yè)機械總動力方面，2020年我國農業(yè)機械總動力達到12.36億千瓦，實現(xiàn)了持續(xù)增長，同比增長2.6%。

1.2 國外發(fā)達國家應用現(xiàn)狀

在全球農業(yè)機械化發(fā)展中，德國、美國、荷蘭、瑞士等發(fā)達國家農業(yè)機械化程度較高，其機械應用不僅效率高，同時具有很高的安全性。如，美國農業(yè)發(fā)展中，將GPS安裝在農業(yè)機械設備當中，提高了農業(yè)機械操作的精準度；日本農業(yè)自動化程度相對較高，其國內生產效率明顯較高。我國地域遼闊，在氣候、地形等方面存在一定的復雜性，應該根據(jù)地區(qū)實際情況進行技術創(chuàng)新，提高農業(yè)整體生產效率。

2 自動控制技術在農業(yè)機械中應用的優(yōu)勢

2.1 能夠實現(xiàn)實時控制

在自動控制技術的運用下，各類信號傳輸速度增快，對時間要求明顯較快。借助于自動控制技術，能夠實現(xiàn)實時控制，能夠保證信號及時傳遞，保證信息、程序能夠高速運轉，能夠為農業(yè)機械提供有力的安全保護，提高農業(yè)機械運用的安全性、可操作性，為農業(yè)機械運行奠定基礎，提高農業(yè)發(fā)展的穩(wěn)定性。

2.2 具有較高的可靠性

在農業(yè)自動化機械使用過程中，信號輸入、輸出等都可以通過光電隔離技術，有效保證了機械運行中內外部電路系統(tǒng)隔離，確保在農業(yè)機械設備輸入端具有合適的時間常數(shù)、濾波器等，機械運行中各控制系統(tǒng)模塊都具有與之相對應的屏蔽措施，無論在何種惡劣環(huán)境下，都能保證農業(yè)機械能夠正常運行。當然，農業(yè)自動化機械設備使用中應該優(yōu)選開關電源，對電氣控制元件質量做好把控，才能更好地提升農業(yè)機械可靠性。

2.3 可以實現(xiàn)自我故障診斷

自動控制技術在農業(yè)機械中的使用，還具有故障自動診斷的功能。由于機械設備可以自動控制，借助于系統(tǒng)自身診斷功能，利用設備元器件中設置的傳感器，能夠監(jiān)測機械運行的相關數(shù)據(jù)，保證機械運行的質量。自動控制技術運用到農業(yè)機械中，能夠保證機械運行穩(wěn)定，一旦出現(xiàn)運行故障問題，則可以及時做出診斷，發(fā)出相關故障信號，提醒相關操作人員進行處理，保證機械運行安全性。

2.4 有利于降低維護成本

應用自動控制技術，能提升農業(yè)機械適應環(huán)境、地域的能力，大大提升農業(yè)機械生產效率，降低機械運用中的故障發(fā)生幾率，保證農業(yè)生產的效率，為推動農業(yè)機械化發(fā)展做出了巨大貢獻。同時，采用自動化農業(yè)機械，大大減輕了相關農業(yè)從業(yè)者的勞動強度，機械設備維護成本降低、投入精力和成本降低，還能夠提升廣大農民的幸福指數(shù)。

3 當前我國農業(yè)機械自動化應用中存在的不足

3.1 農業(yè)機械領域對自動控制技術重視程度偏低

盡管自動機械設備有這樣那樣的優(yōu)勢，但在我國廣大農村地區(qū)推行自動化農業(yè)機械過程中還是遇到很大的阻礙，而社會各方面對自動化農業(yè)機械技術重視程度不足，是影響我國農業(yè)機械自動化發(fā)展的重要原因。很多農村地區(qū)，農民對于自動化農機的重視稍顯不足，政府、農業(yè)相關人員沒有充分認識到自動化農機推廣和使用的優(yōu)勢，阻礙了農業(yè)機械自動化發(fā)展的進程。近幾十年時間里，我國在自動化領域取得了顯著成績，國家對于自動化技術的普及不斷深入，人們對自動化技術也有了更深了解，但由于政策宣傳力度不足、幫扶政策力度差、農民接受程度低等客觀因素，導致當前我國農機自動化技術運用水平相對不足，不能充分發(fā)揮農業(yè)機械自動化優(yōu)化。只有不斷提升對農業(yè)機械自動化發(fā)展的重視，出臺相關的幫扶政策，進一步提升政策幫扶、資金幫扶等力度，才能為我國農業(yè)自動化機械發(fā)展奠定堅實的基礎。

3.2 農業(yè)領域自動化機械技術研究能力偏弱

我國開展自動化技術革新的時間尚短，盡管整體發(fā)展速度較快，但技術水平與發(fā)達國家相比具有一定差距。無論是自動化技術滯后，還是系統(tǒng)自動化程度偏低，都對農機自動化發(fā)展造成了很大的阻礙。同時，在自動化技術標準制定方面，我國農業(yè)機械自動化標準相對滯后，且由于地域不同，機械自動化開展受到影響。當前，絕大多數(shù)農機產品更適合平原地區(qū)，對于復雜山區(qū)，自動化機械適應能力偏低，嚴重削弱了自動化農機優(yōu)勢。只有從技術研發(fā)方面入手，切實提升農機自動化技術研發(fā)水平，針對不同地域研發(fā)出不同種類、不同功能的自動化農機產品，才能為我國農機自動化發(fā)展提供更大的貢獻。

4 自動控制技術在農業(yè)機械中實際運用措施

4.1 自動節(jié)水灌溉控制技術

灌溉是農業(yè)生產中不可缺少的環(huán)節(jié)，在中國幾千年農業(yè)發(fā)展過程中，農業(yè)灌溉技術歷經(jīng)發(fā)展與改革，給人們帶來了重要的啟示，也凝結了古人的智慧。自動化技術不斷發(fā)展中，人們對其運用更加成熟，隨著我國生產力水平持續(xù)提升，農業(yè)技術改革不斷深入，傳統(tǒng)灌溉模式也有了很大的變化。將自動控制技術運用到節(jié)水灌溉系統(tǒng)中，能夠有效的提升農業(yè)灌溉的自動化程度，還具有獨立監(jiān)測功能，對植物生長進行實時監(jiān)測，對植物各項生長指標進行數(shù)字化分析，將分析結果傳輸?shù)街醒肟刂葡到y(tǒng)當中。利用自動節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)，可以分析植物生長指標情況，表明植物生長狀態(tài)，以便于選擇最佳的灌溉方式、灌溉時間、灌溉量等，為植物生長提供保障。水資源在農業(yè)發(fā)展中具有十分重要的作用，以往采用人工灌溉的方式，按時進行農田灌溉，但這種人工灌溉的方式會消耗大量的人力，農民農業(yè)種植壓力較大；長此以往，一些農民難免懈怠，導致農田灌溉不合理，對農作物生長造成影響，導致農產品產量降低。

4.2 自動施肥控制技術

施肥是農業(yè)生產中的關鍵環(huán)節(jié)，而實現(xiàn)智能化應該作為農業(yè)機械自動化發(fā)展的執(zhí)行方向。在施肥方面，利用自動控制技術，能夠實現(xiàn)節(jié)水、節(jié)肥，提高化肥的整體利用率，提高施肥效率。同時，可以將自動施肥系統(tǒng)和自動節(jié)水灌溉系統(tǒng)結合起來，通過對相關壓力的控制，讓肥料、溶液相互結合起來，提升施肥自動化程度、智能化程度。自動施肥模式精準性更高，能夠有效的節(jié)約肥料，同時能夠降低人工成本，節(jié)約時間成本，還能夠提升農作物產量，推動農業(yè)向著標準化、自動化的方向發(fā)展。

4.3 自動化溫室控制技術

溫室大棚是目前農業(yè)生產中重要的形式，能夠在短時間生產出豐富的農產品資源。通過自動化溫室控制技術，對溫室大棚溫度、濕度等進行實時調控，實現(xiàn)全年種植農產品，能夠促進農作物生產，提升整體產量。具體實施中，利用計算機系統(tǒng)，對溫室中各個環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、分析，并實施自動化監(jiān)控，對溫室大棚中溫濕度、二氧化碳含量等進行詳細分析，以便于為農作物生產創(chuàng)造出更加適宜的條件。

5 總結

通過上述分析可知，機械化生產是農業(yè)改革的重點，是提升農業(yè)產量的重要途徑。當前，我國農業(yè)機械化改革不斷深入，自動控制技術在農業(yè)機械中的運用更是不斷增強，推動農業(yè)產業(yè)向著智能化、數(shù)字化的方向發(fā)展，大大提升了農作物生產效率，能夠節(jié)約時間和人力成本，實現(xiàn)精確化生產，同時也能夠提升農機運行的安全穩(wěn)定性。具體實施過程中，借助自動化節(jié)水灌溉技術、自動施肥控制技術以及自動化溫室控制技術等，提升全國農業(yè)資源利用率，在一定程度還能夠實現(xiàn)農業(yè)環(huán)境保護，對推動我國農業(yè)向著可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。