自動控制技術在農業機械領域的應用趨勢

□ 張 勃

（西安外事學院，陜西 西安 710077）

一、農業機械自動化積極作用

（一）節省勞動力

傳統農業的播種、施肥、豐收等各項農業工作都是依靠勞動人民的雙手，這種低效率的生產方式要耗費大量的勞動力與時間，付出的艱辛與農產品的經濟回報不成正比。而在如今科技快速發展的時代，農業機械化與自動化水平逐漸上升，很大程度上節省了勞動力。農業生產過程中自動化機械的使用，使得農業的生產效率大幅度提升，也保證了農產品的質量。是機械設備改變了傳統的勞動方式，減輕了農民的勞動壓力，勞動人民也可以擴大農產品種植規模，推動農業經濟的發展［1］。

（二）符合農業發展需求

我國城市化的發展方式使得很多農村人口涌入城市，爭取城市戶口，農村人口大量減少，留下的大多是老年人和小孩，他們由于體力和年齡的限制，無法承擔如此強度的農業生產活動，因此農村的土地資源普遍閑置、荒廢，導致了資源的嚴重浪費。而農業機械的科技發展，符合當代農業的發展需求，實現了自動化的生產方式，不再需要人力進行辛苦勞作，人們只要會操作農業機械，就可以利用自動化的機械代替人力實現農作物的耕種、施肥、秋收等全部過程，進而促進農村經濟的持續健康發展［2］。

（三）構建新型農業模式

隨著市場的多樣化發展，農業的產業結構也應市場變化發生轉變，出現了職業化的農民，傳統的農村的生存理念和農業的生產經營方式不再適應新時代下的農業發展，因此，以現代科學技術的發展推動新型農業生產與經營模式的構建是必然趨勢，在彌補傳統農業生產的不利因素、促進農業轉型的同時，有助于縮小城鄉差距，加快農村地區的發展步伐，促進國民經濟的發展。

二、農機自動化控制技術應用優勢

（一）元器件高精度反饋

農業機械運作時的控制精度依靠農機各部分零件的精準反饋，所以采用自動控制技術的農機元器件的反饋精度是影響農機運作時綜合精確度的主要因素。例如，農機執行生產任務時，所處位置的信息反饋，傳統的農機設備中傳感器提供的位置數據只能精確到5厘米，如今，一般農機配置的都是光電編碼器，其提供的位置數據精確度達到0.2厘米。通過數據比較可以發現，自動化的控制方式大幅度提升了農機工作時的精確度。另外，以往的農業機械部件中的傳感器的實際功耗較大，甚至超過規定功耗，因此農機使用壽命縮短；而光電編碼器功耗較低，與其他組件之間不存在摩擦損耗，因此光電編碼器在如今的農機設計制造中得到廣泛使用。

（二）可靠性很高

采用自動化控制技術的農機在運作時，幾乎所有接口信息的輸入或者輸出方式均為采光隔離方式，這種方式的優點在于可以將農機的內部電路和外部電路分隔開。在自動化技術下，操作控制系統中的每部分組件都帶有高效的屏蔽措施，避免因工作環境惡劣而造成農機損壞。在控制系統中濾波器和電控元件等農機的組成元器件需要經過嚴格的挑選，高質量的開關電源和傳感器是實現農機可靠性的前提。另外，采用自動化控制技術的農機，有一項特殊的功能，即可以對農機自身的運作情況進行實時有效的監控，系統若出現故障或者有損壞的可能性，系統會給出警示，并能顯示故障的精確位置。

（三）配置簡便靈活

當下，很多廠家生產的農機各部分的配件不再單一，而是多種多樣，且技術成熟、系統完善，可依據農機的不同類型與農業工作需求選擇合適的控制元件，如系統的電源電壓大小、電流大小、模擬量和開關量、I/O模塊、工作模式等，實現農機配置的簡便靈活運用。為了簡化控制系統，在滿足農機工作要求下，將大部分的操控器都設計為模塊化的結構。例如，自動控制系統的電源模塊、CPU控制模塊、I/O模塊，都采用模塊化的設計方式，如果農機發生故障，可根據每個模塊上提供的故障指示，快速檢查并尋找故障位置，然后單獨換掉故障的模塊，使控制系統恢復正常運行，這種靈活的配置方式減小了農機的維修難度，增加了自動化控制農機的工作效率［3］。

三、農機中自動控制技術的分析與應用

（一）農機自動控制技術分析

1.溫度與濕度自動化控制技術

冬季蔬菜的生產主要依靠大棚種植方式，這種種植方式滿足了人們冬季對蔬菜的需求，但是一項比較耗時費力的農業生產活動，需要農民的盡心監督與管理。采用自動控制技術，依靠傳感器組件收集大棚內的溫度與濕度信息，傳遞到農民的計算機上，主計算機按照提前設定的閾值進行比較，從而控制大棚內排風、加濕、干燥等操作，確保大棚內部農作物正常生長所需的環境條件。

2.自動采摘技術

農機的自動化控制技術逐漸成熟，可以實現對不同農作物及其對應的不同管理方式進行自動化管理。例如，采摘機械設備可根據農民提前設置的路線，將果實的實際情況錄入系統，建立信息庫，農業工作人員需要確定可以進行采摘的農作物標準。在自動控制農機進行采摘的過程中，按照指定的路線，利用特定類型的傳感器收集農作物的信息并判斷該農作物是否滿足采摘條件，若滿足，則進行采摘［4］。

（二）自動控制技術在農機中的應用

1.在拖拉機中的應用

拖拉機是農業生產中常見的農業機械，可實現農作物大量運輸，在其后方可牽引多種農田機械進行移動作業，以完成田地的各項農業生產任務。目前，自動化控制技術主要應用在拖拉機的力度調節和位置調節中，經過自動控制技術的不斷研發與應用，我國農業生產領域已經普遍使用機械油壓式聯結模式的新型拖拉機，在未來的發展中，人們會研發出效率更高的電子油壓式聯結拖拉機。

2.在施肥播種機中的應用

播種是農作物種子得以生長的基礎過程，施肥是促進農作物健康生長的重要方面，因此，播種施肥農業機械中自動控制技術的應用，能夠加強農業種植效率，減少勞動力付出與勞作時間，很大程度上加快農作物的生產效率。目前，在自動化控制系統中，農業人員確定種子和肥料的實施密度，控制機械前進的速度，可實現自動化播種與施肥，且精確度能夠得到保障，自動化的機械式種植方式能夠確定種子與肥料的合理比例，有利于促進農作物的科學生長。

3.在谷物干燥機中的應用

通常，稻谷和小麥需要進行干燥處理，以保證長時間存儲，以往需要人工參與，輔助谷物干燥機進行干燥工作。而自動控制技術的應用，不僅能夠提升干燥機的工作效率，更能有效控制谷物的科學干燥過程，隨時根據谷物含水量的變化，控制農機系統調節干燥溫度。不僅確保了谷物的合理干燥，也有助于減少電能損耗［5］。

4.噴灌和微灌機械中的應用

灌溉是保證農作物茁壯成長的核心步驟，為農作物較高的成活率和產量提供良好的物質基礎和生長環境。采用自動控制技術的噴灌微灌農業機械，以遙感監測技術為輔助，獲取土壤的實時狀態，灌溉合理水量，在滿足農作物健康生長所需的條件下，也有利于水資源的合理使用，避免浪費，有利于建設高效、精細化的農業。當前使用較多的自動化灌溉機械有補償壓力式滴灌頭、流量均衡滴灌以及可自由旋轉的微灌噴頭等。

四、結語

自動控制技術應用于農業機械領域的設計與制造中，可有效提升農業的生產效率與農產品的質量，從而推動農業經濟發展。農業機械中自動控制技術的不斷研發與應用，可從本質上提升農業機械的工作效率，大力促進我國農業事業的快速發展，彌補了如今農村勞動力短缺和農業資源利用不合理的問題，為我國綜合國力的提升貢獻力量。