農業機械工程自動化體系中智能化技術的應用

梁強

【關鍵詞】農業機械工程；自動化體系；智能化技術；機械化生產；農業生產

引言

在科技與智能化飛速發展的社會環境下，農業生產也需要與高效率可持續發展的核心理念緊密結合，農業機械奠定了農業生產高效率和產品高質量的技術基礎。智能化農業機械的發展促進了農業生產高效率的進一步提高。在時代發展的背景下，農業生產可以通過智能化技術改善生產條件，還可以根據精細化管理生產制造改進傳統式粗放型的工作方式，進而降低成本，提升農業生產效益。電子計算機技術與智能化技術在現代農業機械中的運用能夠開創出專業的農業生產機器設備。智能化農業機械與農業生產的持續結合可以改進農業生產的產業結構，以現代化的生產過程確保農業可持續發展道路的開拓[1]。

一、智能技術在農業機械中運用的必要性

在智能技術與農業機械結合的背景下，討論農業智能技術的組成，必須先明確農業智能技術的使用優點。智能農機裝備主要是指農業機械的設計、生產制造和運用，是利用通信網絡系統、程序軟件、智能模塊進行的，在動態性農業生產中，運用電子器件信息傳輸、邏輯函數等當代測算方式，使農業機械依照對應的生產過程作出對應的生產制造行為。在此農業生產中，機械設備取代人力，設備運行模式智能化，確保農業生產流程的高效率運轉。

伴隨著現代科技的不斷進步，農業機械機器設備智能化信息化發展速度也在持續加快。在這類技術性集成化的背景下，農業生產率得到了巨大的提升。智能化農業裝備與農業生產的融合意味著現階段農業生產力在農業智能化維度上的突破。在傳統的勞動密集生產條件下，人工進行農業生產具有粗放型的特性，總體生產質量無法獲得合理保障。智能化農業機械設備的運用，以設備替代人力，降低人力成本的投入，提升效率。

人工制造存有非常大的可變性，難以維持產品的品質和規范化、大規模化生產制造，也影響了農業資源的合理有效運用。在農業機械智能化關鍵技術的影響下，農業生產能夠最大限度地利用資源，在農業栽種、生產的許多階段中，標準化管理還可以保障農業生產品質水平的平穩性。在繁瑣的農業生產中，農戶承受著極大的工作壓力。用機械工作替代人工工作，能夠釋放人力資源，讓農戶的生產變得簡單、便捷[2]。

智能技術的運用，讓農業機械能夠實現智能控制。傳統的收種和害蟲防治過程必須由人力進行工作，作業中不僅花費大量人力，而且錯誤頻出，效率和質量都十分低下。用農業智能化替代人力生產制造，能夠更為細膩、準確地進行農業生產任務。依據動態性的農業生產標準，在自然環境數據采集、統計分析和處理的基礎上，智能產品能夠依據數據變化規律調節作業方式和分辨標準，能夠更好地達到農業生產的各種要求。

智能控制系統可以通過農業機械機器設備在農業生產中的投入，達到減少勞動力、提高生產率的工作效果。除開將計算機軟件應用于控制器，智能控制系統還與農業機械實際操作中的其他感應器聯系。在全方位收集農業生產情況并反饋運行狀態的基礎上，系統的應用模式能夠依據環境的變化及時調整，持續保持農業生產和農業機械的良好情況。

圖表1 人工智能技術特性

伴隨著農業生產行業機械自動化、智能化的進一步廣泛應用，在信息化管理設備監控的前提下，機械設備的農業生產方式極大地促進了資源分配的科學性，農業生產高效率也為農業生產的經濟收益奠定了基礎[3]，目前我國的農業機械自動化、智能化已經達到了一定的水準（具體數據可見圖表1）。

二、智能產品在農業機械中的運用

在傳統式的農業工作上，農業機械機器設備關鍵是將這種機器設備與農業生產緊密結合，在植物保護等眾多階段開展農業生產。伴隨著新技術水平的持續提升，以及智能技術與傳統式農業機械的融合，實現了農業生產的智能化。在智能技術應用于農業生產的過程中，其自我調整、全自動預警信息、全自動工作等專業的農業生產方式也促進了農業生產方法的轉型。

（一）新能源開發技術

中國是一個能耗大國，應對現階段資源短缺，不容樂觀的社會現狀，新能源技術的綜合利用是國家社會發展趨勢的主要方位。在農業機械智能化發展趨勢和技術性持續提升的過程中，根據新能源開發技術與農業裝備的結合，使用太陽能發電、風力、水力等新能源技術的過程中，根據更改當代農業機械機器設備的主供電方式，完成農業生產中的環保要求。新能源技術能夠為當代農業機械機器設備提供動力，還能夠提高機械設備的工作效率。在灌溉農田的栽種、栽種、害蟲防治等不同階段，可以通過生產率獲得高效率，也可以應用新能源技術確保生產率。

在農業生產行業，能夠運用新能源開發技術修建光伏溫室，不但為作物給予電磁能和發熱量，還能夠為作物的生產制造構建更為合適的自然環境。農業機械還能夠運用太陽能發電、風能發電、智能水泵等系統處理農業生產中的病蟲害和化肥難題，更細膩的澆灌工作和更細致的農業生產工作可以確保優良的農業生產實際效果[4]。

（二）全自動控制系統

農業工業設備的智能化發展離不了全自動控制系統的高效運用。農業生產和管控的自動化技術能夠降低農業生產的人工成本投入，推動農業現代化的可持續發展。農業機械自動化主要是指在農業生產選用機械和電力工程替代傳統式的人力資源。在農業生產過程中，用智能機械替代人力工作，在控制系統操縱工業設備的同時，運用相對智能化的信息科技，完成對作物生產制造的及早監管。在獲得農業生產自然環境、剖析農業生產標準的指導下，全自動調節設施，能夠確保農業機械設備解決不一樣的工作環境、農業田生產、質量等問題，保持良好的生產實際效果。

在農業機械結構中，應用感應器和提升自動控制系、智能管理系統，能夠在噴藥過程中全方位、及時地檢測作物所需藥量。在農業生產過程中，還能夠通過與檢測裝置有關的傳感器設備來檢測農業耕種的環境溫度、抗壓強度和環境濕度。在傳感器檢測以及統計數據的基礎上，借助調整設備調整耕種的自然環境，造就合適農作物生長的自然環境，工業設備在農業生產中的穩定性還可以根據全方位健全的數據收集來支撐[5]。

（三）三維技術

在三維設計管理體系下，可以通過實體模型提升農機裝備的安裝，根據模塊化設計能夠更好地調節農機裝備的制造和應用。農業生產環境在不斷變化，農業行業的智能技術也在不斷變化。農業機械自動化前期電腦主機配置不夠高，機械設備設計不夠，影響了農業工業設備良好的應用和價值。

伴隨著新技術的不斷創新，三維設計模擬系統應用可以根據三維設計便捷的數據信息調節和主要參數變更，使農業工業設備可以更好地達到不一樣應用場景的規定。在農業機械裝備的設計過程中，設計師與用戶的對接中，根據三維系統能夠更為精確、直接地展現設計構思，以相對精確的設計方案結論確保按設計產品的農業機械裝備合乎農業生產的具體情況。

圖1 智能溫室大棚的三維模擬設計

在農業機械裝備生產領域，智能技術與農業機械設備的整合關鍵是用農業機械自動化替代人力生產制造。但是，農業機械設備與農業生產環境的不一致會降低農業工業設備的運用品質。三維設計系統軟件產生的三維模型（例如圖1），能夠在設施未投產時，根據設計方案階段中的設計方案進行形變和設計優化，確保農業工業設備的最終產品可以融入工作環境。在工業設備數據信息調節下，運用農業機器設備能夠保障農業生產的高效率[6]。

三、智能技術在農業機械上應用的實例

（一）收割機的電機控制系統

當下的智能收割機主要包含下列模塊：帶CAN控制板的加強型P87C591單片機設計主控芯片模塊、開關電源模塊、傳感器模塊、人機交互界面模塊、USB文件讀寫模塊等。在其中，P87C591微控制器承擔接受和解決系統總線上傳感器收集的統計數據和GPS數據信息，還擔負著向系統總線里其他連接點推送操縱指令等數據信息；由傳感器進行數據信號取樣，微控制器根據u盤文件讀寫模塊聯接到u盤，讀取u盤中存放的農作物管理方法和自變量的數據文檔；根據RS232通用性串行通信，微控制器與LCD和觸摸顯示屏聯接，完成人機交互技術。

搭載的傳感器包括谷物流量傳感器、谷物濕度傳感器、割臺高度傳感器、地速測量裝置。谷物流量傳感器是產量檢測系統中最主要的傳感器。它能全自動測量出所設置的間隔時間，隨后計算成相對應間隔時間內工作區域單位面積的產量。除此之外，為了能測量產量的精密度，根據對實際田地的不同標定，測算校準指數，對產量數據信息開展調整。現階段谷物流量傳感器關鍵有四種：碰撞式流量傳感器、射線流量傳感器、光學偏移流量傳感器和刮板輪流量傳感器。谷物環境濕度傳感器可以精準地測量濕度，割臺相對高度用以標示現階段水稻收割機是否處在收割狀態，其測量可借助電阻器完成。測量方法使用的是傳統的雷達探測法、變速器軸速法，這些方法都能夠測量地速，但都會有不同的應用局限性。

（二）溫室的環境控制系統

在溫室里，很多的傳感器連接點構成了一個監控網絡，各種各樣傳感器搜集信息，協助農牧業工作人員及時處理難題，明確存在問題的部位。農牧業將逐漸從借助獨立的機械設備和人力的生產方式變為由信息、系統和自動化技術有關機器設備運作的生產過程，應用自動化技術、智能和遠程操作方式，完成高產量、高品質生產制造。

在溫室自動控制系統中，利用系統中的環境溫度傳感器、環境濕度傳感器、PH傳感器、陽光照射傳感器、CO2傳感器等機器設備，檢測室內溫度、空氣濕度、PH值、光照度、土壤養分、CO2濃度值等因素值。由各種各樣儀器設備實時顯示或借助全自動主要參數參與自動控制系統，以確保農作物具有優良適合的生長環境。遠程監控的實現促使專業技術人員能夠在辦公室內監管多個溫室的自然環境。利用Wi-Fi網絡精確測量農作物各項生長發育的數據，實現溫室農作物的生長、發育的精準操縱，從而達到提高產量、提質增效、調節生長周期和提高經濟收益的目的。

根據RFID、紅外線傳感器、激光掃描儀等物聯網系統的傳感器機器設備，獲得地溫、環境濕度、養分含量等數據信息，并應用數據分析系統來迅速作出管理決策，并及時執行該決策，以滿足植物的發育要求。當環境條件達到預訂標準時，控制系統會自動啟動，節水節電的同時還可以省時省力。

針對大規模的溫室栽種，傳統式的溫室生產制造必須由大量人力來完成監管，耗時費力，不可避免地會出現人為因素的失誤。農牧業物聯網系統能夠收集溫室內的氣體溫度濕度、二氧化碳濃度、土壤含水量、地溫、土壤養分等主要參數，及時向農牧業工作人員反映設定值的變化情況。

四、智能技術在農業領域的發展方向

當代農業發展離不開農業機械自動化水平的持續提升，智能化是農業現代化的主要標志。由于智能化與農業機械裝備結合的大趨勢，智能化農業機械裝備不但要著眼于自主創新，還需要從農業生產階段積極主動剖析機械裝備的運用方向，發展農業機械設備的智能化技術。與此同時，農業生產企業要在現有技術應用場景下，伴隨著科技成果的營銷推廣，推動智能機械設備在農業生產環境中的高效運用[7]。

作為一個農業強國，科技的進步應當與農業生產緊密聯系。現階段，在中國的農業生產環境中，智能化和機械自動化的專業知識還有很大的進步空間。農業生產參與者對智能化的了解不夠透徹，影響了農業工業設備的高效運用。伴隨著農業工業設備的不斷創新，農業生產效率也會得到提升。因而，要發展農業機械設備的智能化，務必開展技術革新，設計開發農業生產需要的設備，并廣泛宣傳，提升大家對農業智能化的了解。[8]

結論

農業機械設備的智能化是農業機械設備生產行業的必然趨勢，性能卓越的農業生產專用工具對農業生產高效率和農業生產品質具有充分的實際意義。智能技術與農業機械裝備有很多不同的結合方向，為了更好地在未來發展環境下以智能技術裝備推動農業生產高效率，不但要大力推廣智能技術，還需要加強宣傳和普及新技術，保證技術在各個農業生產階段的有效性執行。在合作項目生產制造和全產業鏈健全的過程中，提升農業生產的智能化水準。