自動控制技術在農業機械中的應用分析

韓彥龍

(河北石油職業技術大學 機械工程系，河北 承德 067000)

0 引言

農業機械生產發展中，對自動控制技術應用需求比較大，為能保障各項工作順利開展，就需要從工作創新方面加強重視，將先進的技術融入到農業機械中，為農業生產發展提供技術上的支持，這是提高農業機械化生產能力的重要舉措?，F階段，農業機械中對自動控制技術應用需求比較大，從工作創新的角度進行應用方案設計，有助于實現既定工作目標。

1 農業機械中自動控制應用作用和應用問題

1.1 農業機械中自動控制應用作用

農業機械中對自動控制技術應用有著重要作用，從以下幾點作用進行闡述。

1.1.1 可靠作用

將自動控制技術和農業機械進行有機結合，發揮其高可靠性作用優勢，這對提高農業機械化水平有著促進作用。農業機械在實際運用中通過輸入以及傳出信號，發揮光電隔離的作用，能夠保障機械運營內外電路間運行隔離，機械運營每個控制系統都有自身模塊對應屏蔽舉措，能保障農業機械的使用效果以及使用質量[1]。

1.1.2 實時作用

自動控制的應用能發揮實時作用，主要是在應用自動化控制技術時，信號傳輸效率高，有效保障農業機械運行的安全，在操作上也能更加的有時效，從整體上提升了農業生產的質量，為農業穩定發展打下了堅實基礎。

1.1.3 精準操控

自動控制技術應用的精準操控也是重要的優勢，實現自動化控制目標，在嚴格規范控制系統的運用下，能保障系統功能正常，最大程度上提升自動控制技術應用質量，保障自動控制技術應用效果。

1.1.4 自我診斷

自動控制技術能發揮自我診斷的功能，農業機械使用的質量效果對生產狀況有著直接影響，所以在實踐工作中為能提高生產力水平，需要保障機械運行的正常，在出現故障的時候能夠自我診斷，從而有效提升系統應用的效果[2]。而通過自動控制技術應用能發揮自我診斷故障的作用，傳感器把采集的數據信息反饋到中央控制系統，通過專家系統研讀數據，數據庫當中對比分析外部參數，有利于對設備運行故障充分了解，做好系統自我修復，有助于提升設備正常運轉的效果。

1.2 農業機械中自動控制應用問題

現階段農業機械中對自動控制技術的應用存在著一定的問題，如應用自動控制技術的重視度不足，社會各方面對自動控制技術和農業機械進行結合的認識不全面，相關管理部門以及農業發展領域人員對該項工作的認識不充足，使自動控制技術發展存在的困難較大，自動控制技術無法在農業機械領域發揮應有的作用價值，影響了農業生產發展，也會對農業自動化發展產生很大的阻礙[3]。另外，自動控制技術和農業機械結合的研究能力還需要進一步強化，多數機械僅適用平原地區，對于地形復雜的山區來說，機械應用存在著不適用問題，在這一方面的技術應用研究工作相對缺失，對自動控制技術應用效果產生影響。

1.2.1 農業機械設備自動控制可行性問題

傳統的農業設備，如農耕機、聯合收割機、播種機等，其操控主要是通過人機交互實現的。在設備正常工作時，需要駕駛員操控設備，結合周邊環境，實時調整設備運行參數。如直線耕種的農耕機可以適當提高播種速度，遇到轉彎、耕地路況不良時要適當降低農耕速度以保證設備運轉的安全性。人機交互的操控過程中，駕駛員起到的主要作用包括：操控農業機械設備啟停、實時改變農業機械運轉參數、緊急情況處理、農業機械設備運行軌跡控制等。而這些問題是可以通過自動控制技術得到解決的。通過自動控制技術中編程模塊，控制農業機械設備的運行軌跡和運行參數，并根據具體需求，對自動控制編程模塊進行修正和完善。通過控制農業機械設備內燃機啟停、變速器擋位等實現農業機械運轉參數的自動控制。這些自動控制功能都是在合理結合農業機械傳統操控部件和機械操控方式基礎上實現的。在農業機械自動化控制具體執行過程中，還要注以下問題。一是拓寬自動控制模塊的柔性，即自動控制模塊可以結合實際使用情況進行更新升級。二是增強自動控制模塊對工作環境的適應性，大多數農業機械設備在運行時伴有噪音、振動、泥土飛揚等惡劣環境，要保證自動控制模塊的工作可靠性。隨著自動控制技術的飛速發展，上述技術問題都應當得到很好的解決。

1.2.2 自動控制技術模塊與機械結構的兼容問題

現有農業機械設備大多采用內燃機作為驅動動力，而自動控制模塊則需要電源來驅動程序。自動控制模塊大多選用PLC編程電路板作為程序存儲設備，而電路板的正常運行則需要控制電路的配合電源實現。在已有農業機械設備結構基礎上，增加自動控制線路和電源，不僅會增加農業機械的結構復雜性，復雜的控制電路還可能阻礙農業機械正常功能的運行。由于現有農業機械設備在結構設計中，并未考慮控制模塊的加入，并未留有控制電路的布線空間。應注意采用合理方法解決自動控制技術模塊與機械結構的兼容問題。其一，處于研發階段并未投產的農業機械設備，適當修改機械結構設計方案，為自動控制技術模塊的鍵入和更新升級留有足夠空間和結構支持。其二，已經生產的農業機械設備，采用模塊化的自動控制電路板，隨著自動控制電路板的更新升級，采用模塊替換的方式來實現。

1.2.3 自動控制農業機械資金投入問題

隨著《中國智能制造2025》戰略的頒布和實施，國家加大了高精端智能制造設備的研發投入比例，如智能機器人、增材制造技術等。相比之下農業機械并沒有得到足夠的重視。其主要原因分析如下。其一，農業機械領域的研究學者和相關課題不夠豐富，學者更加青睞于高精端的機械設備的研發，對于傳統的農業機械設備興趣不足。其二，我國作為農業大國，糧食的產量和儲備可以較好的滿足人民的需求，導致對農業機械的改進和升級缺乏主動性。其三，農業機械設備相對利潤率低，設備低端，可替代性強，不具備足夠的行業吸引力?；谶@種現狀可以采取如下措施得到改善。一是農業機械設備融合自動控制技術，充實設備利潤率，提升農業機械行業的高度，吸引更多的投資團隊。二是呼吁出臺相應的政策扶持，對于從事農業機械設備研發、生產、應用的人員給予適當補貼，提高從業人員待遇，提升行業熱度。

2 農業機械中自動控制技術應用

自動控制技術和農業機械有機結合，是促進農業機械自動化發展的重要保障，在實踐方面要充分重視。

2.1 施肥自動控制技術

農業機械中對自動控制技術加以科學靈活運用，對于提升農業機械良好發展有著積極促進作用。實現施肥的自動化、智能化，提高生產管理質量，是帶動農業生產發展的重要動力[4]。如農業施肥以及灌溉等環節，通過自動控制技術和農業機械進行緊密結合，提升化肥以及水資源的整體利用效率，這對農業生產水平以及生產效率的提升能起到促進作用，施肥過程在自動控制技術的支持下，能和灌溉施肥環節相結合，將肥料與水充分融合，一同輸送到自動化施肥的目標位置。自動施肥灌溉改變了以往的工作方式，自動控制技術的應用能大大節省人工成本以及材料成本，提升施肥工作效率，大大推動了農業機械自動化發展。

2.2 地理信息技術應用

將自動控制技術與農業機械相融合，可以有效地發揮地理信息技術作用，從而為提升農業機械生產效率提供重要保障。地理信息系統作為農業自動化發展中的關鍵技術之一，合理融入到業機械，能夠保障農業生產工作與控制技術緊密聯系。將兩者技術優勢充分發揮出來，從而有效提升機械的自動化程度。發揮地理信息系統的作用，做好數據的細化監測，如分析土壤環境狀況等，能對農業生產效率綜合評估發揮有益作用，保障信息動態化管理的目標[5]。農作物病蟲害受災面積與程度可以運用地理信息技術全面了解，工作人員在收集到相關數據信息后迅速制定行之有效的措施，實現合理預估人工成本，最大程度上避免人力資源浪費，能最大程度上縮短農藝技術應用到農業生產中時間。

2.3 自動化采摘控制技術應用

運用自動采摘技術和農業機械生產活動相結合，在計算機系統以及計算機應用下，設備可結合自動傳感器的反饋來分析判斷蔬菜生長的狀況，通過設置采摘方式和路徑等指令對設備控制，在農作物滿足采摘條件時依照規定路線前進并進行采摘，采摘設備能和其它相關因素進行緊密結合，實現對農作物進行采摘的決策[6]。自動控制技術能全面應用能在自動化蔬菜大棚當中，實用性強，可大幅提升農業生產效益。通過自動采摘技術科學化運用，可大大提升農業機械自動化水平，這對我國農業生產領域的發展能起到促進作用。

2.4 自動化溫室控制技術實踐

農業機械中對自動控制技術應用，是提升自動化生產質量的重要保障，從自動溫室控制技術的應用方面來看，自動控制技術的應用下對農產品生產帶來了新發展機遇，自動控制技術應用能降低天氣因素對農作物形成的不利影響?，F階段我國農業溫室大棚產業的發展較快，通風設備以及室內采光設備等科學應用，都能實現自動化的目標，為農業生產發展提供技術支持。自動化溫室控制技術主要是對現代信息技術以及集成軟件和物聯網技術等諸多技術的應用，能夠實現溫室大棚控制設各環節的信息化以及標準化，有助于實現完備的信息基礎支撐，能實現更加透徹的農業信息感知，以及集中化數據資源和互聯互通，提供貼心的公眾服務。如智能溫控系統的應用，能實現實時遠程獲得溫室大棚內部空氣溫濕度以及二氧化碳濃度和土壤水分溫度等相應的信息，系統也能采用計算機以及收集端向管理者發送監測信息，有助于遠程管理。

3 促進自動控制技術發展的相關策略

3.1 發揮政府的扶持作用

政府部門要繼續加大對自動控制技術的政策扶持和引導力度。政府要繼續給予我國農業自動化相關行業生產設備企業的科研技術支持，加強科研技術、資金以及相關政策扶持方面的支持，促進生產設備企業通過深入開展創新研發活動，大大降低智能機械的研發成本以及造價。各級政府部門要充分強化產業政策補貼扶持的引導作用，合理推廣現代農機產業補貼扶持政策，帶動廣大農民積極加入現代農業機械自動控制技術智能農機和無人機的應用推廣和規范使用中。

3.2 加強操作人員團隊建設

保障我國農業專用自動控制設備的正常生產運用，需要大批高技術水平農業操作技術人員作為技術支撐。積極開展生產操作技術人員培訓教育工作，能夠不斷提升技術人員的生產專業知識能力和生產實踐中的操作水平。各級地方農業管理部門應高度重視專業操作技術人員培訓服務工作，定期組織和派遣專業技術人員到現場進行專業入職培訓，或集中組織和開設專業培訓課程開展活動，為自動控制技術人員提供統一的專業學習和實踐機會。此外，充分發揮我國政府的政策引導和農機企業的協調作用，規范專業操作技術人員的具體使用行為和操作流程，盡可能降低自動控制技術機的產品故障率，延長其產品的使用壽命，促進農業工程的健康、可持續化的發展。

4 結語

總之，農業機械發揮自動控制技術優勢，能從整體上提升技術應用價值作用，有利于保障農業生產的整體質量。本文對農業機械中自動控制技術應用的探究，提出了農業機械中自動采摘技術以及自動施肥控制技術等自動控制技術的應用實踐，希望能夠為農業機械應用發展起到積極作用。

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