農(nóng)業(yè)自動(dòng)化中自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用探討

潘菲

【摘 要】近些年來，自動(dòng)化的研究逐漸被人們所認(rèn)識(shí)，自動(dòng)控制在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用越來越受到重視。本文結(jié)合工作實(shí)踐對自動(dòng)控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)自動(dòng)化中的應(yīng)用進(jìn)行了闡述。

【關(guān)鍵詞】自動(dòng)控制技術(shù)；農(nóng)業(yè)自動(dòng)化

由于歷史、觀念和技術(shù)等方面的原因， 我國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機(jī)械與發(fā)達(dá)國家相比有很大差距，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)農(nóng)業(yè)的科技進(jìn)步。近些年來， 自動(dòng)化的研究逐漸被人們所認(rèn)識(shí)， 自動(dòng)控制在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用越來越受到重視。例如，把計(jì)算機(jī)技術(shù)、微處理技術(shù)、傳感與檢測技術(shù)、信息處理技術(shù)結(jié)合起來， 應(yīng)用于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機(jī)械， 極大地促進(jìn)了產(chǎn)品性能的提高。我國農(nóng)業(yè)部門總結(jié)了一些地區(qū)的農(nóng)業(yè)自動(dòng)化先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)（如臺(tái)灣地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化、漁業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化、畜牧業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化及農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易自動(dòng)化）的開發(fā)與應(yīng)用情況， 同時(shí)也汲取了國外一些國家的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)，如日本的四行半喂人聯(lián)合收割機(jī)是計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)化裝置在半喂人聯(lián)合收割機(jī)中的應(yīng)用，英國通過對施肥機(jī)散播肥料的動(dòng)力測量來控制肥料的精確使用量。這些技術(shù)和方法是我國農(nóng)業(yè)機(jī)械的自動(dòng)化裝置得到了補(bǔ)充和新的發(fā)展，從而形成了一系列適合我國農(nóng)業(yè)特點(diǎn)的自動(dòng)化控制技術(shù)。

1.已有的農(nóng)業(yè)機(jī)械及裝置的部分自動(dòng)化控制

自動(dòng)化技術(shù)提高了已有農(nóng)業(yè)機(jī)械及裝置的作業(yè)性能和操作性能。浙江省把自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于茶葉機(jī)械上，成功研制出6CRK-55型可編程控制加壓茶葉揉捻機(jī)，它利用計(jì)算機(jī)控制電功加壓機(jī)構(gòu)，能根據(jù)茶葉的具體情況編制最佳揉捻程序?qū)崿F(xiàn)揉捻過程的自動(dòng)控制，是機(jī)電一體化技術(shù)在茶葉機(jī)械上的首次成功應(yīng)用。

1.1應(yīng)用于拖拉機(jī)

在農(nóng)用拖拉機(jī)上已廣泛使用了機(jī)械油壓式三點(diǎn)聯(lián)結(jié)的位調(diào)節(jié)和力調(diào)節(jié)系統(tǒng)裝置， 現(xiàn)又在開發(fā)和采用性能更完善的電子油壓式三點(diǎn)聯(lián)結(jié)裝置。

1.2應(yīng)用于施肥播種機(jī)

根據(jù)行駛速度和檢測種子粒數(shù)來確定播種量是否符合要求的裝置， 以及將馬鈴薯種子割成瓣后播種的裝置等。

1.3應(yīng)用于谷物干燥機(jī)

不受外界條件干擾， 能自動(dòng)維持熱風(fēng)溫度的裝置停電或干燥機(jī)過熱引起火災(zāi)時(shí)，自動(dòng)掐斷燃料供給的裝置。

2.微灌自動(dòng)控制技術(shù)

我國從20世紀(jì)年50代就開始進(jìn)行節(jié)水灌溉的研究與推廣據(jù)統(tǒng)計(jì)。到1992年，全國共有節(jié)水灌溉工程面積0.133億m2，其中噴灌面積80萬m2， 農(nóng)業(yè)節(jié)水工程取得了巨大的進(jìn)展。灌溉管理自動(dòng)化是發(fā)展高效農(nóng)業(yè)的重要手段，高效農(nóng)業(yè)和精細(xì)農(nóng)業(yè)要求必須實(shí)現(xiàn)水資源的高效利用。采用遙感遙測等新技術(shù)監(jiān)測土壤墑性和作物生長情況，對灌溉用水進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測預(yù)報(bào)，實(shí)現(xiàn)灌溉用水管理的自動(dòng)化和動(dòng)態(tài)管理。在微灌技術(shù)領(lǐng)域，我國先后研制和改進(jìn)了等流量滴灌設(shè)備、微噴灌設(shè)備、微灌帶、孔口滴頭、壓力補(bǔ)償式滴頭、折射式和旋轉(zhuǎn)式微噴頭、過濾器和進(jìn)排氣閥等設(shè)備，總結(jié)出了一套基本適合我國國情的微灌設(shè)計(jì)參數(shù)和計(jì)算方法，建立了一批新的試驗(yàn)示范基地。在一些地區(qū)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化灌溉系統(tǒng)，可以長時(shí)間地自動(dòng)啟閉水泵和自動(dòng)按一定的輪灌順序進(jìn)行灌溉。這種系統(tǒng)中應(yīng)用了灌水器、土壤水分傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、水位傳感器和雨量傳感器、電線等。

3.自動(dòng)控制技術(shù)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)與農(nóng)業(yè)機(jī)裝備技術(shù)上，運(yùn)用高新技術(shù)進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)較傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)其先進(jìn)之處主要是應(yīng)用全球定位系統(tǒng)（GPS）、地理信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、專家與決策知識(shí)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的定位、定量、定時(shí)，做到精耕細(xì)作和由于農(nóng)業(yè)水土管理區(qū)管理點(diǎn)較為分散，用傳統(tǒng)方法進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和信息傳輸精度差、速度慢。把電子技術(shù)、微電子技術(shù)和通信技術(shù)緊密結(jié)合起來，采用現(xiàn)代方法進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)控和管理非常必要，如在渠系、灌水、泵站等方面實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)控與管理。農(nóng)業(yè)自動(dòng)化向智能化方向發(fā)展，進(jìn)一步發(fā)展精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)重點(diǎn)發(fā)展節(jié)水、節(jié)肥精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)體系的自動(dòng)化控制，實(shí)施精準(zhǔn)灌溉、精準(zhǔn)施肥，提高水資源和化肥資源的利用率。精細(xì)設(shè)施農(nóng)業(yè)主要發(fā)展以溫室為主的自動(dòng)控制系統(tǒng)智能化研究，從而現(xiàn)降低成本、提高作物產(chǎn)量、提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)。這有助于我國農(nóng)業(yè)資源的高效利用和農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)，是發(fā)展持續(xù)農(nóng)業(yè)的重要途徑。將計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)是一個(gè)相當(dāng)新且發(fā)展十分迅速的研究領(lǐng)域，日本、美國等發(fā)達(dá)國家已在農(nóng)業(yè)計(jì)算機(jī)視覺方面進(jìn)行了廣泛而深入的研究，如農(nóng)業(yè)種質(zhì)資源管理、獲取作物生長狀態(tài)信息、農(nóng)產(chǎn)品自動(dòng)收獲、農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)鑒定等。英國開發(fā)研制的采摘蘑菇機(jī)器人，在定位蘑菇采摘點(diǎn)和測量時(shí)，已經(jīng)利用了計(jì)算機(jī)視覺和圖像處理技術(shù)。計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化方面已開始應(yīng)用，但在設(shè)施農(nóng)業(yè)、虛擬農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用尚處于起步階段， 應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)、加快該領(lǐng)域的研究與應(yīng)用。

我國農(nóng)業(yè)自動(dòng)化已在設(shè)施農(nóng)業(yè)中的溫室自動(dòng)化控制、排灌機(jī)械自動(dòng)化、部分農(nóng)業(yè)機(jī)械裝置自動(dòng)化等方面得到一定的發(fā)展，尤其精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展越來越得到重視。電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展推動(dòng)了農(nóng)業(yè)機(jī)器向自動(dòng)化方向發(fā)展。隨著智能化技術(shù)的發(fā)展， 人工智能將是世紀(jì)農(nóng)業(yè)工程發(fā)展的重點(diǎn)。各種農(nóng)業(yè)機(jī)器人或智能化系統(tǒng)將在農(nóng)業(yè)自動(dòng)化控制中不斷涌現(xiàn)， 繼續(xù)推動(dòng)和實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)自動(dòng)化是農(nóng)業(yè)機(jī)械化工程技術(shù)工作者所面臨的長遠(yuǎn)課題和挑戰(zhàn)，并進(jìn)一步促進(jìn)農(nóng)業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)向智能化技術(shù)發(fā)展。