機電一體化系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)機械工程中的應(yīng)用

馮林霄　胡竣喬　鐘鳴瑤

（成都理工大學(xué)，四川　成都　610000）

我國是傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)是我國國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)。雖然我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展迅速，但是，無論在規(guī)模還是效益上，我國農(nóng)業(yè)都與世界現(xiàn)代農(nóng)業(yè)有著很大的差距，我國部分地區(qū)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展還非常落后，尤其是農(nóng)業(yè)機械化程度較低，嚴重制約了我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展。因此，提高農(nóng)業(yè)機械化水平是現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要內(nèi)容。而將機電一體化技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)機械生產(chǎn)中，可以有效提高我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平，有效減輕農(nóng)民的勞動強度，促進我國農(nóng)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。

1　機電一體化技術(shù)概述

1.1　機電一體化技術(shù)的定義

機電一體化技術(shù)是指機械技術(shù)和電子技術(shù)的融合體。隨著計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用，機電一體化技術(shù)成了一門綜合計算機與信息技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、機械技術(shù)、自動控制技術(shù)和伺服傳動技術(shù)等交叉的系統(tǒng)技術(shù)。將機電一體化技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機械生產(chǎn)中，可以有效提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，攻破農(nóng)業(yè)難題，實現(xiàn)我國農(nóng)業(yè)機械自動化發(fā)展。

1.2　機電一體化產(chǎn)品的特征

1.2.1功能強悍。機電一體化技術(shù)是綜合運用機械、電子學(xué)、機械自動控制技術(shù)、計算機信息技術(shù)、傳感測控技術(shù)及軟件編程技術(shù)等形成的一個強大的功能體，將其應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機械工程中，可以使機械裝備具備自動化、多功能、高穩(wěn)定性、低能耗的基本特征，可以有效實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械化生產(chǎn)。

1.2.2實現(xiàn)人工智能。機電一體化技術(shù)融合了微電子控制技術(shù)、計算機信息技術(shù)，將其應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機械工程中，可使機械設(shè)備實現(xiàn)無線監(jiān)測、信息數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)自動記錄、系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)與控制、自我檢修和診斷故障等。由此可見，機電一體化技術(shù)不僅賦予了機械設(shè)備多種功能，而且有效取代了傳統(tǒng)人工操作的機械裝備，體現(xiàn)出機械設(shè)備的智能化和人性化。

1.2.3具有較高的安全性和穩(wěn)定性。機電一體化產(chǎn)品一般都具備自動監(jiān)控功能、自動報警功能、自動診斷維修功能、自動保護等功能，最大程度地減少人身傷害和降低設(shè)備事故率，全面提高機械設(shè)備的安全性和穩(wěn)定性。

1.2.4具有高性能。機電一體化產(chǎn)品一般使用計算機程序控制系統(tǒng)，帶有數(shù)字顯示界面，成功實現(xiàn)人工與機械的結(jié)合，改善了機械設(shè)備的操作性能，降低了操作難度，有利于提高生產(chǎn)效率。

2　機電一體化技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械工程中的具體應(yīng)用

2.1　利用機電一體化技術(shù)實現(xiàn)監(jiān)控功能

在農(nóng)業(yè)機械生產(chǎn)中，工作人員需要時刻關(guān)注機械設(shè)備的運行狀態(tài)，實時掌握機械的運行狀況，這通常是由機械設(shè)備的儀表系統(tǒng)來完成的。而農(nóng)業(yè)機械設(shè)備多種多樣，并且不同的機械設(shè)備配備的儀表也不盡相同。有的僅僅使用簡單的機械儀表進行監(jiān)控，有的則使用液晶儀表進行監(jiān)控。操作人員通過觀察儀表，可以準確查看和分析農(nóng)業(yè)機械的各項參數(shù)，適時有效地對機械狀態(tài)進行調(diào)整，并且能夠根據(jù)數(shù)據(jù)反饋快速地找到設(shè)備故障或問題所在，以保持機械的正常運行和狀態(tài)穩(wěn)定。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)階段可以實現(xiàn)將攝像頭安裝在農(nóng)業(yè)機械上，實時監(jiān)控機械工作狀態(tài)和實時采集機械的工作畫面，使得操作人員根據(jù)畫面做出準確指令，使得執(zhí)行操作便利，有效提高農(nóng)業(yè)機械生產(chǎn)效率［1］。

2.2　計算機輔助設(shè)計在農(nóng)業(yè)機械中的應(yīng)用

據(jù)資料顯示，農(nóng)業(yè)機械的機械設(shè)計十分復(fù)雜，因為機械設(shè)計過程中需要大量的數(shù)據(jù)計算，傳統(tǒng)的機械設(shè)計完全依靠手工計算及純手工制圖的方法，這種傳統(tǒng)的設(shè)計方法低效、低質(zhì)，已經(jīng)跟不上現(xiàn)代社會發(fā)展的步伐，不能滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)對農(nóng)業(yè)機械的基本需求。而計算機輔助設(shè)計技術(shù)（AutoCAD技術(shù)）可以有效地解決此類問題。通過采用計算機輔助設(shè)計，使用三維圖形系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)處理，繪制機械設(shè)計圖，有效提高農(nóng)業(yè)機械設(shè)計的工作效率，幫助農(nóng)業(yè)機械設(shè)計人員在設(shè)計過程中進行技術(shù)革新［2］。

2.3　高精度GPS導(dǎo)航系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)機械中的應(yīng)用

高精度GPS系統(tǒng)的基本原理是利用GPS差分技術(shù)、傳感器技術(shù)及超聲波技術(shù)，通過計算機信息軟件可以在農(nóng)業(yè)機械的虛擬儀表中顯示農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的三維立體圖、機器的三維坐標等詳細信息。高精度GPS導(dǎo)航一般應(yīng)用在大型農(nóng)村，尤其是在農(nóng)場進行多種農(nóng)業(yè)機械混合作業(yè)時，能體現(xiàn)出高精度GPS系統(tǒng)的重要地位，可以有效地對農(nóng)場工作人員進行現(xiàn)場管理，全面提高農(nóng)場的作業(yè)效率。

2.4　電子信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械工程中的應(yīng)用

隨著電子信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展，農(nóng)業(yè)機械工程的機械化、智能化發(fā)展，電子信息技術(shù)被廣泛應(yīng)用到農(nóng)業(yè)機械工程中。有效采用電子信息技術(shù)，方便工作人員查看資料，從技術(shù)層面剖析農(nóng)業(yè)機械的工作原理及基本構(gòu)成，從而熟練農(nóng)業(yè)機械的自動化操作，提高農(nóng)業(yè)機械工程生產(chǎn)效率和生產(chǎn)水平［3］。采用電子信息技術(shù)有利于農(nóng)場操作人員掌握最新的農(nóng)業(yè)機械技術(shù)知識，規(guī)范操作農(nóng)業(yè)機械設(shè)備，而且可以及時進行數(shù)據(jù)記錄并關(guān)注機械設(shè)備維修記錄，有效提高生產(chǎn)效益。

3　機電一體化在農(nóng)業(yè)機械中的應(yīng)用趨勢

當(dāng)前，機電一體化技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械中的廣泛應(yīng)用促進了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。首先，機電一體化技術(shù)有效提高提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)定性；其次，農(nóng)業(yè)機械采用機電一體化技術(shù)有效縮短了生產(chǎn)周期，提高了工作效率，而且能夠保障農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)水平。最后，機電一體化技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械工程中的應(yīng)用可降低能源消耗，起到環(huán)保節(jié)能的作用，在進行環(huán)境保護的同時還能夠降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益。但是，由于機電一體化技術(shù)在我國農(nóng)業(yè)機械工程中的應(yīng)用還處于初期階段，需要加大研究力度，循序漸進，深入未來探究機電一體化技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械生產(chǎn)中的應(yīng)用方向。

3.1　光機電一體化

光機電一體化是現(xiàn)階段機電一體化技術(shù)發(fā)展的重要方向。基本原理就是通過將光學(xué)技術(shù)結(jié)合機電一體化技術(shù)，對機電一體化技術(shù)系統(tǒng)中的感應(yīng)系統(tǒng)、動力系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理等系統(tǒng)的功能進行改進和增強，有效提高農(nóng)業(yè)機械的生產(chǎn)精度和生產(chǎn)效率［4］。

3.2　人工智能化

實現(xiàn)人工智能化是各個領(lǐng)域的發(fā)展趨勢，因此人工智能化將成為農(nóng)業(yè)機械的主要研發(fā)趨勢。隨著人工智能化的深入發(fā)展，在農(nóng)業(yè)機械生產(chǎn)中實現(xiàn)機械自動識別功能和智能診斷故障、自動調(diào)整和優(yōu)化工作數(shù)據(jù)信息，甚至可能實現(xiàn)無人操作的自動運行，將一切可能變?yōu)楝F(xiàn)實。

3.3　環(huán)保綠色化

隨著現(xiàn)代社會的不斷發(fā)展，我國一直提倡環(huán)境保護理念。而社會的進步必然會造成資源浪費、環(huán)境惡化等問題，因此，將綠色環(huán)保理念應(yīng)用到在農(nóng)業(yè)機械生產(chǎn)中，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械生產(chǎn)低能耗、低耗材、低污染、高標準排放，生產(chǎn)出符合國家可持續(xù)發(fā)展理念的農(nóng)產(chǎn)品［5］。

4　結(jié)語

機電一體化是多學(xué)科綜合性技術(shù)，將機電一體化與農(nóng)業(yè)機械相互融合，是提高國家農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力及生產(chǎn)效率的重要手段。但是，現(xiàn)階段我國農(nóng)業(yè)還處在發(fā)展初期，農(nóng)業(yè)機械化水平不高，嚴重影響了我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展。因此，為了增強我國農(nóng)業(yè)機械生產(chǎn)水平，增強我國農(nóng)業(yè)機械的世界競爭力，務(wù)必要重視科學(xué)技術(shù)的投入和技術(shù)的改革創(chuàng)新。而在農(nóng)業(yè)機械中應(yīng)用機電一體化技術(shù)，有效改變了我國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機械的生產(chǎn)形式，先進的科學(xué)技術(shù)有效推動了我國農(nóng)業(yè)機械的健康發(fā)展。