自動控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械中的應用

周劍鋒

（武昌工學院，湖北 武漢 430065）

農(nóng)業(yè)的持續(xù)生產(chǎn)是保證社會健康發(fā)展，穩(wěn)定國家發(fā)展的重要基石，同時也是我國作為農(nóng)業(yè)大國的國之根本?，F(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的標志就是農(nóng)業(yè)機械，機械自動化技術(shù)改變了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，對我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟有較大影響。西方農(nóng)業(yè)在二次工業(yè)革命后開始將農(nóng)業(yè)機械自動技術(shù)投入生產(chǎn)中，并大大提高了生產(chǎn)質(zhì)量與效率，遠超其它國家。如今我國人口眾多，人均耕地面積小，在一定程度上制約著農(nóng)業(yè)發(fā)展，因此優(yōu)化農(nóng)業(yè)機械自動化勢在必行。

1 自動控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械中發(fā)展現(xiàn)狀

要想實現(xiàn)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)，其關(guān)鍵點就是自動控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械中的發(fā)展與實現(xiàn)。就目前來說，自動控制技術(shù)應用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)機械發(fā)展必然趨勢，這不僅能大大提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，還減輕了農(nóng)業(yè)勞動力。近幾年來，歐美國家在應用自動控制技術(shù)時，在農(nóng)業(yè)機械上開始安裝和使用GPS系統(tǒng)，從而對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)進行監(jiān)控和管理。此外，西方農(nóng)業(yè)如今也將自動化技術(shù)投入到畜牧業(yè)等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面中。在歐美發(fā)達國家農(nóng)業(yè)廣泛應用自動控制技術(shù)背景下，農(nóng)業(yè)機械自動技術(shù)市場開始逐漸朝著亞洲等發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移。

分析我國的農(nóng)業(yè)發(fā)展態(tài)勢，在四個現(xiàn)代化中的“農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化”背景下，農(nóng)業(yè)發(fā)展已經(jīng)成為我國經(jīng)濟進步、社會進步的重要和首要內(nèi)容。21世紀，我國農(nóng)業(yè)機械水平明顯提升，且自動控制技術(shù)逐漸投入到農(nóng)業(yè)領域的研究和應用中。國家與政府的大力支持，使得我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和技術(shù)研發(fā)人員自動化意識大大提升，大量農(nóng)產(chǎn)品需求的增長，使得自動化技術(shù)的實現(xiàn)變得非常迫切。

2 自動控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械中的特點

目前，在農(nóng)業(yè)機械的研發(fā)過程中，自動化控制技術(shù)被積極引入，并且發(fā)揮著非常重要的作用，不僅能提升農(nóng)業(yè)機械運作效率，還可以進一步確保農(nóng)業(yè)生產(chǎn)獲得獲取更多的經(jīng)濟收益，推進現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展。自動控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械中的特點：①穩(wěn)定性。自動控制技術(shù)應用于農(nóng)業(yè)機械中，能很好的保持機械工作的穩(wěn)定性，例如確保穩(wěn)定運行效率與穩(wěn)定經(jīng)濟收益；②實現(xiàn)靈活、便捷功能配置。自動控制技術(shù)本身具備的便捷、簡單的特點，使其應用于農(nóng)業(yè)機械中進行各類農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動時，可以表現(xiàn)出更為靈活的效果，讓農(nóng)業(yè)機械操作變得更加簡單；③實時控制。改善農(nóng)業(yè)機械管控效益，也是提高其運作效率的關(guān)鍵。自動控制技術(shù)通過對不同機械進行合理管控，能充分實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械實時管控目標；④自動診斷故障功能。自動控制技術(shù)應用于農(nóng)業(yè)機械中，可以對機械設備在運行時出現(xiàn)的故障進行自主排查和診斷，然后生成一系列數(shù)據(jù)，為運維人員提供有效的參考，使其能及時、準確找到故障位置和原因，并高效完成故障排查。

3 自動控制技術(shù)的主要控制方式

（1）開環(huán)控制。自動控制技術(shù)中開環(huán)控制方法又叫做程序控制，依據(jù)表面意思理解：依據(jù)預先編制好的程序，采取信號方式完成控制指令傳達，從而完成被控對象的運行過程控制工作。可依據(jù)不同信號產(chǎn)生的條件，將開環(huán)控制分為條件控制、時限控制以及次序控制等類型。此外，可編程邏輯控制器（PLC）作為開環(huán)控制的代表設備，核心技術(shù)為微電子，且廣泛應用于工業(yè)控制領域中。

（2）閉環(huán)控制。閉環(huán)控制常被稱為反饋控制，控制原理與人目的性有著非常高的相似點。閉環(huán)系統(tǒng)一般由傳感器、控制裝置和執(zhí)行機構(gòu)三部分組成。其中：傳感器與人感覺器官類似，可以有效檢測被控狀態(tài)信息，然后將人體信息轉(zhuǎn)換為物理信號，并發(fā)給控制裝置?？刂蒲b置在接收到傳感器發(fā)送的物理信號后，會自動生成控制信號，信號經(jīng)過執(zhí)行機構(gòu)控制被控對象。就目前來說，閉環(huán)控制的種類相對較廣，例如智能控制、最優(yōu)控制、模糊控制、專業(yè)控制和自適應控制、最優(yōu)控制等。

4 自動控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械中的具體運用

（1）地理信息技術(shù)的應用。地理信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具體應用的重要技術(shù)內(nèi)容，就是自動控制技術(shù)與地理信息技術(shù)的融入，兩者的融合能有效加強自動控制技術(shù)與農(nóng)業(yè)科學工作的聯(lián)系。例如，自動控制技術(shù)中的地理信息系統(tǒng)能實現(xiàn)對土地農(nóng)作物、土壤狀態(tài)等農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)進行檢測，并依據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)分析農(nóng)作物生長周期和土壤環(huán)境情況，系統(tǒng)化、科學化地分析和評估農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，從而實現(xiàn)整體動態(tài)管理。另外，地理信息系統(tǒng)的應用，可在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中構(gòu)建出直觀的運作模型，通過詳細分析數(shù)據(jù)，從而更準確地呈現(xiàn)工作結(jié)果，讓每一個農(nóng)作物都能得到科學評估和預測，使其生產(chǎn)質(zhì)量得到保障。例如：若農(nóng)作物發(fā)生病蟲災害時，依托地理信息系統(tǒng)可以系統(tǒng)性分析農(nóng)作物病蟲災害受災情況，包括受災面積、災害程度等，農(nóng)業(yè)科研人員依據(jù)數(shù)據(jù)制定針對性措施，避免浪費人力和時間成本。

（2）施肥自動控制技術(shù)的應用。現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展目標就是實現(xiàn)生產(chǎn)管理智能化和自動化。例如在農(nóng)業(yè)施肥、灌溉水源等方面實現(xiàn)自動控制，可以提高化肥、水資源利用率，并提高工作效率。同時，將自動控制技術(shù)應用于施肥控制中，還可以將灌溉與施肥有效結(jié)合起來，在壓力作用下將肥料和水充分結(jié)合，實現(xiàn)自動化施肥作業(yè)。自動化施肥灌溉改變了傳統(tǒng)施肥灌溉費時、費力、費材料的缺陷，使施肥工作更加精準、高效。

（3）自動化溫室控制技術(shù)科技水平的發(fā)展帶來了新的農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)方式，為了避免天氣變化對農(nóng)作物的影響，農(nóng)業(yè)溫室大棚很好地解決了這一難題。溫室大棚控制室內(nèi)采光和通風設備，并保持溫度時，一般采取精密溫度控制系統(tǒng)實現(xiàn)。將自動控制技術(shù)融入溫度控制系統(tǒng)中，實現(xiàn)自動溫度控制，還可以在合適的位置安裝自動溫度感應器，隨時隨地檢測溫室大棚室內(nèi)指標情況，然后將檢測到的溫度、濕度和二氧化碳等數(shù)據(jù)傳送到控制中心，由控制中心進行分析和運算。最后依據(jù)計算出的數(shù)據(jù)自動調(diào)整溫室大棚通風窗、控制設備以及空氣循環(huán)機等，做到時時刻刻保持室內(nèi)溫度在最適合農(nóng)作物生長的狀態(tài)下，不僅可以有效改善農(nóng)作物生長條件，還能進一步提高農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)產(chǎn)量和質(zhì)量。

5 結(jié) 語

綜上所述，農(nóng)業(yè)機械自動化控制技術(shù)的應用，不僅可以解決目前我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各類難題，同時，自動控制技術(shù)應用于農(nóng)業(yè)機械中，還能實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械的智能化，降低因操作人員本身因素導致的農(nóng)業(yè)機械方面損失，大大節(jié)約勞動成本。目前，自動控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械中的影響，促進了我國現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展，這也是縮小與國外發(fā)達國家農(nóng)業(yè)經(jīng)濟水平差距的關(guān)鍵。但由于不可控因素的影響，我國現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)在實現(xiàn)過程中存在諸多不足，在大范圍推廣時也會遇到一些障礙，這需要從業(yè)人員不斷努力，農(nóng)業(yè)科研人員加強研究，共同為我國農(nóng)業(yè)發(fā)展助力。