農(nóng)業(yè)機(jī)械自動控制系統(tǒng)中傳感技術(shù)的應(yīng)用

汪海波 汪 進(jìn)

（淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 江蘇淮安 223003）

1 引言

在我國現(xiàn)如今的農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)展?fàn)顩r中，農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)展的重要內(nèi)容為機(jī)電一體化，這也象征著我國農(nóng)業(yè)機(jī)械的發(fā)展進(jìn)程。傳感器的重要作用是能夠迅速、精確的獲得信息，將工作進(jìn)行系統(tǒng)化的分辨。未安裝傳感器的農(nóng)業(yè)機(jī)械在運轉(zhuǎn)時，不能將信息進(jìn)行全面的監(jiān)測，也會降低農(nóng)業(yè)機(jī)械的性能。所以，在農(nóng)業(yè)機(jī)械自動控制系統(tǒng)中運用傳感技術(shù)能夠提升農(nóng)業(yè)機(jī)械工作的整體水平。

2 農(nóng)業(yè)機(jī)械自動控制系統(tǒng)中傳感器的應(yīng)用現(xiàn)狀

農(nóng)業(yè)機(jī)械自動控制系統(tǒng)是在社會發(fā)展中自然產(chǎn)生的，象征著我們國家的信息技術(shù)都在不斷的發(fā)展更新，這也奠定了傳感器的出現(xiàn)。傳感器有著反應(yīng)快速、數(shù)據(jù)精確的特點，運轉(zhuǎn)傳感器的環(huán)境也不會受到區(qū)域的限制，在未進(jìn)行正面接觸時，傳感器就能夠在短時間內(nèi)將收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行精確的判斷與分析。比如：家用拖拉機(jī)、灌溉機(jī)、收割機(jī)等使用在農(nóng)用方面的設(shè)備都會使用傳感器，運用傳感器迅速提升了農(nóng)業(yè)機(jī)械的整體工作效率。

科技的快速進(jìn)步也加快了農(nóng)業(yè)機(jī)械自動控制系統(tǒng)的發(fā)展，讓傳感器大面積的運用到農(nóng)業(yè)機(jī)械自動控制系統(tǒng)中。使用傳感器也是社會進(jìn)步與發(fā)展的體現(xiàn)，也響應(yīng)了社會的需求。與傳感器簡單的使用相比較，傳感器的生產(chǎn)技術(shù)與過程更加復(fù)雜，不但需要付出巨大的人力與財力資源進(jìn)行研究開發(fā)，在生產(chǎn)中實行高難度的監(jiān)測與管控，生產(chǎn)中還要對環(huán)境、溫度等條件進(jìn)行補(bǔ)償。因此在實際中要消耗大量的資本投入，這也代表其生產(chǎn)成本極為昂貴。并且無論其中的哪一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)出現(xiàn)差錯，都會嚴(yán)重影響整個生產(chǎn)工作，嚴(yán)重?fù)p害生產(chǎn)資源。在上世紀(jì)80年代時，單片機(jī)技術(shù)的普及，最大限度的發(fā)揮了傳感器的軟件、硬件技術(shù)，誤差修正也提升了整體的精確度，生產(chǎn)傳感器的每一項誤差范圍要求都極為嚴(yán)格，復(fù)雜的生產(chǎn)技術(shù)及要求也引起世界多國的重視，通過研發(fā)與生產(chǎn)，傳感技術(shù)也已經(jīng)越來越成熟。

3 傳感技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械自動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1 底部傳感技術(shù)的應(yīng)用

傳感器是機(jī)械中的重要零件，傳感器的性能會直接影響整個機(jī)械的性能。在現(xiàn)如今的發(fā)展中，某個較普通的農(nóng)業(yè)機(jī)械會存在20多個傳感器，這些傳感器分布在各不相同的應(yīng)用中，比如分布在底盤控制系統(tǒng)、發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)中。傳感器技術(shù)既是實現(xiàn)自動化的主要步驟，又在農(nóng)業(yè)一體化系統(tǒng)中占據(jù)重要的地位。傳感器的質(zhì)量與水平也影響系統(tǒng)的性能，倘若整體的水平較高，那么機(jī)械化系統(tǒng)的自動化水平也會更高。在整個農(nóng)業(yè)機(jī)械的系統(tǒng)中，倘若不通過傳感監(jiān)測增強(qiáng)對相關(guān)目標(biāo)的控制并且轉(zhuǎn)化成為傳送的信號，那么就不能通過系統(tǒng)來得到各種的信息，進(jìn)而會阻礙系統(tǒng)的正常工作進(jìn)程。比如：在農(nóng)業(yè)開墾系統(tǒng)中使用大功率的輪式拖拉機(jī)中，如果要提高機(jī)械的使用效率，就可以使用多種高效的傳感技術(shù)。在不相同的系統(tǒng)中，傳感器的作用也有差別，但是其基礎(chǔ)的工作原理一樣。與此同時，在現(xiàn)實中，拖拉機(jī)、灌溉機(jī)等相關(guān)機(jī)械中裝備傳感器，目的是為了提高農(nóng)業(yè)機(jī)械的整體水平。在現(xiàn)階段，能夠使用電子控制系統(tǒng)處理某些農(nóng)業(yè)機(jī)械的問題，傳感器的作用也是通過相關(guān)的測量數(shù)據(jù)，提供不同的輸出信號，通過傳感器能夠把現(xiàn)實中的空氣濕度、工作的環(huán)境以信號的方式進(jìn)行傳遞。

農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)動機(jī)中的重要組成部分就是傳感器，使用這些傳感器來提升發(fā)動機(jī)的性能、高效地減少油耗，及時的發(fā)現(xiàn)設(shè)備中的各種問題，即使在惡劣的環(huán)境下也能夠提升機(jī)器的穩(wěn)定性。這是由于大部分的機(jī)械設(shè)備的工作環(huán)境比較差，其對耐惡劣環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)也更為嚴(yán)格，其性能指標(biāo)重要的就是準(zhǔn)確度與可靠度，倘若缺乏準(zhǔn)確度與可靠度就會使傳感器檢測出的問題嚴(yán)重影響整個發(fā)動機(jī)工作，甚至導(dǎo)致設(shè)備失靈或故障。

3.2 數(shù)字定位技術(shù)的應(yīng)用

農(nóng)業(yè)機(jī)械中的GPS定位系統(tǒng)比較復(fù)雜，需要消耗極多的資金，不能在小區(qū)域的水田中推廣；但是那些低級的GPS系統(tǒng)定位不夠準(zhǔn)確，也無法在小型的水田中應(yīng)用。倘若是在室內(nèi)進(jìn)行農(nóng)業(yè)工作，就會阻礙GPS的信號，導(dǎo)致設(shè)備工作時不夠穩(wěn)定，因此只使用GPS技術(shù)能夠達(dá)到的精度低，它只有和其他技術(shù)相互結(jié)合才能夠提升精度。所以，在實際情況中，要提升傳感器的工作效率就要使用數(shù)字傳感器。數(shù)字傳感器的工作原理是數(shù)字補(bǔ)償，所謂數(shù)字補(bǔ)償就是基于適宜的物理模型與數(shù)學(xué)模型，描繪出比較準(zhǔn)確的數(shù)字模型，這能夠確保數(shù)字補(bǔ)償?shù)臏?zhǔn)確度?，F(xiàn)實中，使用數(shù)字模型繪制出簡便高效的補(bǔ)償計算的軟件，用處理器芯片對誤差進(jìn)行修正。在把經(jīng)過A/D變化的信號輸入到微處理器時，比較突出的困難是會混雜一些尖脈沖型的噪聲，所以必須及時將其削弱，從而實現(xiàn)增益偏差校準(zhǔn)。此外，作為高精密的儀器，倘若數(shù)字定位傳感器存在問題，那么就會影響設(shè)備的整體工作，所以還應(yīng)該對數(shù)字定位傳感器進(jìn)行定期的維護(hù)工作，避免誤差的出現(xiàn)。通過維護(hù)數(shù)字定位傳感器，不但可以確保機(jī)器穩(wěn)定工作，還能夠延長傳感器的壽命，提升機(jī)械工作時的安全系數(shù)。

3.3 電子式汽車機(jī)油壓力傳感器

運用自動導(dǎo)航技術(shù)的拖拉機(jī)是電子式汽車機(jī)油壓力傳感器運用到農(nóng)業(yè)中的典型。這項技術(shù)的特點是能夠提高全面的生產(chǎn)效率，提升駕駛的安全性。機(jī)動車導(dǎo)航技術(shù)就是細(xì)分化定位傳感器類型，包括有全球定位系統(tǒng)、機(jī)器超聲波導(dǎo)航等等。根據(jù)定位技術(shù)道理能夠?qū)⑵浞譃榻^對的定位與相對定位。GPS既能夠合成頻率低的絕對定位又能夠合成頻率高的相對定位，從而提高全面定位的準(zhǔn)確性。在現(xiàn)實中，在農(nóng)田中的農(nóng)作物行距比較小，這對車輛在狹窄道路中工作的準(zhǔn)確度也提出了高要求，對此可以使用覺激光或聲納技術(shù)來提高農(nóng)業(yè)機(jī)械對道路信息的了解，這種技術(shù)的工作是在車輛計算機(jī)中輸入工作農(nóng)田的地形圖。之后GPS會根據(jù)提前設(shè)定好的工作路線增強(qiáng)對車輛的控制，最大限度的結(jié)合數(shù)學(xué)模型與計算機(jī)技術(shù)，能夠讓車輛在陌生的環(huán)境下開展工作，根據(jù)道路信息。使用數(shù)學(xué)模型計算和拖拉機(jī)的距離，如此便可以展開工作。在自動化駕駛農(nóng)業(yè)機(jī)械中運用較多的還有激光導(dǎo)航技術(shù)，經(jīng)研究提出，把激光傳感器運用到農(nóng)業(yè)機(jī)械中，能夠依據(jù)感知的多種距離，得到工作方位的信息，以此來達(dá)到自動化的導(dǎo)航。西北農(nóng)林科技大學(xué)曾提出把激光掃描儀運用到農(nóng)業(yè)機(jī)械化中，使用掃描儀獲得農(nóng)林的信息，以此來實現(xiàn)果園農(nóng)業(yè)機(jī)械的自動化控制。在實際驗證中，得到激光傳感器有較高的可靠性，可以迅速獲得農(nóng)業(yè)精確的信息，但卻不會考慮機(jī)械的動力學(xué)和復(fù)雜路況因素。

4 結(jié)語

在未來的發(fā)展中，農(nóng)業(yè)機(jī)械的發(fā)展方向即是自動化與智能化的高效結(jié)合，因此在實際中應(yīng)提升對農(nóng)業(yè)機(jī)械自動化的重視程度，科學(xué)地運用各種各樣的傳感器計算方法，以此來高效的推動農(nóng)業(yè)機(jī)械自動化技術(shù)的進(jìn)步，最大限度的確保國家的農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)發(fā)展，為實現(xiàn)現(xiàn)代化的機(jī)械強(qiáng)國助力。