自動控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械中的應(yīng)用

李　勇

自動控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械中的應(yīng)用

李勇

（南京鋼鐵集團冶金鑄造有限公司江蘇南京210000）

在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中，農(nóng)業(yè)機械自動化發(fā)揮著重要作用，在農(nóng)業(yè)機械中應(yīng)用自動控制技術(shù)，能提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力，實現(xiàn)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代化、自動化農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)變，滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要。文章分析了農(nóng)業(yè)機械自動化現(xiàn)狀和農(nóng)業(yè)發(fā)展問題，探究了農(nóng)業(yè)機械中自動控制技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢等。

農(nóng)業(yè)機械；應(yīng)用；自動控制技術(shù)

在國民經(jīng)濟中，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有著十分重要的地位，對國家而言，它的未來前景、經(jīng)濟發(fā)展空間均會受到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響，因此農(nóng)業(yè)機械化的水平間接決定著國民的生活質(zhì)量。在信息化時代中，自動化農(nóng)業(yè)機械的出現(xiàn)，改變了以往的農(nóng)業(yè)發(fā)展模式，解放了勞動力，不僅能更精確評估農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量，也能判定農(nóng)產(chǎn)品的播種及收獲時間，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量，為農(nóng)業(yè)的后續(xù)發(fā)展助力。

1 農(nóng)業(yè)機械自動化現(xiàn)狀及農(nóng)業(yè)發(fā)展問題

1.1 農(nóng)業(yè)機械自動化現(xiàn)狀

近年來我國的農(nóng)業(yè)發(fā)展水平雖有提升，但和其他發(fā)達(dá)國家相比，國內(nèi)的農(nóng)業(yè)自動化程度仍舊偏低，不僅在技術(shù)的普及和應(yīng)用上存在著一定問題，且部分地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率基本不達(dá)標(biāo)[1]。例如在偏遠(yuǎn)山區(qū)中，農(nóng)業(yè)從業(yè)者根本不具備行業(yè)競爭的意識，認(rèn)為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)僅需滿足自身需要即可，堅持長期以來的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，對農(nóng)業(yè)機械的自動化認(rèn)識十分不足。此外，在部分地區(qū)，農(nóng)產(chǎn)品的品牌很少，底層的勞動者雖能生產(chǎn)足量農(nóng)產(chǎn)品，但因產(chǎn)品交易市場的水平有限，未達(dá)到出口的標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致國內(nèi)農(nóng)產(chǎn)品無法在國際市場提高交易價格，限制當(dāng)下農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的持續(xù)發(fā)展。最后，國內(nèi)的自動化創(chuàng)新能力有限，對自動化產(chǎn)品的改良以及創(chuàng)新力度不足，當(dāng)下投入使用的部分農(nóng)機設(shè)備的實用性能和國際優(yōu)秀水平相比還存在一定差異。

1.2 農(nóng)業(yè)發(fā)展問題

首先，我國農(nóng)業(yè)領(lǐng)域近年來重視對自動化的創(chuàng)新研究，以期利用產(chǎn)品創(chuàng)新、智能化及自動化機械改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實際質(zhì)量，促進(jìn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的進(jìn)步發(fā)展[2]。但對國內(nèi)農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析后可知，當(dāng)下的創(chuàng)新化及自動化程度仍舊有限，部分地區(qū)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，依舊沿用以往的生產(chǎn)技術(shù)，部分農(nóng)業(yè)企業(yè)生產(chǎn)企業(yè)中機械制造的智能化程度也有限，最終引發(fā)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求及機械設(shè)計兩者間的矛盾。其次，我國雖為農(nóng)業(yè)大國，但相比之下，國內(nèi)的農(nóng)業(yè)自動化發(fā)展速度相對較緩，技術(shù)發(fā)展的水平比其他國家低。這一點會受很多因素影響，例如耕地的地形條件、農(nóng)業(yè)工作者意識、耕種習(xí)慣等。

2 農(nóng)業(yè)機械中自動控制技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

2.1 實時控制農(nóng)業(yè)機械

電氣控制是自動控制系統(tǒng)的開發(fā)前提，電氣控制能在較短時間內(nèi)接收信號，并及時進(jìn)行處理，運行速度也十分迅速[3]。以此對農(nóng)業(yè)機械的控制裝備進(jìn)行安全處理及有效防護，便能實現(xiàn)實時控制的目標(biāo)，保障生產(chǎn)安全。

2.2 提高機械的可靠性

光電隔離是自動控制技術(shù)達(dá)成信號傳輸?shù)幕A(chǔ)，自動控制技術(shù)的應(yīng)用，能在機械內(nèi)外部電路間對電氣系統(tǒng)進(jìn)行隔離，有效屏蔽各個模塊。在此基礎(chǔ)上，即使農(nóng)業(yè)機械的使用環(huán)境相對惡劣，自動控制技術(shù)也能讓農(nóng)業(yè)機械穩(wěn)定運行，實現(xiàn)了機械控制的可靠性增長。

2.3 故障的發(fā)現(xiàn)和自診

自動控制技術(shù)的應(yīng)用中，會涉及多種多樣的傳感器，而在機械控制及檢測中，傳感器的存在便能保障機械故障時第一時間被發(fā)現(xiàn)，并找出是否有對機械正常運轉(zhuǎn)會產(chǎn)生影響的因素。自動控制技術(shù)的應(yīng)用，賦予了農(nóng)業(yè)機械自動診斷的功能，同時其診斷準(zhǔn)確率、效率也足以和專家診斷相媲美。

2.4 提高機械使用效率

自動控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械內(nèi)的應(yīng)用，其零部件為國際層面通用型的控制器技術(shù)及傳感器，而在現(xiàn)代科技的進(jìn)步創(chuàng)新下，更多零部件的系統(tǒng)得到了簡化，組合安裝難度也更低，這為自動控制技術(shù)所用零部件的替換及選擇均提供了一定選擇空間。此外，當(dāng)下的自動控制技術(shù)能滿足不同類型的農(nóng)業(yè)機械運轉(zhuǎn)需求，其中涵蓋了多樣化的模塊化結(jié)構(gòu)及小型的控制器，能根據(jù)實際需要進(jìn)行轉(zhuǎn)化和調(diào)整，充分提高農(nóng)業(yè)機械的使用效率。

2.5 將售后成本充分降低

農(nóng)業(yè)機械內(nèi)自動控制技術(shù)的應(yīng)用，有利于降低機械售后成本。首先，自動控制能降低機械故障概率，提升機械本身的適應(yīng)能力，進(jìn)而實現(xiàn)設(shè)備修理及維護費用降低的目標(biāo)。其次，自動控制實現(xiàn)了人力資源的一定程度解放，以往部分需要人工操作的工作，當(dāng)下利用自動控制便可解決。

3 農(nóng)業(yè)機械中自動控制技術(shù)的應(yīng)用

3.1 自動溫室控制技術(shù)

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的方式隨著科技發(fā)展而變化，天氣是影響農(nóng)作物生長的重要因素，直接決定著農(nóng)作物質(zhì)量，為避免農(nóng)作物生長受到不良天氣的影響，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中溫室大棚技術(shù)得到了應(yīng)用逐步廣泛[4]。在溫室大棚中，棚內(nèi)采光及配備的通風(fēng)設(shè)備均可得到控制，實現(xiàn)溫度的合理控制，也能利用精密溫度控制系統(tǒng)來進(jìn)行。以溫度控制系統(tǒng)為例，自動控制技術(shù)的融合，能實現(xiàn)棚內(nèi)自動化的溫度控制，農(nóng)業(yè)人員可以在合理位置安裝好自動溫度感應(yīng)器，以此實時監(jiān)測棚內(nèi)的濕度、溫度及二氧化碳的含量。完成檢測后，系統(tǒng)可將檢測數(shù)據(jù)自動傳輸?shù)娇刂浦行?，由后者對接收?shù)據(jù)開展運算及分析。最終通過對計算數(shù)據(jù)的分析，利用控制指令對棚內(nèi)通風(fēng)窗、空氣循環(huán)機或其他控制設(shè)備進(jìn)行自動調(diào)整，讓棚內(nèi)溫度一直處于適應(yīng)對應(yīng)農(nóng)作物生長的范圍內(nèi)。

3.2 施肥自動控制技術(shù)

自動化及智能化是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的主要發(fā)展目標(biāo)，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，施肥灌溉也是影響作物生長質(zhì)量的重要因素，為此，將自動控制和對應(yīng)的農(nóng)業(yè)機械互相結(jié)合，便能達(dá)成自動控制施肥環(huán)節(jié)的目標(biāo)。在灌溉水源、農(nóng)業(yè)施肥中應(yīng)用自動控制，也能提高肥料、水資源的利用率，并保障工作效率。此外，施肥控制中自動控制的應(yīng)用，也能有效結(jié)合施肥及灌溉，以壓力作用對水肥進(jìn)行結(jié)合，實現(xiàn)自動化的施肥灌溉，改變以往施肥灌溉模式耗時耗力的狀況，讓施肥灌溉更加科學(xué)、高效、合理。

3.3 自動地理信息技術(shù)

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中地理信息技術(shù)的應(yīng)用，重點在于地理信息系統(tǒng)、地理信息技術(shù)和自動控制技術(shù)的結(jié)合，它們能讓農(nóng)業(yè)生產(chǎn)更為科學(xué)合理。首先，地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用能對土壤進(jìn)行全面監(jiān)測，收集農(nóng)作物的有關(guān)數(shù)據(jù)，分析農(nóng)作物的生長周期以及土壤環(huán)境，最終對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率進(jìn)行整體評估，實現(xiàn)動態(tài)化信息管理的目標(biāo)。其次，地理信息系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)內(nèi)的應(yīng)用，能實現(xiàn)真實模型的構(gòu)建，對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行詳細(xì)分析，將更加準(zhǔn)確直觀地呈現(xiàn)工作結(jié)果，為農(nóng)作物進(jìn)行科學(xué)預(yù)測及評估，最終保障生產(chǎn)質(zhì)量。例如在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中病蟲害會影響作物生長，此時地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用，便能對作物的病蟲害受災(zāi)面積及程度進(jìn)行整體分析，為農(nóng)業(yè)工作者提供真實數(shù)據(jù)以供針對性措施的制訂和落實，在提高病蟲害防治效果的同時，降低人力、物力等成本的浪費。

4 做好農(nóng)業(yè)機械中自動控制技術(shù)應(yīng)用的策略

4.1 提高自動控制水平

國內(nèi)農(nóng)業(yè)尚處于往現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型的重要時期，我國政府也對現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)發(fā)展提供了更多投入及支持，但客觀而言，我國的農(nóng)業(yè)發(fā)展水平不均衡，還有很多地區(qū)未能實現(xiàn)農(nóng)業(yè)自動化，現(xiàn)有的自動化農(nóng)機的自動性、智能性還有待進(jìn)一步提高。因自動控制對國內(nèi)農(nóng)業(yè)發(fā)展會產(chǎn)生重要影響。為此，在后續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展中，我們要高度重視農(nóng)業(yè)機械的自動控制，向其投入更大投資及科研的力度，分析我國農(nóng)產(chǎn)品種植、土壤地質(zhì)等方面因素后，積極探索自動化農(nóng)機的改良和升級，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的持續(xù)性、智能化發(fā)展。

4.2 選擇合理自動化模式

在國內(nèi)城市化總體進(jìn)程的影響下，更多農(nóng)村人口前往城鎮(zhèn)生存發(fā)展，在農(nóng)村地區(qū)勞動力數(shù)量逐步減少，但在我國人口基數(shù)持續(xù)增長的大環(huán)境下，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實際需求卻在逐步增長。兩者間的矛盾是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨的重要問題，為改善這一問題，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)便應(yīng)重視機械設(shè)備的應(yīng)用提高重視，利用機械設(shè)備的先進(jìn)性增長，協(xié)助農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者逐步提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量和效率，解放農(nóng)村勞動力。此外，在能源危機面前，我國農(nóng)業(yè)重視安全性、節(jié)約性及高效性，因此我們要對自動化模式進(jìn)行合理選擇，以自動控制技術(shù)，定期有效評估農(nóng)業(yè)自動化模式的發(fā)展效果，選擇更為適宜的自動化模式，為農(nóng)業(yè)自動化的進(jìn)步發(fā)展提供助力。

4.3 推進(jìn)農(nóng)業(yè)機械智能化

自動化的升級是智能化，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械的智能化，是農(nóng)業(yè)機械未來的發(fā)展目標(biāo)之一。智能化機械和自動化機械相比，本身具備更多更便捷的功能，并利用數(shù)據(jù)收集及處理、程序指令等功能，實現(xiàn)等級更高的自動化生產(chǎn)。智能化農(nóng)機可利用人工智能、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)，不僅在強化自動灌溉、自動施肥等方面上有優(yōu)異表現(xiàn)，也能對農(nóng)機駕駛室進(jìn)行科學(xué)控制，在提高農(nóng)業(yè)工作舒適性的同時，也能幫助人員進(jìn)一步降低勞作壓力。例如當(dāng)下已經(jīng)投入使用的植保無人機、無人插秧機等智能化機械，它們均由農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者通過對智能控制系統(tǒng)的使用，以程序指令控制機械操作，使其完成智能化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。而該類農(nóng)業(yè)機械因程序指令設(shè)計的嚴(yán)謹(jǐn)性影響，其生產(chǎn)操作相比人工操作也更加標(biāo)準(zhǔn)，更能保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量，在解放勞動力的同時，也能進(jìn)一步提高國內(nèi)農(nóng)業(yè)工作者的專業(yè)能力提高，推動現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

5 小結(jié)

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的過程中，不同農(nóng)業(yè)機械中自動控制的應(yīng)用，不僅能提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，讓現(xiàn)有農(nóng)業(yè)的運營模式實現(xiàn)升級轉(zhuǎn)型，更能促使國內(nèi)農(nóng)業(yè)往自動化運營的方向發(fā)展。在信息化時代中，農(nóng)業(yè)機械中自動控制的應(yīng)用是時代發(fā)展的必然趨勢，有關(guān)科研人員要正視我國農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)有的不足及優(yōu)勢，并持續(xù)完善和創(chuàng)新自動控制技術(shù)的應(yīng)用，進(jìn)一步提高自動控制農(nóng)機的先進(jìn)水平，讓智能農(nóng)業(yè)機械，為國內(nèi)的農(nóng)業(yè)發(fā)展奠定堅實基礎(chǔ)。

[1]凌杰.自動控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械中的應(yīng)用研究[J].南方農(nóng)機,2019,50(6):177-178.

[2]邱云.自動控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械中的應(yīng)用研究[J].鄉(xiāng)村科技,2017,162(30):94-94.

[3]張珍,趙書玲.自動控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械中的應(yīng)用探討[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇,2019,18(14):57-58.

[4]林學(xué)明.自動控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械中的應(yīng)用研究[J].南方農(nóng)機,2019,50(8):23.

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2095-1205(2020)05-77-02

10.3969/j.issn.2095-1205.2020.05.38