自動控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械設(shè)計及發(fā)展中的應(yīng)用

趙海棟 胡明月 胡凱旋 楊致遠 鄒順

摘?要：我國疆土幅員遼闊，是名副其實的農(nóng)業(yè)大國。強大的農(nóng)業(yè)基底，讓我們成為世界耀眼的東方明珠。伴隨現(xiàn)代科技與社會的迅猛發(fā)展與進步，農(nóng)業(yè)勞作的傳統(tǒng)方式顯然無法適應(yīng)人口增長的需求，糧食問題亟待解決，要提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力便需要融入現(xiàn)代化科技。伴隨農(nóng)業(yè)科技的進步，自動控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械中的應(yīng)用也逐漸廣泛起來。對此，本文針對自動控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械設(shè)計及發(fā)展中的應(yīng)用進行簡要探析。

關(guān)鍵詞：自動控制技術(shù);農(nóng)業(yè)機械設(shè)計;應(yīng)用與發(fā)展;探析

1 關(guān)于自動控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械應(yīng)用中的現(xiàn)狀與優(yōu)勢

1.1 現(xiàn)狀

早在18世紀中后期，英國發(fā)起了人類史上的第一次工業(yè)革命，人類正式邁進蒸汽時代。機器的出現(xiàn)，代替了手工勞作，這是一場技術(shù)革命也是一場社會變革。而19世紀中期，第二次工業(yè)革命的悄然而至，電氣時代來臨了。電氣的面世成就了機械化生產(chǎn)，并投入農(nóng)業(yè)勞作中，大幅度的提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力，并超越了閉關(guān)鎖國的舊中國，將其遠遠甩在后面。上個世紀40年代，第三次科技革命促使人類邁入互聯(lián)網(wǎng)時代。西方國家由于前兩次革命打下的堅實基礎(chǔ)，很早便開始了改革，因此自動控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械方面的應(yīng)用具有極豐富的實戰(zhàn)經(jīng)驗，他們的農(nóng)業(yè)自動控制技術(shù)成就屹立于國際水平的巔峰，不論是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力還是糧食產(chǎn)量，發(fā)展中國家都是無可比擬的。新中國成立至今，我國與時俱進的改革步伐始終未停歇，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)早已實現(xiàn)了機械自動化，我們正在向世界先進水平跟進，全力提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力。

1.2 優(yōu)勢

（1）實時監(jiān)控。自動控制技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機械生產(chǎn)中，主要通過電力傳輸實現(xiàn)對農(nóng)業(yè)機械的自動化實時監(jiān)控，優(yōu)勢便是耗時短和速度快。

（2）故障排查。農(nóng)業(yè)機械難以避免故障的發(fā)生，然而自動控制技術(shù)的投入應(yīng)用，農(nóng)業(yè)機械都有安裝各式各樣的傳感器，如此非常有利于故障的排查，有點就是自動化、簡單化、精準化。比如說農(nóng)業(yè)機械在運作時發(fā)生零件故障時，對應(yīng)的傳感器便會提供故障預(yù)警，警示機器應(yīng)當及時停止運作，有些還會立刻啟動自我修復(fù)系統(tǒng)去修復(fù)故障，極大的提高了農(nóng)業(yè)機械使用的便捷性。

（3）維修成本低。有了自動控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械的廣泛應(yīng)用，不但促使農(nóng)業(yè)機械獲得了自我檢查與修復(fù);還極大地降低了農(nóng)業(yè)機械的故障幾率，減少了維修次數(shù)，提高了機械使用壽命，并且使得農(nóng)業(yè)機械的維修工作變得更為簡便，節(jié)省了不少維修成本。

2 關(guān)于自動控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械中的應(yīng)用探析

2.1 灌溉技術(shù)的自動化系統(tǒng)

我國是農(nóng)業(yè)大國并秉承了幾千年的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)，發(fā)展出多種富有時代特色的灌溉工具，如戽斗、翻車、高轉(zhuǎn)筒車、水轉(zhuǎn)翻車、風(fēng)力水車等，均蘊含了當時民眾的智慧，大大的減輕了勞動力并逐漸演化為自動化灌溉技術(shù)，如宋代時期的水轉(zhuǎn)翻車、明清時代的風(fēng)力水車很好的運用了大自然的力量實現(xiàn)了農(nóng)田的自動化灌溉;伴隨我國改革開放到如今經(jīng)濟飛速發(fā)展的年代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力不斷得到發(fā)展與提高，技術(shù)不斷推陳出新，面對現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的日新月異，傳統(tǒng)的灌溉工具與技術(shù)不再占據(jù)優(yōu)勢并形成了滯后與浪費的象征。例如當下的自動化控制系統(tǒng)，不但肩負著灌溉功能還具有監(jiān)測與反饋功能，能實時的監(jiān)測農(nóng)作物與土壤的水分情況并將監(jiān)測數(shù)據(jù)實時的發(fā)回控制單元進行分析，再由中央控制系統(tǒng)對該農(nóng)田所種植的農(nóng)作物特點進行分析制定出高效合理的科學(xué)灌溉時間與水資源用量，確保了在無人看管的狀態(tài)下有效對農(nóng)作物實行自動化灌溉并最大程度節(jié)約資源杜絕浪費。

2.2 農(nóng)作物施肥的自動化控制

農(nóng)業(yè)自動化控制系統(tǒng)不但有灌溉系統(tǒng)還有施肥系統(tǒng)，通常兩者相互配合使用，在灌溉系統(tǒng)中加入了該農(nóng)田農(nóng)作物所需的肥料，并通過灌溉系統(tǒng)實現(xiàn)水與肥料共同輸送;此種自動化控制系統(tǒng)通過對農(nóng)作物的監(jiān)測經(jīng)由中央控制系統(tǒng)計算與控制有效將所需化肥用量及時輸送給農(nóng)作物，實現(xiàn)了人工不能比擬的精細化操作，最大限度的降低了成本、節(jié)約了人力、控制了土壤特性，對于大型農(nóng)田的發(fā)展起著重要作用。

2.3 溫室大棚自動化控制系統(tǒng)

在古代由于人們對農(nóng)作物的認知水平的局限，以至于農(nóng)作物生長只能依賴自然環(huán)境因素，俗稱“看天吃飯”，例如山坡、荒漠、冬季在此種環(huán)境下農(nóng)作物都無法順利正常生長，也就造成了古代農(nóng)作物產(chǎn)量低的主要原因;在當代科技高速發(fā)展的年代，各種多元化因素與農(nóng)業(yè)相結(jié)合，不但提升了農(nóng)作物的產(chǎn)量也是農(nóng)作物克服了自然環(huán)境的影響，溫室大棚的出現(xiàn)使農(nóng)作物不在懼怕寒冷，不在制約于土地，并實現(xiàn)了立體式發(fā)展，通過塑料膜對農(nóng)作的覆蓋使其與外界自然環(huán)境隔絕，避免受到大雨、冰雹、寒冷氣流、暴曬、蟲災(zāi)等的影響，在溫室大棚中加入自動化控制技術(shù)，能夠?qū)崟r監(jiān)測大棚內(nèi)溫度、濕度、光照并依據(jù)農(nóng)作物需要加以控制，通過各式傳感器實現(xiàn)信息的有效監(jiān)測并傳遞給中央控制系統(tǒng)進行分析與處理并下達指令實現(xiàn)對農(nóng)作物生長環(huán)境的有效控制，進而確保農(nóng)作物時刻處于良好的生長環(huán)境內(nèi)。

3 自動控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械中應(yīng)用發(fā)展的趨勢與意義

3.1 發(fā)展趨勢

我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展離不開農(nóng)業(yè)的發(fā)展、農(nóng)作物的大量生產(chǎn)，而隨著更多行業(yè)的快速崛起，使各行各業(yè)吸引了大量年輕勞動力，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)被大部分滯留的老年人與女性、孩童所擔任，隨著社會的不斷發(fā)展此種現(xiàn)象還會長期存在。農(nóng)作物的生產(chǎn)具有季節(jié)性與時效性，為了農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，有效緩解農(nóng)業(yè)中勞動力不足的現(xiàn)象，更高效的自動化智能技術(shù)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中急需發(fā)展的項目，當下以智能監(jiān)測、自動化控制為主的自動化技術(shù)被廣泛推廣與應(yīng)用到農(nóng)作物生產(chǎn)中，例如收割機上安裝監(jiān)測傳感器便可實現(xiàn)對產(chǎn)量的快速計算、蔬菜嫁接機器人的出現(xiàn)明顯解決了時效內(nèi)勞動力不足的現(xiàn)象，這些技術(shù)突破使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)邁向了更高效的自動化生產(chǎn)階段。

3.2 發(fā)展意義

伴隨我國城市群的發(fā)展計劃的實施，更多的年輕勞動力會出現(xiàn)在城市中，這無疑加劇了農(nóng)村老齡化現(xiàn)象，也勢必會將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)推向更高效的自動化、智能化生產(chǎn)階段，面對此種機遇，農(nóng)業(yè)機械的自動化控制技術(shù)迎來了嶄新的發(fā)展前景也必然是接下來的農(nóng)業(yè)發(fā)展中主流趨勢。

4 結(jié)語

我國農(nóng)業(yè)一直以居于支柱產(chǎn)業(yè)的位置，多年來持續(xù)不停地向機械自動化生產(chǎn)的方向推進。而自動控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械中的應(yīng)用，可最大程度提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平，解決困擾農(nóng)業(yè)生產(chǎn)在技術(shù)方面的難題，同時也是未來農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的大趨勢，有助于推進國內(nèi)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的進程。

參考文獻：

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[2]何培雄.試談自動控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械中的應(yīng)用[J].科技與創(chuàng)新，2019（06）：160-161.