自動(dòng)化技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

趙小霞

自動(dòng)化技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

趙小霞

（濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院河南濟(jì)源459000）

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用解放了勞動(dòng)力，降低了勞動(dòng)成本，提高了農(nóng)業(yè)產(chǎn)量與質(zhì)量，極大地促進(jìn)了我國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展。文章對(duì)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)的作用進(jìn)行闡述，分析了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐，對(duì)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的前景進(jìn)行展望，為自動(dòng)化技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用提供參考。

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)；自動(dòng)化技術(shù)；應(yīng)用

我國(guó)幅員遼闊，相對(duì)而言有著較大的耕地面積。農(nóng)業(yè)歷來在我國(guó)社會(huì)發(fā)展中占有舉足輕重的地位。我國(guó)傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)主要是以人工勞動(dòng)為主，農(nóng)業(yè)的發(fā)展受到人工經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)水平的直接影響。相對(duì)于國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家而言，我國(guó)的農(nóng)業(yè)發(fā)展水平有待提高。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國(guó)不斷提高農(nóng)業(yè)自動(dòng)化水平，農(nóng)業(yè)自動(dòng)化日益受到關(guān)注，自動(dòng)化技術(shù)、現(xiàn)代傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合，推動(dòng)了我國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展。

1 自動(dòng)化技術(shù)對(duì)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展的作用

自動(dòng)化技術(shù)就是在少人或者是無人的情況下使機(jī)器設(shè)備或者是生產(chǎn)過程能夠達(dá)到預(yù)期目標(biāo)的技術(shù)。自動(dòng)化技術(shù)的特征表現(xiàn)為多樣化的功能、標(biāo)準(zhǔn)化的結(jié)構(gòu)、智能化的控制、機(jī)電一體化等。現(xiàn)階段我國(guó)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)逐漸轉(zhuǎn)型為現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用日益增多。自動(dòng)化技術(shù)對(duì)于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)具有非常重要的作用。相對(duì)于傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)，現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)呈現(xiàn)出規(guī)模經(jīng)營(yíng)大、生產(chǎn)率比較高、商業(yè)化程度高等特點(diǎn)，自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，能夠使現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的需求得到滿足，減少了對(duì)于勞動(dòng)力的需求，提高了對(duì)于資源的利用效率，實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)，推動(dòng)了我國(guó)農(nóng)業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

2 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐

（1）自動(dòng)化控制技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用。不斷發(fā)展的自動(dòng)化技術(shù)推動(dòng)了檢測(cè)技術(shù)與控制技術(shù)的發(fā)展。自動(dòng)化監(jiān)控技術(shù)在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用也日益廣泛。比如，自動(dòng)化監(jiān)控技術(shù)被應(yīng)用于現(xiàn)代溫室大棚生產(chǎn)中。溫室大棚技術(shù)能夠?yàn)榻?jīng)濟(jì)作物的生長(zhǎng)提供良好的環(huán)境，從而提高經(jīng)濟(jì)作物的經(jīng)濟(jì)收益。溫室栽培是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中重要的有機(jī)構(gòu)成內(nèi)容。自動(dòng)化傳感技術(shù)應(yīng)用到現(xiàn)代農(nóng)業(yè)大棚中，能夠?qū)Υ笈锏沫h(huán)境、溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，把采集到的信息及時(shí)反饋到處理器中，由此可以對(duì)處于不同生長(zhǎng)時(shí)期的經(jīng)濟(jì)作物的需求進(jìn)行明確，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制溫室的溫度與濕度，同時(shí)通過自動(dòng)化技術(shù)能夠在白天根據(jù)作物需求自動(dòng)增加CO2濃度與光照強(qiáng)度，室內(nèi)溫度在夜間自動(dòng)降低，由此將適合作物生長(zhǎng)的環(huán)境提供給經(jīng)濟(jì)作物，從而提高經(jīng)濟(jì)作物的產(chǎn)量。

（2）遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用。隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展，減少了對(duì)于人力的使用，遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中發(fā)揮著重要的作用。遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)能夠監(jiān)測(cè)參數(shù)數(shù)據(jù)與圖像數(shù)據(jù)。監(jiān)測(cè)圖像數(shù)據(jù)主要是診斷與防治農(nóng)作物的病蟲害方面，通過圖像處理技術(shù)分析農(nóng)作物葉片的顏色，從而對(duì)于農(nóng)作物的病情進(jìn)行確定，由此為控制方式的選擇提供依據(jù)。有關(guān)數(shù)據(jù)傳遞到信息數(shù)據(jù)平臺(tái)后，農(nóng)業(yè)技術(shù)人員通過對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的對(duì)比，進(jìn)行診斷分析，提出相應(yīng)的建議，同時(shí)可以通過智能化的系統(tǒng)采取噴藥、補(bǔ)充肥料等自動(dòng)化的操作。這樣即使農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)者并不掌握有關(guān)的農(nóng)業(yè)知識(shí)，同樣能夠有效地控制病蟲害。

（3）自動(dòng)化伺服系統(tǒng)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用?，F(xiàn)代化農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用使農(nóng)作物的產(chǎn)量得到極大提高。機(jī)械設(shè)備精度的提高保障了農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量與質(zhì)量。對(duì)于傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)設(shè)備而言，通過人工進(jìn)行操作，每一臺(tái)設(shè)備都需要一名甚至是多名操作人員，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)設(shè)備盡管使勞動(dòng)生產(chǎn)率提高，但并沒有徹底解放勞動(dòng)力。PLC（可編程邏輯控制器）與伺服系統(tǒng)的應(yīng)用有效解決了上述問題。通過PLC與伺服電機(jī)對(duì)農(nóng)耕機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行構(gòu)建，其中一個(gè)PLC作為主站，若干個(gè)PLC進(jìn)行定位控制?；谧詣?dòng)控制系統(tǒng)的建立實(shí)現(xiàn)了對(duì)多臺(tái)農(nóng)耕機(jī)運(yùn)行的控制。伺服系統(tǒng)能夠滿足精度要求，確保了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中對(duì)于定位的要求，如將伺服系統(tǒng)應(yīng)用到收割機(jī)械、播種機(jī)械等設(shè)備中，農(nóng)作物的收割與播種能夠保證毫米以內(nèi)的誤差精度。與此同時(shí)，PLC抵抗干擾的能力非常強(qiáng)，即使在條件比較惡劣的情況下，都具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性與可靠性，由此使系統(tǒng)的工作效率得到保障。自動(dòng)化伺服系統(tǒng)下僅要求很少的操作人員就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于整個(gè)農(nóng)田耕作的控制。該系統(tǒng)一方面保障了農(nóng)作物產(chǎn)量與質(zhì)量的提高，另一方面使人工成本降低。

（4）視覺系統(tǒng)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用?？茖W(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新推動(dòng)了視覺識(shí)別系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，圖像采集技術(shù)、上位機(jī)功能等日益強(qiáng)大。視覺識(shí)別系統(tǒng)對(duì)多種高級(jí)算法都能夠支持。標(biāo)準(zhǔn)化函數(shù)庫(kù)越來越完善，這為農(nóng)作物的采摘、檢測(cè)農(nóng)作物的外形等提供了技術(shù)支撐。與此同時(shí)，自動(dòng)化防盜系統(tǒng)的應(yīng)用為農(nóng)作物的安全提供了保障。比如，在溫室大棚中可以通過一臺(tái)PC機(jī)當(dāng)作系統(tǒng)主站計(jì)算機(jī)。通過MUC對(duì)視覺系統(tǒng)、防盜系統(tǒng)等進(jìn)行控制，這些是整個(gè)系統(tǒng)的從站部分。系統(tǒng)的總站和系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換是借助于總線協(xié)議通訊實(shí)現(xiàn)的。視覺系統(tǒng)的鏡頭利用高頻的速度進(jìn)行拍照，從而能夠?qū)ψ魑锏能|干、果實(shí)、葉子、顏色等進(jìn)行記錄，圖片采集卡把圖片向點(diǎn)陣數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換后向MCU進(jìn)行輸送，基于程序進(jìn)行計(jì)算。通過程序計(jì)算結(jié)果對(duì)作物果實(shí)的成熟度進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，利用果實(shí)外形、顏色等自的分類果實(shí)品級(jí)并打碼，最終數(shù)據(jù)被傳輸?shù)街髡镜挠?jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行存儲(chǔ)。并根據(jù)農(nóng)作物葉子、軀干等圖像的色澤、平整度等監(jiān)控農(nóng)作物的健康程度。使用自動(dòng)化系統(tǒng)一方面使人工成本降低，另一方面由于比基于人工經(jīng)驗(yàn)的傳統(tǒng)方法更加科學(xué)，所以能夠有效提高農(nóng)作物的質(zhì)量與產(chǎn)量。

（5）現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中自動(dòng)化節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的自動(dòng)化灌溉節(jié)水技術(shù)的基礎(chǔ)是計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)，同時(shí)和傳統(tǒng)的農(nóng)耕經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，利用計(jì)算機(jī)程序?qū)r(nóng)作物需要的土壤濕度、空氣濕度等進(jìn)行計(jì)算，從而對(duì)最優(yōu)并且最經(jīng)濟(jì)的灌溉方式進(jìn)行選擇?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)自動(dòng)化節(jié)水灌溉系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集是由濕度傳感器實(shí)現(xiàn)的?；谕恋氐膶?shí)際環(huán)境、氣候情況，對(duì)地方數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行構(gòu)建。如果農(nóng)田的濕度不能滿足農(nóng)作物的生產(chǎn)需求時(shí)，傳感器把采集的數(shù)據(jù)向計(jì)算機(jī)進(jìn)行及時(shí)的傳遞，通過數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。如果濕度滿足設(shè)定的指標(biāo)要求，則灌溉停止。相對(duì)于傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)灌溉模式而言，自動(dòng)化節(jié)水灌溉一方面使水的利用效率提高，水資源浪費(fèi)的問題得到避免，另一方面能夠使農(nóng)作物生長(zhǎng)對(duì)水的需求得到滿足。由此推動(dòng)了精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展。實(shí)際上，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)指的是以信息技術(shù)為前提，通過傳感器、自動(dòng)化技術(shù)等，對(duì)于土地以及農(nóng)作物的數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)了解，并與精確的時(shí)空統(tǒng)計(jì)分析相結(jié)合，對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行科學(xué)的管理。比如，在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)下，能夠?qū)r(nóng)作物生產(chǎn)中需要的水量進(jìn)行計(jì)算，從而達(dá)到科學(xué)灌溉。

3 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的前景

（1）現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大?，F(xiàn)階段自動(dòng)化技術(shù)在我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的水平日益提高，然而在產(chǎn)業(yè)的深度和地域的廣度上仍存在不足，限制了應(yīng)用的范圍。相對(duì)來說，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的農(nóng)業(yè)自動(dòng)化程度要高于經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)地區(qū)。隨著自動(dòng)化技術(shù)的不斷應(yīng)用，國(guó)家在農(nóng)業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用方面應(yīng)加大政策和資金等的扶持力度，從而推動(dòng)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，使自動(dòng)化技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用廣度與深度擴(kuò)大。比如，對(duì)于采摘蓮藕等領(lǐng)域來說，技術(shù)較為復(fù)雜，作物的產(chǎn)地比較分散，因此，自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用較少，通過技術(shù)創(chuàng)新，因地制宜，將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用到蓮藕采摘上，從而提高采摘效率。

（2）自動(dòng)化技術(shù)對(duì)于氣候變化的監(jiān)控水平提高。農(nóng)業(yè)的種植業(yè)、林業(yè)、畜牧業(yè)等生產(chǎn)活動(dòng)受到氣候變化比較大的影響。通過自動(dòng)化技術(shù)對(duì)氣候無人值守的觀測(cè)點(diǎn)或者是監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行建立，對(duì)區(qū)域氣候數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，利用遠(yuǎn)程傳輸方式使農(nóng)業(yè)部門與氣象部門之間的信息交互與共享得到實(shí)現(xiàn)。比如，通過農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中積累氣象數(shù)據(jù)，對(duì)氣候變化進(jìn)行分析，從而提前對(duì)極端天氣進(jìn)行預(yù)警。另外因?yàn)闅夂蜃兓瘯?huì)導(dǎo)致森林火災(zāi)、大面積的蟲害等，通過自動(dòng)化技術(shù)加強(qiáng)對(duì)氣候變化的監(jiān)控，從而有助于應(yīng)對(duì)各種極端情況。

（3）現(xiàn)代農(nóng)業(yè)智能化技術(shù)應(yīng)用。現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要方向之一就是農(nóng)業(yè)機(jī)器人。自動(dòng)化技術(shù)等的不斷發(fā)展，促進(jìn)了智能機(jī)器人的發(fā)展，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中應(yīng)用智能機(jī)器人，使很多人力工作被取代，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的安全行問題、可靠性問題得到解決，并且提高了勞動(dòng)效率。此外，人類在較小空間范圍內(nèi)不能觸及的工作可以通過智能機(jī)器人進(jìn)行代替。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)智能化水平將會(huì)日益提高。

4 小結(jié)

科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展促進(jìn)了自動(dòng)化技術(shù)的創(chuàng)新。我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛。自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用提高了農(nóng)業(yè)的產(chǎn)量與質(zhì)量，也使得精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)日益受到重視。與此同時(shí)，伴隨著智能技術(shù)的不斷發(fā)展，農(nóng)業(yè)自動(dòng)化控制向著智能化的方向發(fā)展。通過自動(dòng)化技術(shù)與智能化技術(shù)的應(yīng)用，為我國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展提供保障。

[1]尤紅利.農(nóng)業(yè)機(jī)械的自動(dòng)化技術(shù)及其發(fā)展與應(yīng)用方向[J].農(nóng)家參謀,2020(7):54.

[2]孔學(xué)慶,羅樹禮.自動(dòng)化技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用[J].山東農(nóng)機(jī)化,2019(6):39-40.

[3]蓋國(guó)衛(wèi).農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用方向[J].南方農(nóng)機(jī),2020(6):21.

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