淺議農業(yè)機械自動控制技術與應用

劉雨亮 吳方崛 龔錦洲

（荊楚理工學院 湖北荊門 448000）

隨著國民經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，特別是經(jīng)濟和科技的不斷進步，國家和社會對農業(yè)生產(chǎn)效率和質量的要求不斷提高，人們對農產(chǎn)品的需求量也不斷增大。因此近年來國家對農業(yè)發(fā)展的重視程度越來越高，傳統(tǒng)機械在農業(yè)生產(chǎn)中的作業(yè)效率在滿足人民需求方面逐漸顯得力不從心[1]。賦予傳統(tǒng)機械自動化能力，實現(xiàn)基于自動控制技術控制農業(yè)機械產(chǎn)品已經(jīng)成為農業(yè)機械發(fā)展的主要方向。借助自動化控制技術，可以實現(xiàn)對作物環(huán)境的檢測和調整，從而使農業(yè)生產(chǎn)的自動化和智能化水平得到有效的應用，進而提升農作物產(chǎn)量以及農業(yè)生產(chǎn)率[2]。另外，農業(yè)機械融入自動化控制技術，可以提升農業(yè)機械制造的標準化程度，對優(yōu)化機械制造工藝、節(jié)約制造成本有重要意義。

1 自動控制技術在農業(yè)機械中的應用

1.1 農業(yè)機械的部分自動控制技術

隨著農業(yè)機械裝備功率的逐步增大以及工作環(huán)境的日漸復雜，長時間的震動會使零部件發(fā)熱，易造成因高溫而發(fā)生火災等事故。采用溫度傳感器能夠實時監(jiān)測核心部件的溫度，并根據(jù)溫度監(jiān)測值及時利用控制程序調整部件的工作狀態(tài)，例如降低功率或停止工作，最終降低事故發(fā)生的概率[3]。

1.2 自動控制技術在精細化作業(yè)中的應用

溫室中農作物的生長過程需要進行精細化檢測，溫室也是精細化作業(yè)的重要基地之一。在實際生產(chǎn)過程中，相關技術人員不僅要對機械設備進行有效的維護和管理，又要對農產(chǎn)品的實時生長狀況進行分析，其日常工作非常繁重[4]。對作物狀態(tài)進行監(jiān)控，其數(shù)量龐大，檢測結果的真實性和準確性也比較差。應用自動化控制技術，在具體作業(yè)過程中，作業(yè)人員可以利用自動控制技術實現(xiàn)作物狀態(tài)的監(jiān)控，將跟蹤人員的工作負擔降到最低，從而提升作業(yè)人員的工作效率。

1.3 自動控制技術在農業(yè)灌溉中的應用

隨著現(xiàn)代農業(yè)的不斷發(fā)展，自動化灌溉技術不斷應用于農業(yè)灌溉中。工作人員首先需要科學合理規(guī)劃農業(yè)耕地，隨后在固定區(qū)域內定量設計相應的自動化灌溉裝置，工作人員可根據(jù)耕地實際情況設計設備的具體工作時間，實現(xiàn)精細化灌溉。工作一段時間后，隔固定時間再進行灌溉工作。另外，還能合理設置灌溉機械的灌溉時間長度，實現(xiàn)自主灌溉。通過農業(yè)灌溉自動控制技術，不僅能夠大幅降低灌溉人員的工作量，還能降低水資源的使用量，節(jié)約灌溉成本。

2 自動控制技術在農業(yè)領域應用存在的問題

2.1 自動化整體水平較差

雖然自動化技術已經(jīng)在農業(yè)生產(chǎn)機械中得到應用，但就目前來看，我國農業(yè)戶口群體龐大，現(xiàn)已超過87 萬戶，在農村想要實現(xiàn)自動化技術的全民應用仍然是一個巨大挑戰(zhàn)。雖然我國大部分農村在一定程度上實現(xiàn)了機械化，但其自動化水平還比較低，農業(yè)機械制造過程的創(chuàng)新能力不足，未將全面自動化工作納入設計工作中。例如在農田插秧和收割過程中僅僅只能實現(xiàn)基本的動作，其實際工作效率較低，盡管目前機械設備采取了自動化，但仍然存在較大問題，例如故障較多、維修困難、維修成本高等。另外，在傳統(tǒng)農業(yè)機械設計過程中，僅有部分機械使用了自動化技術，其技術水平仍然比較低，使得農業(yè)機械制造過程中自動化技術無法發(fā)揮出其優(yōu)勢，從而影響農業(yè)發(fā)展。

2.2 自動化技術在農業(yè)機械發(fā)展尚處于初級階段

自動化技術在農業(yè)生產(chǎn)制造過程中主要是面向機械產(chǎn)品的設計和制造。在國內，農業(yè)機械的自動化水平較低，其創(chuàng)新水平比較薄弱，自動化的農業(yè)人才相對比較緊缺，使自動化技術在農業(yè)機械設計中的制造仍然存在不同程度的制約。另外，材料的選取也是農業(yè)機械制造的制約因素。材料的選擇受限于高性能材料，其價格太高，但如果選擇低價格的材料，不能滿足其對農業(yè)生產(chǎn)的基本要求，在自動化農業(yè)機械應用過程中仍然處于停頓狀態(tài)。目前國內較多地區(qū)仍然采用傳統(tǒng)手工作業(yè)方式，導致農業(yè)水平發(fā)展速度較慢，加之農村勞動力逐步減少，因此機械化和自動化將是未來的主要發(fā)展方向。

3 自動控制技術在農業(yè)機械中的應用策略

3.1 科學合理的推廣農業(yè)機械自動化

農業(yè)機械中采用自動化控制，其標志是農業(yè)生產(chǎn)的高效和安全性，另外綠色和成本節(jié)約也是近年來提出的口號。農業(yè)機械自動化發(fā)展模式的具體應用效果應該進行定期評價，科學合理地選擇農業(yè)機械自動化的推廣應用模式，最終有效實現(xiàn)農業(yè)機械自動化的發(fā)展。從目前情況來看，隨著農村勞動人員不斷向城市轉移，農業(yè)市場的競爭力逐步增強，此種現(xiàn)象使農業(yè)的發(fā)展對大型機械裝備和高科技含量的機械設備需求都不斷增加。對于農業(yè)的機械化和自動化發(fā)展來說，不管是對自動化模式的選擇還是對自動化模式的轉型升級都顯得非常重要。

3.2 以農業(yè)機械的自動控制水平提升為著力點

作為農業(yè)大國，我國經(jīng)濟和科技都在如火如荼地發(fā)展中?，F(xiàn)如今，國家著重發(fā)展農業(yè)，不管對人力資源還是物力、財力資源都傾斜了大量投資，目前傳統(tǒng)農業(yè)正向現(xiàn)代化農業(yè)方向發(fā)展。和歐美發(fā)達國家相比，國內的農業(yè)整體發(fā)展水平尤其是自動化水平還比較低，重視程度也嚴重不足。比如產(chǎn)品的整體開發(fā)技術比較落后，對農業(yè)機械產(chǎn)品開發(fā)的力度具有一定局限性。未來自動化技術發(fā)展的首要任務是實現(xiàn)農業(yè)生產(chǎn)過程的智能化，從而有效提升自動控制技術水平，農業(yè)的糧食產(chǎn)量才可得到大幅提升，從而逐步走向自動化。從目前來看，小麥的全面機械化生產(chǎn)已經(jīng)在全國范圍內推廣，未來面向玉米生聯(lián)合收割的全面推廣應用是未來的主要任務。最終目標是將農業(yè)的機械化和自動化技術應用于各類農作物的收割和管理中。

3.3 農業(yè)機械的耐久可靠性

農業(yè)機械一旦在工作過程中出現(xiàn)異常，會嚴重影響工作效率。經(jīng)實際分析可知，在農業(yè)機械設備工作過程中，因其工作環(huán)境差、工作強度大，致使設備發(fā)生故障的頻次較高。因此，應該將影響外部環(huán)境的各類要素對設備的工作質量緊密聯(lián)合起來，為保障農業(yè)機械的工作穩(wěn)定可持續(xù)提供支撐。另外，應該加大力度對機械設備的耐久性和可持續(xù)性做提升。

3.4 緊抓智能化發(fā)展方向

農業(yè)機械的智能化是未來機械設備智能化發(fā)展的關鍵環(huán)節(jié)，需要提升優(yōu)化農業(yè)機械設備的控制系統(tǒng)，增加設備操作人員的工作強度，從而有效提升工作人員日常作業(yè)中的勞動舒適度。

3.5 基于自動化技術的安全檢測

隨著居民生活品質要求的不斷提升，產(chǎn)品安全監(jiān)測問題一直是人們關注的話題，為更好地實現(xiàn)農產(chǎn)品質量特性提升，在農業(yè)機械生產(chǎn)過程中應該使用自動化技術提升農產(chǎn)品質量問題的檢測能力，加強農產(chǎn)品的安全監(jiān)測力度，提升農產(chǎn)品的質量，進而提升產(chǎn)品的知名度。例如可以研制農業(yè)自動化檢測包裝機，實現(xiàn)對農產(chǎn)品的高效包裝和檢測，提升其檢測效率，打造高質量的出口農產(chǎn)品，最終促進農業(yè)發(fā)展。

4 對農業(yè)機械制造的影響

4.1 提升生產(chǎn)效率

隨著科學技術的發(fā)展，在農業(yè)生產(chǎn)中加入自動控制技術能夠保障農業(yè)生產(chǎn)的質量，最大限度提升農業(yè)生產(chǎn)的效率，進而滿足農業(yè)生產(chǎn)對自動化機械的需求。在農業(yè)機械制造過程中使用自動化技術，可以有效避免環(huán)境造成的干擾，保障機械制造順利開展。

4.2 提升機械的精度

機械的精度是目前我國和國外發(fā)達國家的最大差距，只有提升農業(yè)機械精度，才可實現(xiàn)準確高效地進行農業(yè)作業(yè)活動。在機械制造過程中，隨著自動化技術的不斷發(fā)展，對農業(yè)機械的生產(chǎn)制造環(huán)境和制造工藝流程起到了很好的優(yōu)化作用。通過對輔助人員的管理以及合適的自動化生產(chǎn)技術的選擇可以提升農業(yè)機械的制造精度，最終實現(xiàn)農業(yè)機械的標準化，并對農業(yè)機械的后期運營具有重要意義。

4.3 可降低制造成本

就我國目前的機械制造形式來看，農業(yè)生產(chǎn)對機械的功能需求越來越豐富，給農業(yè)機械制造帶來了許多困難。在傳統(tǒng)農業(yè)機械制造企業(yè)中，機械的生產(chǎn)往往需要多個復雜的工藝流程，具體包括零件的切削、整體架構的裝配和農業(yè)機械零部件的組裝，以上環(huán)節(jié)對人力和物力資源的消耗量比較大，大幅提升了機械零件的制造成本。利用自動化技術來對機械制造進行融入后，可大幅降低人力成本消耗，同時還可以降低零件使用量，從某種層面上降低機械制造成本，同時滿足農業(yè)生產(chǎn)對機械的最大使用要求，對農業(yè)機械制造企業(yè)發(fā)展影響意義深遠。

5 結論

隨著經(jīng)濟社會的持續(xù)發(fā)展，提升農產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質量是未來農業(yè)的發(fā)展目標。信息技術和人工智能技術的不斷發(fā)展為我國農業(yè)機械設備的優(yōu)化升級提供了契機，也為我國農業(yè)機械的制造提供了技術保障。大批量自動化控制機械的使用，能夠最大限度地提高農業(yè)生產(chǎn)水平，對農業(yè)的發(fā)展意義深遠。通過使用自動化技術，對優(yōu)化農業(yè)機械的生產(chǎn)制造流程，降低農業(yè)生產(chǎn)成本，提升產(chǎn)品質量，減少農業(yè)生產(chǎn)所需人力資源等都有重要意義。因此，基于自動控制技術的農業(yè)機械研發(fā)將在未來是主要方向之一。