自動控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用探討

河南工業(yè)貿(mào)易職業(yè)學(xué)院 申九菊

農(nóng)業(yè)是國家賴以生存與發(fā)展的重要基礎(chǔ)，是貫徹國家戰(zhàn)略發(fā)展的重中之重，一個國家農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度在很大程度上能夠衡量國家農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化程度。改革開放以來，我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)不斷提升，且農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度不斷提高，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中科技含量越來越高。自動控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中應(yīng)用，能夠有效改變農(nóng)業(yè)機(jī)械格局，讓農(nóng)業(yè)機(jī)械向著信息化、智能化、數(shù)字化的方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)一體化目標(biāo)，提高農(nóng)作物品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)增收降本?；诖?，加強(qiáng)對自動控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中應(yīng)用的研究具有現(xiàn)實(shí)意義。

1 國內(nèi)外農(nóng)業(yè)機(jī)械自動化技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 國內(nèi)應(yīng)用現(xiàn)狀

在我國綜合國力不斷提升的今天，國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，農(nóng)業(yè)技術(shù)水平有了很大提高。但由于先進(jìn)技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域開發(fā)及運(yùn)用時間尚短，和一些發(fā)達(dá)國家相比仍然具有一定差距。近年來，我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)量、生產(chǎn)力等明顯提高，但農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量偏低，影響了農(nóng)業(yè)出口率。盡管農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度不斷提高，但受到地理位置、經(jīng)濟(jì)條件、宣傳力度等因素影響，我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化應(yīng)用程度相對較低，尤其是一些偏遠(yuǎn)山區(qū)，農(nóng)業(yè)機(jī)械使用率較低，農(nóng)民使用機(jī)械從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的意識較差，無法形成地區(qū)性農(nóng)業(yè)產(chǎn)物品牌，導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品數(shù)量多、質(zhì)量差的局面，無法提升農(nóng)產(chǎn)品的價格，是我國農(nóng)業(yè)發(fā)展中一個重要影響因素。農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平是在先進(jìn)技術(shù)基礎(chǔ)上，目前我國農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)創(chuàng)新能力不足，依舊停留在老舊層面，技術(shù)創(chuàng)新力不足、技術(shù)水平偏低，對農(nóng)業(yè)整體發(fā)展水平造成阻礙，也會導(dǎo)致機(jī)械資源浪費(fèi)。

根據(jù)我國農(nóng)業(yè)機(jī)械工業(yè)協(xié)會的相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2020年統(tǒng)計在內(nèi)的大型拖拉機(jī)產(chǎn)量超過40020臺、中型拖拉機(jī)產(chǎn)量共238566臺、小型拖拉機(jī)產(chǎn)量為342500臺；自走式輪式谷物收獲機(jī)的產(chǎn)量超過20000臺，同比增長18.42%；而履帶式水稻收獲機(jī)產(chǎn)量為52346臺，同比下降17.23%，但半喂式水稻收獲機(jī)產(chǎn)量為5645臺，同比增長超過60.0%。在農(nóng)業(yè)機(jī)械總動力方面，2020年我國農(nóng)業(yè)機(jī)械總動力達(dá)到12.36億千瓦，實(shí)現(xiàn)了持續(xù)增長，同比增長2.6%。

1.2 國外發(fā)達(dá)國家應(yīng)用現(xiàn)狀

在全球農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展中，德國、美國、荷蘭、瑞士等發(fā)達(dá)國家農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度較高，其機(jī)械應(yīng)用不僅效率高，同時具有很高的安全性。如，美國農(nóng)業(yè)發(fā)展中，將GPS安裝在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備當(dāng)中，提高了農(nóng)業(yè)機(jī)械操作的精準(zhǔn)度；日本農(nóng)業(yè)自動化程度相對較高，其國內(nèi)生產(chǎn)效率明顯較高。我國地域遼闊，在氣候、地形等方面存在一定的復(fù)雜性，應(yīng)該根據(jù)地區(qū)實(shí)際情況進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，提高農(nóng)業(yè)整體生產(chǎn)效率。

2 自動控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中應(yīng)用的優(yōu)勢

2.1 能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時控制

在自動控制技術(shù)的運(yùn)用下，各類信號傳輸速度增快，對時間要求明顯較快。借助于自動控制技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時控制，能夠保證信號及時傳遞，保證信息、程序能夠高速運(yùn)轉(zhuǎn)，能夠?yàn)檗r(nóng)業(yè)機(jī)械提供有力的安全保護(hù)，提高農(nóng)業(yè)機(jī)械運(yùn)用的安全性、可操作性，為農(nóng)業(yè)機(jī)械運(yùn)行奠定基礎(chǔ)，提高農(nóng)業(yè)發(fā)展的穩(wěn)定性。

2.2 具有較高的可靠性

在農(nóng)業(yè)自動化機(jī)械使用過程中，信號輸入、輸出等都可以通過光電隔離技術(shù)，有效保證了機(jī)械運(yùn)行中內(nèi)外部電路系統(tǒng)隔離，確保在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備輸入端具有合適的時間常數(shù)、濾波器等，機(jī)械運(yùn)行中各控制系統(tǒng)模塊都具有與之相對應(yīng)的屏蔽措施，無論在何種惡劣環(huán)境下，都能保證農(nóng)業(yè)機(jī)械能夠正常運(yùn)行。當(dāng)然，農(nóng)業(yè)自動化機(jī)械設(shè)備使用中應(yīng)該優(yōu)選開關(guān)電源，對電氣控制元件質(zhì)量做好把控，才能更好地提升農(nóng)業(yè)機(jī)械可靠性。

2.3 可以實(shí)現(xiàn)自我故障診斷

自動控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的使用，還具有故障自動診斷的功能。由于機(jī)械設(shè)備可以自動控制，借助于系統(tǒng)自身診斷功能，利用設(shè)備元器件中設(shè)置的傳感器，能夠監(jiān)測機(jī)械運(yùn)行的相關(guān)數(shù)據(jù)，保證機(jī)械運(yùn)行的質(zhì)量。自動控制技術(shù)運(yùn)用到農(nóng)業(yè)機(jī)械中，能夠保證機(jī)械運(yùn)行穩(wěn)定，一旦出現(xiàn)運(yùn)行故障問題，則可以及時做出診斷，發(fā)出相關(guān)故障信號，提醒相關(guān)操作人員進(jìn)行處理，保證機(jī)械運(yùn)行安全性。

2.4 有利于降低維護(hù)成本

應(yīng)用自動控制技術(shù)，能提升農(nóng)業(yè)機(jī)械適應(yīng)環(huán)境、地域的能力，大大提升農(nóng)業(yè)機(jī)械生產(chǎn)效率，降低機(jī)械運(yùn)用中的故障發(fā)生幾率，保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率，為推動農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。同時，采用自動化農(nóng)業(yè)機(jī)械，大大減輕了相關(guān)農(nóng)業(yè)從業(yè)者的勞動強(qiáng)度，機(jī)械設(shè)備維護(hù)成本降低、投入精力和成本降低，還能夠提升廣大農(nóng)民的幸福指數(shù)。

3 當(dāng)前我國農(nóng)業(yè)機(jī)械自動化應(yīng)用中存在的不足

3.1 農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域?qū)ψ詣涌刂萍夹g(shù)重視程度偏低

盡管自動機(jī)械設(shè)備有這樣那樣的優(yōu)勢，但在我國廣大農(nóng)村地區(qū)推行自動化農(nóng)業(yè)機(jī)械過程中還是遇到很大的阻礙，而社會各方面對自動化農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)重視程度不足，是影響我國農(nóng)業(yè)機(jī)械自動化發(fā)展的重要原因。很多農(nóng)村地區(qū)，農(nóng)民對于自動化農(nóng)機(jī)的重視稍顯不足，政府、農(nóng)業(yè)相關(guān)人員沒有充分認(rèn)識到自動化農(nóng)機(jī)推廣和使用的優(yōu)勢，阻礙了農(nóng)業(yè)機(jī)械自動化發(fā)展的進(jìn)程。近幾十年時間里，我國在自動化領(lǐng)域取得了顯著成績，國家對于自動化技術(shù)的普及不斷深入，人們對自動化技術(shù)也有了更深了解，但由于政策宣傳力度不足、幫扶政策力度差、農(nóng)民接受程度低等客觀因素，導(dǎo)致當(dāng)前我國農(nóng)機(jī)自動化技術(shù)運(yùn)用水平相對不足，不能充分發(fā)揮農(nóng)業(yè)機(jī)械自動化優(yōu)化。只有不斷提升對農(nóng)業(yè)機(jī)械自動化發(fā)展的重視，出臺相關(guān)的幫扶政策，進(jìn)一步提升政策幫扶、資金幫扶等力度，才能為我國農(nóng)業(yè)自動化機(jī)械發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.2 農(nóng)業(yè)領(lǐng)域自動化機(jī)械技術(shù)研究能力偏弱

我國開展自動化技術(shù)革新的時間尚短，盡管整體發(fā)展速度較快，但技術(shù)水平與發(fā)達(dá)國家相比具有一定差距。無論是自動化技術(shù)滯后，還是系統(tǒng)自動化程度偏低，都對農(nóng)機(jī)自動化發(fā)展造成了很大的阻礙。同時，在自動化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定方面，我國農(nóng)業(yè)機(jī)械自動化標(biāo)準(zhǔn)相對滯后，且由于地域不同，機(jī)械自動化開展受到影響。當(dāng)前，絕大多數(shù)農(nóng)機(jī)產(chǎn)品更適合平原地區(qū)，對于復(fù)雜山區(qū)，自動化機(jī)械適應(yīng)能力偏低，嚴(yán)重削弱了自動化農(nóng)機(jī)優(yōu)勢。只有從技術(shù)研發(fā)方面入手，切實(shí)提升農(nóng)機(jī)自動化技術(shù)研發(fā)水平，針對不同地域研發(fā)出不同種類、不同功能的自動化農(nóng)機(jī)產(chǎn)品，才能為我國農(nóng)機(jī)自動化發(fā)展提供更大的貢獻(xiàn)。

4 自動控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中實(shí)際運(yùn)用措施

4.1 自動節(jié)水灌溉控制技術(shù)

灌溉是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的環(huán)節(jié)，在中國幾千年農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中，農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)歷經(jīng)發(fā)展與改革，給人們帶來了重要的啟示，也凝結(jié)了古人的智慧。自動化技術(shù)不斷發(fā)展中，人們對其運(yùn)用更加成熟，隨著我國生產(chǎn)力水平持續(xù)提升，農(nóng)業(yè)技術(shù)改革不斷深入，傳統(tǒng)灌溉模式也有了很大的變化。將自動控制技術(shù)運(yùn)用到節(jié)水灌溉系統(tǒng)中，能夠有效的提升農(nóng)業(yè)灌溉的自動化程度，還具有獨(dú)立監(jiān)測功能，對植物生長進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，對植物各項(xiàng)生長指標(biāo)進(jìn)行數(shù)字化分析，將分析結(jié)果傳輸?shù)街醒肟刂葡到y(tǒng)當(dāng)中。利用自動節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)，可以分析植物生長指標(biāo)情況，表明植物生長狀態(tài)，以便于選擇最佳的灌溉方式、灌溉時間、灌溉量等，為植物生長提供保障。水資源在農(nóng)業(yè)發(fā)展中具有十分重要的作用，以往采用人工灌溉的方式，按時進(jìn)行農(nóng)田灌溉，但這種人工灌溉的方式會消耗大量的人力，農(nóng)民農(nóng)業(yè)種植壓力較大；長此以往，一些農(nóng)民難免懈怠，導(dǎo)致農(nóng)田灌溉不合理，對農(nóng)作物生長造成影響，導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量降低。

4.2 自動施肥控制技術(shù)

施肥是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，而實(shí)現(xiàn)智能化應(yīng)該作為農(nóng)業(yè)機(jī)械自動化發(fā)展的執(zhí)行方向。在施肥方面，利用自動控制技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)水、節(jié)肥，提高化肥的整體利用率，提高施肥效率。同時，可以將自動施肥系統(tǒng)和自動節(jié)水灌溉系統(tǒng)結(jié)合起來，通過對相關(guān)壓力的控制，讓肥料、溶液相互結(jié)合起來，提升施肥自動化程度、智能化程度。自動施肥模式精準(zhǔn)性更高，能夠有效的節(jié)約肥料，同時能夠降低人工成本，節(jié)約時間成本，還能夠提升農(nóng)作物產(chǎn)量，推動農(nóng)業(yè)向著標(biāo)準(zhǔn)化、自動化的方向發(fā)展。

4.3 自動化溫室控制技術(shù)

溫室大棚是目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中重要的形式，能夠在短時間生產(chǎn)出豐富的農(nóng)產(chǎn)品資源。通過自動化溫室控制技術(shù)，對溫室大棚溫度、濕度等進(jìn)行實(shí)時調(diào)控，實(shí)現(xiàn)全年種植農(nóng)產(chǎn)品，能夠促進(jìn)農(nóng)作物生產(chǎn)，提升整體產(chǎn)量。具體實(shí)施中，利用計算機(jī)系統(tǒng)，對溫室中各個環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計、分析，并實(shí)施自動化監(jiān)控，對溫室大棚中溫濕度、二氧化碳含量等進(jìn)行詳細(xì)分析，以便于為農(nóng)作物生產(chǎn)創(chuàng)造出更加適宜的條件。

5 總結(jié)

通過上述分析可知，機(jī)械化生產(chǎn)是農(nóng)業(yè)改革的重點(diǎn)，是提升農(nóng)業(yè)產(chǎn)量的重要途徑。當(dāng)前，我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化改革不斷深入，自動控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的運(yùn)用更是不斷增強(qiáng)，推動農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)向著智能化、數(shù)字化的方向發(fā)展，大大提升了農(nóng)作物生產(chǎn)效率，能夠節(jié)約時間和人力成本，實(shí)現(xiàn)精確化生產(chǎn)，同時也能夠提升農(nóng)機(jī)運(yùn)行的安全穩(wěn)定性。具體實(shí)施過程中，借助自動化節(jié)水灌溉技術(shù)、自動施肥控制技術(shù)以及自動化溫室控制技術(shù)等，提升全國農(nóng)業(yè)資源利用率，在一定程度還能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)，對推動我國農(nóng)業(yè)向著可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。