機電一體化系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)機械工程中的應用策略

鄭州工業(yè)應用技術學院 牛璐

引言

隨著當今農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術的發(fā)展，機械化已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)發(fā)展的一個必然趨勢。通過農(nóng)業(yè)機械的應用，不僅實現(xiàn)了農(nóng)民勞動強度的有效降低，同時也進一步提升了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟效益。尤其是隨著機電一體化系統(tǒng)的應用，農(nóng)業(yè)機械更是在技術水平上實現(xiàn)了突破性的發(fā)展。因此，在農(nóng)業(yè)機械工程的應用與發(fā)展中，技術人員一定要加強機電一體化系統(tǒng)的應用研究，以此來發(fā)揮其充分優(yōu)勢，促進農(nóng)業(yè)機械工程的良好發(fā)展。

1 機電一體化系統(tǒng)概述

機電一體化系統(tǒng)是將當今先進的計算機技術、信息處理技術、控制功能以及可控性驅(qū)動元件組合在一起所形成的一種現(xiàn)代自動化與智能化機械系統(tǒng)。在機電一體化系統(tǒng)中，主要的組成要素包括結構組成要素、運動組成要素、動力組成要素、智能組成要素以及感知組成要素[1]。在這些組成要素的內(nèi)部以及各個組成要素之間，都借助于接口耦合、物質(zhì)流動、動作傳遞、能量轉(zhuǎn)換以及信息控制等方式集合成一個整體的有機系統(tǒng)。圖1是機電一體化系統(tǒng)的基本組成結構示意圖。

2 農(nóng)業(yè)機械工程中的機電一體化系統(tǒng)應用分析

就當今的農(nóng)業(yè)機械工程領域來看，機電一體化系統(tǒng)中的計算機輔助設計技術、高精度GPS技術、電子信息技術以及虛擬技術都發(fā)揮出了顯著的作用。將這些機電一體化技術合理應用到農(nóng)業(yè)機械工程中，不僅會對農(nóng)業(yè)機械的設計與開發(fā)提供足具科學性的技術支撐，同時也可以為農(nóng)業(yè)機械的良好應用奠定堅實的技術基礎。以下是幾種主要機電一體化系統(tǒng)技術在農(nóng)業(yè)工程領域中的應用分析。

2.1 計算機輔助設計技術的應用

計算機輔助設計技術屬于機電一體化技術中的一種，在這種技術中，計算機制圖、數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡通信等的各種功能實現(xiàn)了有效集成，并發(fā)揮出了良好的綜合型技術效果。將該技術應用到農(nóng)業(yè)機械設備的設計中，可以讓設計變得更加直觀，并通過計算機對農(nóng)業(yè)機械設計內(nèi)容進行優(yōu)化，然后直接將最優(yōu)的設計結果輸出。具體設計中，計算機輔助設計可將常用的農(nóng)業(yè)機械結構作為依據(jù)，結合空間作用力、動力學以及運動學等的分析，對農(nóng)業(yè)機械的運動軌跡進行模擬，并以此為依據(jù)來進行農(nóng)業(yè)機械三維立體模型的構建，再結合具體的設計要求，對其中的各項參數(shù)進行優(yōu)化，以此來實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械工程設計水平的進一步提升。通過這樣的方式，不僅可以實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械設計效率的顯著提升，還可以使其設計和研發(fā)周期進一步縮短。

2.2 高精度GPS技術的應用

在農(nóng)業(yè)機械工程中，高精度GPS系統(tǒng)主要是借助于傳感技術、超聲波技術以及GPS拆分技術，精準地將農(nóng)業(yè)機械設計參數(shù)、三維坐標、儀表顯示參數(shù)等各種詳細信息反饋給計算機，它是機電一體化系統(tǒng)中的一種新型技術形式。但是就目前來看，這種技術形式的應用范圍比較有限，僅在一些大型農(nóng)場中用來進行農(nóng)業(yè)機械的混合作業(yè)控制[2]。通過該技術的應用，可以讓工作人員及時發(fā)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械運行中存在的異常，并對可能會發(fā)生的故障做出科學判斷，以便及時處理相應的異常，避免農(nóng)業(yè)機械故障所帶來的不利影響，確保農(nóng)業(yè)機械工程的安全可靠運行，并進一步提升其運行質(zhì)量與效率，滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際需求。

2.3 電子信息技術的應用

就當今的農(nóng)業(yè)機械工程發(fā)展來看，電子信息技術已經(jīng)在其中得到了廣泛應用。而在這樣的條件下，農(nóng)業(yè)機械工程也開始朝著節(jié)能化、高效化、集約化、自動化與智能化的方向發(fā)展，這與我國當今社會的節(jié)能環(huán)保發(fā)展理念十分相符。同時，電子信息技術的應用也為農(nóng)業(yè)機械工程的發(fā)展與創(chuàng)新創(chuàng)造了更多的契機，通過此項技術的應用，可實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械的遠程監(jiān)控、故障診斷以及通信等的各項功能，讓整個農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程得以良好控制，確保農(nóng)業(yè)機械按照既定的標準來進行各項操作，在實現(xiàn)人力資源節(jié)約的同時提升農(nóng)業(yè)機械的工作效率。在傳統(tǒng)形式的機電一體化設備中，其監(jiān)控主要為人工方式，這種監(jiān)控方式不僅具有較大的局限性，且監(jiān)控效率也非常低，在機電一體化設備的風險與故障檢查中存在較大漏洞，一般情況下，故障只有在出現(xiàn)之后才可以被發(fā)現(xiàn)和處理，進而很容易對設備造成傷害，嚴重的情況下甚至會損壞設備。而在現(xiàn)代化的機電一體化系統(tǒng)應用中，借助于機電一體化監(jiān)控技術，便可在設備的整個運行過程中對其進行實時監(jiān)控，并將監(jiān)控信息實時傳輸給機電一體化系統(tǒng)終端，讓操作者對設備的實際運行情況做到實時了解，并通過機電一體化系統(tǒng)中的總控制臺來實農(nóng)業(yè)機械的遠程操作與控制。

2.4 虛擬技術的應用

在機電一體化系統(tǒng)中，虛擬技術主要是借助于多媒體技術、計算機制圖技術、圖片模式識別技術以及傳感技術等的支持，將用戶的實際設計要求作為基礎來進行一個三維立體場景的構建。將該技術應用到農(nóng)業(yè)機械工程中，可實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械的動態(tài)建模，以此來實現(xiàn)整個農(nóng)業(yè)機械三維立體模型的全方位構建，并通過這個模型來全面展示農(nóng)業(yè)機械的外形及其所有的實體結構[3]。就本質(zhì)而言，虛擬技術也屬于集成技術的一種，將該技術應用到農(nóng)業(yè)機械工程中，可按照農(nóng)業(yè)機械設備的實際運動過程和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的具體特征來進行相應的幾何模型、運動模型以及物理模型等的構建，這樣便可在最初的設計環(huán)節(jié)對農(nóng)業(yè)機械做到最佳優(yōu)化。同時，通過虛擬技術的應用，也可以將農(nóng)業(yè)機械結構更加直觀地展示給用戶，以便用戶對農(nóng)業(yè)機械做到全面了解，且能夠?qū)⑥r(nóng)業(yè)機械的運行場景展示給用戶，向其傳輸一些極端狀況的應急技巧，這樣便可有效降低農(nóng)業(yè)機械運行故障所帶來的不利影響，為其安全穩(wěn)定運行提供良好保障。

3 農(nóng)業(yè)機械工程中的機電一體化系統(tǒng)應用前景分析

3.1 實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械的輕量型發(fā)展

隨著當今微電子技術以及集成電路技術等的不斷發(fā)展，機電一體化系統(tǒng)的應用可以讓農(nóng)業(yè)機械在體積和質(zhì)量方面得以良好優(yōu)化，有效解決傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機械體積大、重量大、移動不便等的各種弊端，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械的輕量型發(fā)展。將這樣的輕量型農(nóng)業(yè)機械應用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，不僅可以為操作者提供足夠的便利，同時也可以進一步提升農(nóng)業(yè)機械的運行效率，滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實際需求，讓先進的農(nóng)業(yè)機械帶動農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展[4]。

3.2 實現(xiàn)高智能化的發(fā)展

在機電一體化系統(tǒng)的應用過程中，一個最顯著的特征就是其智能性很強，將其中高度智能化的技術應用到農(nóng)業(yè)機械工程領域中，便可實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械的智能化發(fā)展，使其緊隨當今時代發(fā)展的潮流，實現(xiàn)更加智能化的控制，以此來提升農(nóng)業(yè)機械工作效率，降低人力資源成本。尤其是在人工智能技術的不斷發(fā)展中，機電一體化系統(tǒng)的應用更是可以讓農(nóng)業(yè)機械對運行環(huán)境進行智能識別，根據(jù)實際的環(huán)境條件、結合實際的生產(chǎn)需求，來進行各項運行參數(shù)的合理調(diào)整，以此來滿足農(nóng)業(yè)機械的實際應用需求，提升其環(huán)境適應性。同時，借助于機電一體化系統(tǒng)中的人工智能技術，也可以對農(nóng)業(yè)機械運行中的相應故障進行智能化的識別與處理，以此來確保農(nóng)業(yè)機械的良好運行，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作的順利進行與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量的良好保障奠定堅實的技術基礎。

3.3 實現(xiàn)綠色環(huán)保型的發(fā)展

就目前來看，雖然農(nóng)業(yè)機械的應用為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與農(nóng)業(yè)工作者帶來了極大的便利，但是隨之而來的環(huán)境問題卻越來越嚴重。當今的很多農(nóng)業(yè)機械都屬于燃油型機械，如果運行質(zhì)量不佳，燃油便會出現(xiàn)燃燒不充分的情況，排放物中所含的污染物也會增多，這與我國資源與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展目標嚴重不符[5]。而隨著機電一體化系統(tǒng)的應用與發(fā)展，借助于其中的自動化與智能化控制技術，便可對農(nóng)業(yè)機械運行中的各項參數(shù)做到合理調(diào)整，以此來確保燃油的充分燃燒，在提升能源利用效率的基礎上達到良好的環(huán)境保護效果，這對農(nóng)業(yè)機械設備運行效率的提升、節(jié)能環(huán)保效果的保障以及運行成本的節(jié)約都將起到非常積極的促進作用。同時，伴隨著機電一體化系統(tǒng)的發(fā)展，更多的清潔能源也將會逐漸被引入到農(nóng)業(yè)機械工程領域中，以此來促進農(nóng)業(yè)機械工程領域的綠色環(huán)保型發(fā)展。

4 結語

綜上所述，在當今時代的社會經(jīng)濟與科學技術協(xié)同發(fā)展中，機電一體化系統(tǒng)的應用與發(fā)展也十分可觀。將機電一體化系統(tǒng)應用到農(nóng)業(yè)機械工程領域中，通過各種先進技術的應用，便可讓農(nóng)業(yè)機械的設計、開發(fā)與應用得以科學優(yōu)化。因此，在農(nóng)業(yè)機械工程領域，生產(chǎn)企業(yè)、技術人員以及操作者一定要加強對機電一體化系統(tǒng)的了解，并將其在農(nóng)業(yè)機械工程中加以合理應用，這樣才可以充分發(fā)揮出機電一體化系統(tǒng)的應用優(yōu)勢，促進農(nóng)業(yè)機械工程的良好發(fā)展，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展提供足夠的技術支撐。