淺談自動控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械中的應用

王志淵

（重興鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村綜合服務中心，甘肅 武威 733308）

0 引言

我國作為農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對我國社會經(jīng)濟發(fā)展發(fā)揮著重要的影響，我國農(nóng)業(yè)發(fā)展水平對國家未來經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)生直接作用，對居民的生活也會產(chǎn)生直接影響。為此隨著社會的發(fā)展和進步，對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式也要進行不斷創(chuàng)新和探索，在信息化時代背景下，在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展過程中要增加對農(nóng)業(yè)機械的使用頻率，借助先進的智能傳感技術(shù)和計算機技術(shù)，促進農(nóng)業(yè)自動化進程的推進。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中自動化控制技術(shù)的應用，可以有效減少人力成本，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和農(nóng)業(yè)發(fā)展水平。但目前在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中還有很多地區(qū)仍然采用傳統(tǒng)人力手工的耕作方式，對農(nóng)業(yè)發(fā)展產(chǎn)生限制，為此對自動化控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械中的應用進行探討非常有必要，可為農(nóng)業(yè)規(guī)?；l(fā)展和現(xiàn)代化發(fā)展提供參考依據(jù)。

1 自動控制技術(shù)特征分析

自動控制技術(shù)是21 世紀最實用且最重要的先進技術(shù)之一，其在機械、制造、工程、農(nóng)業(yè)、礦產(chǎn)、軍事、航空航天等各個領域應用十分廣泛。從自動控制在農(nóng)業(yè)機械領域的應用來看，現(xiàn)階段高端農(nóng)機產(chǎn)品與自動控制技術(shù)已經(jīng)有較好的融合，很多農(nóng)機功能的實施可以通過自動控制軟硬件及系統(tǒng)的設計來自動化實施，傳統(tǒng)農(nóng)機使用中煩瑣的操作與檢查任務也能夠通過自動控制技術(shù)來便捷的實現(xiàn)?？傮w來講自動控制技術(shù)就是將傳感器、PLC、信息、計算機等眾多先進技術(shù)進行集成應用，通過系統(tǒng)化的設計與布局，使農(nóng)機產(chǎn)品的動作執(zhí)行過程能按照預想方案準確實施。從自動控制技術(shù)的實施方式來看，大體包括兩種形式：①閉環(huán)控制的自動化技術(shù)，主要是通過視覺、傳感器等設備獲得感知，再通過分析與控制裝置獲得方案并傳輸給執(zhí)行裝置，再由執(zhí)行裝置完成動作的執(zhí)行；②開環(huán)控制，就是機械裝備按照預先設計好的程序一步一步執(zhí)行相關(guān)動作，直到工作完成為止。從現(xiàn)階段農(nóng)機自動化技術(shù)來看，多數(shù)農(nóng)機只能依靠固有程序來完成農(nóng)業(yè)生產(chǎn)任務，只有少數(shù)農(nóng)機實現(xiàn)作業(yè)過程的監(jiān)測與環(huán)境感知，我國農(nóng)機自動化要向閉環(huán)控制可感知的自動化技術(shù)進步還有較多的工作要做。

2 自動化控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械中應用優(yōu)勢

2.1 實時控制

自動化控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領域中的應用，實際上是通過電氣控制來提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，在自動化控制技術(shù)實際使用過程中，對信號傳輸速度快，所需時間短，在農(nóng)業(yè)機械操作中通過自動化控制技術(shù)可以實現(xiàn)實施控制的優(yōu)勢，可以快速處理各類信息，程序高速運轉(zhuǎn)，在農(nóng)業(yè)機械安全防護中發(fā)揮重要作用和優(yōu)勢，能有效提升農(nóng)業(yè)機械操作安全性，并通過實時控制來保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)運行良好，促進農(nóng)業(yè)穩(wěn)定發(fā)展。

2.2 同步控制

在農(nóng)業(yè)機械化生產(chǎn)中，常利用電子設備及相關(guān)自動化控制技術(shù)實現(xiàn)同步控制，用來改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件和減輕勞動強度。自動控制技術(shù)是依托互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)實現(xiàn)的，互聯(lián)網(wǎng)的共享性能夠助推農(nóng)業(yè)機械實現(xiàn)自動化控制。在農(nóng)業(yè)機械化生產(chǎn)中，將計算機技術(shù)融入電氣設備后，一個控制終端可以同時控制多個機械設備，全面提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。

2.3 可靠性高

自動化控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械操作中應用，通過信號輸入和輸出來實現(xiàn)光電隔離，保證機械運行內(nèi)部電路和外部電路之間產(chǎn)生系統(tǒng)隔離，從而保證輸入端的時間常數(shù)和濾波器的適宜性，進而保障在機械運行中各個控制系統(tǒng)都會產(chǎn)生相應的屏蔽措施，提高農(nóng)業(yè)機械對于環(huán)境的適應性，無論在良好的環(huán)境下還是惡劣的生產(chǎn)環(huán)境中，機械都可以得到良好的運作。在選擇農(nóng)業(yè)機械控制元件時要保證電子控制元件的質(zhì)量，保證開關(guān)電源的耐用性，對元件質(zhì)量嚴格把關(guān)，才能確保機械在后期運行中的穩(wěn)定性和安全性。

3 我國農(nóng)業(yè)機械的自動化發(fā)展現(xiàn)狀分析

我國經(jīng)過長期的發(fā)展，在農(nóng)業(yè)領域中已經(jīng)取得了顯著的發(fā)展成績，但是農(nóng)業(yè)機械在自動化建設和發(fā)展方面仍舊存在諸多的不足和問題急待完善，尤其是在我國不同的地區(qū)領域內(nèi)，存在較大的農(nóng)業(yè)自動化水平差異，偏遠的農(nóng)村地區(qū)農(nóng)業(yè)機械的自動化水平普遍較低，應用自動化控制技術(shù)的程度不足。農(nóng)業(yè)機械在自動化發(fā)展中缺少創(chuàng)新動力，整體的農(nóng)業(yè)自動化技術(shù)智能水平偏低，和發(fā)達國家相比仍舊存在較大的提升空間。目前來講將自動化技術(shù)運用到農(nóng)業(yè)機械中，提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率，使農(nóng)業(yè)勞動力需求有所減弱，但是整體的機械化水平仍舊不足，很多農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中依然是以人力的方式為主開展生產(chǎn)活動，農(nóng)民只是在部分機械操作中實現(xiàn)了精細化、智能化、自動化的控制和處理?，F(xiàn)階段發(fā)達國家的農(nóng)業(yè)自動化技術(shù)逐漸完善并趨于飽和，我國的農(nóng)業(yè)自動化應更進一步的研究，致力于發(fā)揮自動控制技術(shù)的優(yōu)勢，推動農(nóng)業(yè)機械的自動化發(fā)展，提高我國農(nóng)業(yè)機械的自動化水平。

4 農(nóng)機自動控制技術(shù)應用形式

4.1 農(nóng)用拖拉機的自動控制技術(shù)

拖拉機是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的核心機型之一，在拖拉機上應用自動控制技術(shù)對于提高生產(chǎn)效率具有顯著的作用。拖拉機的自動控制技術(shù)主要包括以下幾方面內(nèi)容：①自動駕駛技術(shù)，主要是通過電子控制技術(shù)控制拖拉機的速度、轉(zhuǎn)向、擋位、液壓、動力輸出等功能，使拖拉機的操作實現(xiàn)自動化；②利用導航技術(shù)指導拖拉機的行駛路線，現(xiàn)階段應用的導航技術(shù)以衛(wèi)星導航為主，部分農(nóng)機也會結(jié)合視覺導航、激光導航、傳感器導航等技術(shù)。自動控制技術(shù)的拖拉機能夠配套耕整地、播種、施肥、植保等機具完成自動化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)任務。

4.2 農(nóng)作物種植中的應用

傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式是需要通過人工來進行勞作和生產(chǎn)的，需要耗費大量的人力和物力，且種植效率和質(zhì)量參差不齊，對農(nóng)業(yè)收成產(chǎn)生直接的影像。早期在農(nóng)業(yè)機械中主要是通過耕地及、拖拉機等半自動化機械來進行農(nóng)業(yè)種植，但這些機械自動化水平較低，雖然能夠有效緩解農(nóng)民的體力勞動，提升農(nóng)業(yè)耕作效率，但對于我國的農(nóng)業(yè)發(fā)展還是起到制約。隨著科技的發(fā)展和進步，農(nóng)業(yè)機械技術(shù)也在不斷的發(fā)展與進步，在農(nóng)業(yè)機械中已經(jīng)廣泛采用了一些新的技術(shù)和手段，憑借新進的智能化感應技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)，全新自動化控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械中得到普及應用，使農(nóng)作物種植工作更好地開展。如在水稻種植中通過自動化耕種農(nóng)業(yè)機械，根據(jù)水稻種類對水位高低要求，種植間距要求等，實現(xiàn)自動化精細化調(diào)控，提升水稻的種植質(zhì)量，降低農(nóng)民勞作強度，提升水稻種植效率。

4.3 智能化溫室控制技術(shù)

利用智能化溫室控制技術(shù)，可以優(yōu)化農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)方式，降低天氣變化的影響。在溫室大棚中的采光設備和通風設備，需要利用精密溫度控制系統(tǒng)。在溫、濕度控制系統(tǒng)中融入智能控制技術(shù)智能化控制溫度和濕度，利用自動溫、濕度感應器實時檢測溫室指標，隨后向控制中心傳輸檢測到的溫度和濕度等數(shù)據(jù)，控制中心負責數(shù)據(jù)分析和運算。根據(jù)計算結(jié)果自動調(diào)整溫室大棚的門窗和控制設備等，為農(nóng)作物提供良好的生長環(huán)境，保障農(nóng)作物的產(chǎn)量。

4.4 農(nóng)作物自動采收

在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式和半機械化生產(chǎn)模式下，農(nóng)作物采收需要大量的人力。在實際操作中，自動采摘裝置配有感應器，能夠自動辨別農(nóng)作物的熟度，實現(xiàn)農(nóng)作物的適時采收和科學采收。有的自動控制系統(tǒng)能根據(jù)農(nóng)作物的生長屬性測定每一個果實的成熟度和成熟位置，再按照系統(tǒng)錄入的參數(shù)要求完成某一類型的指令，確保農(nóng)作物符合采摘要求。除谷物利用自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)收割、割曬、脫粒等作業(yè)一次性完成外，西紅柿、西瓜、卷心菜、蘋果、柑橘、棉花等農(nóng)產(chǎn)品的收獲機械也逐漸實現(xiàn)自動化控制。采摘機械采用激光瞄準系統(tǒng)能夠快速、準確地瞄準目標，大大加快農(nóng)作物采摘速度。

4.5 灌溉、施肥智能控制技術(shù)

在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中，需要實現(xiàn)生產(chǎn)管理的智能化，自動控制農(nóng)業(yè)施肥和灌溉，提高化肥和水資源利用率，提高整體農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。在施肥控制中利用智能控制技術(shù)，可以有效結(jié)合灌溉和施肥，實現(xiàn)灌溉和施肥作業(yè)的一體化、智能化。利用智能化灌溉、施肥，可以彌補傳統(tǒng)灌溉、施肥工作的缺陷，保障農(nóng)業(yè)灌溉和施肥的精準性和高效性。

5 結(jié)語

綜上所述，農(nóng)業(yè)機械的自動控制技術(shù)應用在未來仍有很大的發(fā)展空間，需要相關(guān)人員不斷探索，在農(nóng)業(yè)機械中提高自動控制技術(shù)的應用水平，解決現(xiàn)階段我國農(nóng)業(yè)機械自動化發(fā)展中存在的普遍問題。提高現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)力，推動農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設與發(fā)展。