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

郭學(xué)理

摘要：無論科技或者是工業(yè)發(fā)展得多么蓬勃，但農(nóng)業(yè)始終是我國的立國之本，是人民之所以能夠長久生存的根基。因此持續(xù)進(jìn)行農(nóng)業(yè)發(fā)展，以科技以及現(xiàn)代化手段來促成農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的機(jī)械化模式，為農(nóng)業(yè)的發(fā)展持續(xù)加碼也是必須進(jìn)行的一項(xiàng)國家發(fā)展大計(jì)。而科技以及現(xiàn)代手段為農(nóng)業(yè)帶來的新的發(fā)展力量就是各種農(nóng)業(yè)機(jī)械了，而農(nóng)業(yè)機(jī)械在發(fā)展與不斷更新的過程中應(yīng)用得最多的就是自動控制技術(shù)了?；诖?，文中對于自動化控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，從其應(yīng)用現(xiàn)狀，缺點(diǎn)，上升空間等方面對其進(jìn)行了探析，希望可以幫助我國農(nóng)業(yè)的機(jī)械化水平變得越來越高。

關(guān)鍵詞：自動控制技術(shù);農(nóng)學(xué)機(jī)械;自動控制技術(shù)的應(yīng)用

我國是人口大國，土地面積大國，也是農(nóng)業(yè)大國，無論是中華民族骨子里對于種植的深愛，還是我國在農(nóng)業(yè)種植技術(shù)方面的持續(xù)研究，都幫助我國在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面一直處在較為領(lǐng)先的地位。農(nóng)業(yè)的發(fā)展對于一個(gè)國家的經(jīng)濟(jì)水平以及其整體的實(shí)力競爭力等是有著極為重要的影響的，也因此，我國在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及發(fā)展方面一直比較重視，農(nóng)業(yè)科技以及糧食產(chǎn)量的不斷進(jìn)步就是這一重視的最好體現(xiàn)。在進(jìn)行農(nóng)業(yè)相關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)的過程中，為了確保最終獲得的機(jī)械產(chǎn)品能夠具備安全高效等使用特點(diǎn)，需要在其中應(yīng)用自動控制的技術(shù)。不過，現(xiàn)階段雖然我國在自動控制技術(shù)方面的研究已經(jīng)處于十分完善以及先進(jìn)的階段，但這一技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械上的應(yīng)用還不夠成熟，還需要從技術(shù)應(yīng)用以及應(yīng)用管理等多個(gè)方面對其進(jìn)行優(yōu)化改善，文中就對這些問題進(jìn)行了探討。

1 在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用自動控制技術(shù)的必要

自動化控制技術(shù)的運(yùn)用具有兩點(diǎn)顯著優(yōu)勢，其一，配置簡單;其二，穩(wěn)定性高。為踐行我國集成化和智能化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)理念，運(yùn)用自動化控制技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)收割、保障采摘等活動的安全性。自動化控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中的運(yùn)用，能夠方面農(nóng)業(yè)技術(shù)人員實(shí)時(shí)控制，從而提高生產(chǎn)效率。比如，自動化控制技術(shù)實(shí)際上就是通過電力技術(shù)、電氣控制來提升農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)速度，提高生產(chǎn)效率。在傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)過程中，農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)效率都需要依賴人工的工作效率，對于農(nóng)業(yè)信息各項(xiàng)數(shù)據(jù)的搜集、處理和分析都需要浪費(fèi)較大的人力投入以及實(shí)踐成本，并且從農(nóng)業(yè)機(jī)械的操作上而言，安全性也不夠強(qiáng)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人員也要通過人力監(jiān)管來確保農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的安全開展。而自動化控制技術(shù)則可以通過實(shí)時(shí)控制來達(dá)到減少人力監(jiān)管、確保農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全和穩(wěn)定的效果。自動化控制技術(shù)能夠利用信號快速獲知農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息，其信息的傳遞速度很快，用時(shí)較少，并且在搜集信息時(shí)能夠快速、準(zhǔn)確，與人工搜集農(nóng)業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)相比，其數(shù)據(jù)的搜集穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性都更高，而且實(shí)時(shí)控制也能夠得到更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，并且通過自動化控制程序能夠?qū)鬏斶^來的信息進(jìn)行及時(shí)的處理和分析，從而能夠幫助農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人員做好農(nóng)業(yè)機(jī)械以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的安全保護(hù)工作，在實(shí)時(shí)控制中如果監(jiān)測到異常情況，也有助于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人員及時(shí)調(diào)整，快速采取防護(hù)措施。自動化控制技術(shù)的實(shí)時(shí)控制，能夠根據(jù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)情況進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，確保農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能夠安全穩(wěn)定的運(yùn)作，從而促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的良好發(fā)展。

其次，自動化控制技術(shù)還具有極強(qiáng)的可靠性。自動化控制技術(shù)其實(shí)就一種通過信號進(jìn)行電氣或電力工作的技術(shù)。能夠在信號的輸入、輸出之下隔離光電，從而能夠讓農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行過程中，確保內(nèi)外兩個(gè)部分的電路系統(tǒng)有效隔離，從而讓整個(gè)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備能夠在控制系統(tǒng)的運(yùn)作下產(chǎn)生相應(yīng)的屏蔽，能夠有效確保農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備在不同的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中都可以穩(wěn)定運(yùn)行，具有極強(qiáng)的可靠性。加上自動化控制技術(shù)的控制屏蔽，使得農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械可以更好地適應(yīng)各項(xiàng)工業(yè)生產(chǎn)工作，無論是在復(fù)雜的生產(chǎn)工作、復(fù)雜的生產(chǎn)環(huán)境亦或是簡單的工作、良好的環(huán)境中，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械都能夠根據(jù)生產(chǎn)工作和環(huán)境的不同科學(xué)的運(yùn)作。

并且，自動化控制技術(shù)的售后成本較低。實(shí)際上，成本問題是農(nóng)業(yè)機(jī)械使用的中比較突出的問題之一，由于農(nóng)業(yè)機(jī)械需要在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大量使用，因此很容易出現(xiàn)磨損、故障等問題，這些置換、維修機(jī)械都需要花費(fèi)一定的金錢，售后成本累積下來很高。而自動化控制技術(shù)能夠讓農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械提高對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的適應(yīng)能力，能夠更加安全可靠，并且能夠通過實(shí)時(shí)控制掌握農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械的實(shí)際狀況，不但能夠有效提高機(jī)械在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的效率，還能夠增強(qiáng)其環(huán)境適應(yīng)能力，減少機(jī)械的磨損以及故障情況，能夠?qū)崟r(shí)控制機(jī)械操作，從而為農(nóng)業(yè)機(jī)械的良好使用提供保障。并且農(nóng)業(yè)機(jī)械的使用也要配對相應(yīng)的機(jī)械操作人員，而自動化技術(shù)能夠大大減少人力成本，加上自動化的實(shí)時(shí)控制，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人員的勞動強(qiáng)度和工作量也會相應(yīng)減少，加上自動化控制技術(shù)并非一次性技術(shù)，但作為技術(shù)學(xué)習(xí)和知識學(xué)習(xí)是一次性成本，因此成本較低，能夠有效減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的成本投入。而且由于自動化控制技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)控制農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備，能夠及時(shí)獲得農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，因?yàn)榭梢酝ㄟ^對數(shù)據(jù)信息的處理和分析，快速發(fā)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的異常情況，尤其是機(jī)械的異常情況，比如農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)故障，自動化控制技術(shù)就能夠根據(jù)故障展開自我診斷。在傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，農(nóng)業(yè)機(jī)械一旦發(fā)生故障，都需要維修人員來診斷故障原因，需要花費(fèi)一定的時(shí)間，而自動化控制技術(shù)能夠自我診斷，從而讓農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人員快速明確農(nóng)業(yè)機(jī)械的故障原因，從而對癥下藥，以便排查故障或者送去維修。自動化控制技術(shù)能夠通過傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的使用情況，在監(jiān)測下確保農(nóng)業(yè)機(jī)械狀態(tài)穩(wěn)定，能夠開展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作，一旦農(nóng)業(yè)機(jī)械狀態(tài)出現(xiàn)不穩(wěn)定或機(jī)械故障，自動化控制技術(shù)就能夠立刻排查不穩(wěn)定因素及故障原因，并立即警報(bào)告知農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人員，從而能夠讓農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人員第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)問題、排查原因、解決問題。

此外，在過去傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，人們多是使用蠻力來進(jìn)行農(nóng)業(yè)的各階段生產(chǎn)，對于人力的消耗比較大，且在效率上非常低。但到了現(xiàn)代化的社會中后，更多的人去進(jìn)行腦力勞動，能夠用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的勞動力本身就變得不再足夠，而隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與社會的不斷前進(jìn)，社會民眾對于農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量要求也變得更高，這些無疑都對現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提出了更多更高的要求。之所以所當(dāng)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展離不開自動化控制技術(shù)也與當(dāng)前的這種狀況有著離不開的關(guān)系。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中使用自動控制技術(shù)，首先能夠從根源上解決勞動力不足的問題，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中需要數(shù)十人乃至于上百人進(jìn)行的工作，在使用自動控制技術(shù)進(jìn)行機(jī)械化作業(yè)之后一兩人就能完成，節(jié)約了勞動力的同時(shí)也降低了需要在人力上付出的成本。再者在農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中使用自動控制技術(shù)之后其生產(chǎn)的效率也會變得更高，舉個(gè)簡單的例子，傳統(tǒng)人力收割水稻，一天可能也就能收割一兩畝地，但使用應(yīng)用了自動控制技術(shù)的收割機(jī)械之后，一個(gè)人一天可以操作機(jī)械完成上百畝水稻的收割。除此之外自動控制技術(shù)應(yīng)用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中還能夠幫助作物的產(chǎn)量變得更高[1]。應(yīng)用了自動控制技術(shù)之后不但在作物的收獲期能夠進(jìn)行更及時(shí)有效的收割，在作物的生長期還能夠進(jìn)行更加精細(xì)化的管理，給予農(nóng)作物更好，更適宜的生長環(huán)境，幫助農(nóng)作物的產(chǎn)量變得更高?？偠灾?，自動控制技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中對于農(nóng)業(yè)的發(fā)展是有著極大的促進(jìn)作用的，值得我們的大力提倡與推廣。

2 現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)自動化機(jī)械的發(fā)展

農(nóng)業(yè)自動化的相關(guān)技術(shù)不但在我國不斷推廣發(fā)展中，在全球范圍內(nèi)也在不斷被研究完善著。比如說美國以及荷蘭都屬于農(nóng)業(yè)發(fā)展極為迅猛的國家，且其農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的規(guī)模也一直都是比較大的。就拿美國來說，其在農(nóng)業(yè)機(jī)械的研究上甚至于已經(jīng)超過了我國，有相關(guān)的研究者已經(jīng)研究出了在農(nóng)業(yè)機(jī)械上安裝上GPS定位系統(tǒng)，幫助其在作業(yè)位置的定位上變得更加準(zhǔn)確，且在機(jī)械作業(yè)的精度上也有了明顯的提高。而更加精準(zhǔn)化，智能化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理也是未來農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要研究方向。當(dāng)然這些在目前來說都還只是初步的設(shè)想而已，距離其成果誕生還需要一段不斷的時(shí)間要走，需要更多技術(shù)以及資金上的投入。我國是從21世紀(jì)才開始推行農(nóng)業(yè)的機(jī)械自動化的，而我國地域廣闊，種植的農(nóng)作物產(chǎn)品的種類也比較多，因此在實(shí)際應(yīng)用自動化機(jī)械的過程中還是需要對一些細(xì)節(jié)進(jìn)行合理處理的。比如說南北方的氣候，地形，作物生長周期等都存在較大的差異，因此使用同樣功能的農(nóng)業(yè)機(jī)械也需要根據(jù)實(shí)際需求選擇不同型號的設(shè)備[2]。我國現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)機(jī)械研究成果主要集中在自動化的收割機(jī)以及自動插秧機(jī)等方面。我國南北方一些比較平坦，種植面積比較大的區(qū)域?qū)τ谶@些農(nóng)業(yè)機(jī)械的應(yīng)用比較多一些，而一些種植面積小，地勢不夠平坦的地區(qū)則因?yàn)榈赜?，以及?yīng)用成本等的限制對農(nóng)業(yè)機(jī)械的應(yīng)用不夠。除此之外，我國現(xiàn)階段對于農(nóng)業(yè)機(jī)械的研究還是比較統(tǒng)一的，在對農(nóng)業(yè)機(jī)械的因地制宜使用上研究不足，還需要更多技術(shù)及經(jīng)驗(yàn)上的推進(jìn)。

3 自動控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的具體應(yīng)用

在與農(nóng)業(yè)相關(guān)的各種機(jī)械的研究與設(shè)計(jì)過程中，自動控制技術(shù)絕對是其中最為關(guān)鍵的一種，并且在當(dāng)前的多個(gè)國家的農(nóng)業(yè)機(jī)械研究項(xiàng)目中有著極重要的應(yīng)用。比如說為了幫助農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的整個(gè)過程得到更加精細(xì)化的管理，在農(nóng)作物種植區(qū)域安裝了電子監(jiān)控系統(tǒng)。而隨著當(dāng)代信息技術(shù)以及科技手段的發(fā)展，農(nóng)業(yè)機(jī)械已經(jīng)由自動化向著更加智能化的方向發(fā)展了，比如說農(nóng)業(yè)機(jī)械中已經(jīng)有了對分布式控制技術(shù)的應(yīng)用，對于人力在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的要求變得更低了，而效率卻更高了[3]。這種分布式的控制技術(shù)將一系列的拖拉機(jī)系統(tǒng)連接在一起，通過智能化程度更高的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以及終端系統(tǒng)來對其進(jìn)行統(tǒng)一控制，而所有的子系統(tǒng)之間又是相互獨(dú)立的，并配備有標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的接口，所有信息都能夠靈活地在系統(tǒng)中匯集，而網(wǎng)絡(luò)通信的不斷發(fā)展完善以及局域網(wǎng)功能的不斷被開發(fā)利用也讓這些農(nóng)業(yè)機(jī)械的控制以及操作變得更加標(biāo)準(zhǔn)化以及規(guī)范化，這對于農(nóng)業(yè)機(jī)械的發(fā)展以及自動化技術(shù)在其中的應(yīng)用本身就打下了一個(gè)極為堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

除了技術(shù)上的不斷發(fā)展與交融之外，自動控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中應(yīng)用的過程中，相關(guān)的制度也在不斷被完善中，無論是國家政策方面給予的支持還是各級政府對于農(nóng)業(yè)機(jī)械研究的重視，從近些年來的農(nóng)業(yè)機(jī)械研究來看，其明顯在向著設(shè)備成本更低，應(yīng)用靈活性更高的方向發(fā)展。在國家以及政府的支持下，農(nóng)業(yè)機(jī)械的研究者們一直致力于堅(jiān)決小面積農(nóng)耕區(qū)應(yīng)用機(jī)械設(shè)備困難的問題，通過對機(jī)械作業(yè)精準(zhǔn)度的提升，機(jī)械設(shè)備體積的減少來不斷幫助農(nóng)業(yè)機(jī)械的應(yīng)用范圍可以變得更廣，能夠更因地制宜地解決不同農(nóng)耕地區(qū)，不同農(nóng)作物生產(chǎn)中所遇到的不同問題，為農(nóng)作物的種植戶們解決日常生產(chǎn)所需的同時(shí)也幫助我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展速度可以變得更快。

自動控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用除了體現(xiàn)在作物的日常管理以及機(jī)械應(yīng)用的廣泛性上，還體現(xiàn)在了作物的采收上。比如說當(dāng)前應(yīng)用成果喜人的茶葉的機(jī)械化采收，就是根據(jù)不同茶園的地形，以及不同茶樹品種的生長特性來設(shè)計(jì)更加適合茶葉采摘的機(jī)械，幫助茶葉采摘的效率變得更高，成本更低，增加了茶農(nóng)們的經(jīng)濟(jì)收益。在自動化控制技術(shù)的運(yùn)用中，可以對關(guān)聯(lián)設(shè)備設(shè)置參數(shù)后通過程序?qū)崿F(xiàn)自動控制。當(dāng)設(shè)備執(zhí)行程序命令后，便能實(shí)現(xiàn)自動采摘。當(dāng)然在采摘過程中常會根據(jù)農(nóng)作物的生長特性來測量相關(guān)數(shù)據(jù)，例如對果蔬某個(gè)階段的成熟特征、果樹成熟位置分析等，將相關(guān)數(shù)據(jù)錄入到系統(tǒng)后，便能借助于自動化設(shè)備接受命令完成自動采摘。此外，自動化控制技術(shù)還能用傳感器來獲取外界信息和數(shù)據(jù)，設(shè)置相關(guān)參數(shù)以保障更符合農(nóng)作物的采摘需求。由此可見，自動控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用已極為廣泛，農(nóng)業(yè)的機(jī)械化發(fā)展也已經(jīng)成為其發(fā)展必然趨勢。

另外，自動化控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)發(fā)展中運(yùn)用還體現(xiàn)在“農(nóng)作物生長的溫濕度控制”、“影像識別技術(shù)”等方面。其一，農(nóng)作物生產(chǎn)過程中常常需外界的溫度、濕度加以調(diào)整，使其更適應(yīng)農(nóng)作物的生長，通過設(shè)備來使其處于最佳生產(chǎn)環(huán)境內(nèi)，進(jìn)而提升產(chǎn)量。例如在大棚種植蔬菜中部分蔬菜屬于反季節(jié)蔬菜，當(dāng)外界環(huán)境無法滿足農(nóng)作物生產(chǎn)需求時(shí)，就可以利用自動化控制技術(shù)模擬出一個(gè)生長環(huán)境，并對其生長信息加以監(jiān)控。例如利用傳感器來進(jìn)行信息采集，分析后實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)棚內(nèi)溫濕度。其二，關(guān)于影像識別技術(shù)。農(nóng)作物生產(chǎn)對于外部光照強(qiáng)度也有一定要求，因此可利用影像識別技術(shù)調(diào)節(jié)棚內(nèi)的燈光強(qiáng)度，并針對農(nóng)作物生長中不同階段對于陽光需求量的差異及時(shí)調(diào)節(jié)，避免出現(xiàn)資源浪費(fèi)，提升了農(nóng)作物經(jīng)濟(jì)效益。其三，關(guān)于施肥技術(shù)的運(yùn)用。在借助于有關(guān)地理信息技術(shù)幫助下，對需要施肥的區(qū)域提前做好預(yù)估，隨后將肥料輸送到制定區(qū)域，結(jié)合自動化控制的方式能夠保障投放更為準(zhǔn)確，減少了中間的人力勞動和相關(guān)成投入。同時(shí)在施肥過程中也要對區(qū)域內(nèi)的產(chǎn)量提前做好把控。運(yùn)用施肥控制技術(shù)后，能夠減少不必要的人力資源耗費(fèi)，也促使了更多作業(yè)未來朝自動化趨勢發(fā)展。

4 結(jié)語

在農(nóng)業(yè)機(jī)械中應(yīng)用自動控制技術(shù)并將自動化的農(nóng)業(yè)機(jī)械推廣出去對于我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展有著非常重要的作用，目前自動控制技術(shù)在我國農(nóng)業(yè)機(jī)械的應(yīng)用中是比較廣泛的，比如說對農(nóng)作物生長進(jìn)行常規(guī)管理的自動化機(jī)械，對農(nóng)作物的自動收割等。而在今后自動控制技術(shù)與農(nóng)業(yè)機(jī)械的不斷交融中，我國農(nóng)業(yè)機(jī)械乃至于整個(gè)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也都會越來越好。

參考文獻(xiàn)

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