自動控制技術在農業(yè)機械領域中的應用

張 涵

（榆林學院，陜西 榆林 719000）

我國是農業(yè)大國，農業(yè)發(fā)展是國家戰(zhàn)略發(fā)展的重點。農業(yè)機械化程度能夠反映出一個國家的經濟和未來，還可以衡量國家的農業(yè)現(xiàn)代化水平。自1978年以來，我國農業(yè)經濟產值不斷提高，農業(yè)生產中的自動控制技術應用也越來越多。自動控制技術在農業(yè)生產中應用可以推動農業(yè)機械化水平，提高農作物產量，是實現(xiàn)農業(yè)現(xiàn)代化的關鍵。隨著信息技術的發(fā)展，農業(yè)發(fā)展也需要跟上時代的步伐，朝著智能化和信息化的方向發(fā)展[1]。自動控制技術在農業(yè)機械領域中的應用，可以幫助農業(yè)生產領域提高播種的定位精確度和產品質量，同時利用傳感器可以實現(xiàn)農業(yè)生產的智能化和集成化，促進我國農業(yè)現(xiàn)代化進程的發(fā)展。

1 自動控制技術概述

1.1 自動控制技術

隨著科技的發(fā)展，自動控制技術已經成為當前較為先進的技術手段，其以精準的控制能力在現(xiàn)代社會生產生活中發(fā)揮著不可替代的作用。自動控制技術不是一種單獨的技術，而是一種綜合性技術，其在實際操作過程中發(fā)揮著重要的作用，其中涵蓋了電子控制學知識、電力學知識、物理學知識等，推動了自動化控制技術的發(fā)展和實現(xiàn)。

1.2 自動控制技術在農業(yè)機械領域中的發(fā)展歷史

從工業(yè)革命時期開始就出現(xiàn)了機械技術，隨著蒸汽機和火車的出現(xiàn)，西方國家進入到機械時代。機械時代的優(yōu)勢是機械替代了傳統(tǒng)的手工勞作，提高了生產力，提高了勞動力資源的優(yōu)化配置。隨著時代的發(fā)展和電氣時代的到來，電力的出現(xiàn)和使用完全改變了人們的生產、生活方式，并將電能與工業(yè)機械相結合，這就進一步提高了機械生產的效率。隨著計算機的出現(xiàn)，利用計算機與電力機械的結合，實現(xiàn)機械的自動控制，從而實現(xiàn)了農業(yè)生產的無人化管理。隨著世界人口的不斷增加，糧食問題已經成為各國的難題，想要解決糧食難題，就需要重視農業(yè)發(fā)展，提高農作物產量。將自動控制技術應用在農業(yè)機械領域中，是我國實現(xiàn)農業(yè)現(xiàn)代化的必經之路[2]。

2 自動控制技術在農業(yè)機械中應用的優(yōu)勢

自動控制技術的發(fā)展在現(xiàn)代農業(yè)生產中具有重要的作用，同時也是提高我國農業(yè)生產技術的重要因素。將自動控制技術應用在農業(yè)機械領域中具有非常多的優(yōu)勢，如圖1所示[3]。

圖1 自動控制技術在農業(yè)機械領域中的優(yōu)勢

2.1 實現(xiàn)實時監(jiān)控

在農業(yè)機械領域應用自動控制技術，可以增加系統(tǒng)間各類信號的傳輸速度，提高時間效率。自動控制技術，可以幫助農業(yè)生產實現(xiàn)實時監(jiān)控，同時可以為系統(tǒng)間的信號傳遞、程序運行提供保障，從而為農業(yè)生產提供安全保障。因此，自動控制技術在農業(yè)機械領域的應用可以為農業(yè)生產提供安全可靠的保障，提高農業(yè)領域的機械化程度，從而有助于提高農業(yè)產量。

2.2 實現(xiàn)自我故障診斷

在農業(yè)實際生產中，除了農業(yè)生產自身的問題，還可能遇到惡劣的自然環(huán)境、天氣等。因此，農業(yè)機械在實際應用中非常容易出現(xiàn)機械故障，這就會影響機械生產的工作效率，嚴重時甚至可能出現(xiàn)機械癱瘓問題，從而影響農作物的產量。將自動控制技術應用在農業(yè)機械領域中，利用設備元器件設置中的傳感器可以實現(xiàn)農業(yè)機械的自我控制和自我診斷，對機械運行的數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測，從而提高農業(yè)機械的工作效率，保證機械的運行質量。一旦農業(yè)機械出現(xiàn)故障，自動控制技術可以及時作出診斷并發(fā)出故障信號，從而提醒人們進行機械維修，保障農業(yè)機械安全高效地運行。

2.3 自動控制技術的維護成本低

在農業(yè)機械生產的基礎上，加上自動控制技術可以擴大農業(yè)機械的地理應用范圍，提高機械的使用率和普及率，從而推動我國農業(yè)現(xiàn)代化的進程。由于自動控制技術增加了計算機和傳感技術應用，因此農業(yè)機械在出現(xiàn)故障時，可以利用相關技術實現(xiàn)自身故障檢修，同時系統(tǒng)還可以利用自動分析功能完成基礎故障處理[4]。這樣可以降低農業(yè)機械故障的發(fā)生率，減輕農業(yè)勞動者的工作壓力，同時還可以減少機械設備的維修成本、提高農民的幸福指數(shù)。

3 自動控制技術在農業(yè)機械領域應用中存在的問題

3.1 對自動控制技術重視程度不夠

自動控制技術在農業(yè)機械領域中的應用存在諸多優(yōu)勢，但是由于我國耕地面積廣闊，地理環(huán)境復雜，在我國農村地區(qū)的推廣發(fā)展較為困難，再加上社會各方面對農業(yè)機械化的重視程度不高，這些因素都是導致我國農業(yè)機械化程度低的原因。在我國偏遠地區(qū)，由于對自動化農機宣傳、培訓的重視度不夠，農業(yè)應用的優(yōu)勢推廣不足，導致農民對自動農機不重視，這是自動化控制技術在我國農村地區(qū)發(fā)展緩慢的重要原因。近些年，隨著科技的發(fā)展，自動控制技術在我國農業(yè)機械領域有了一定的發(fā)展，再加上政府有關部門的宣傳推廣讓農民對自動技術也有所了解。但是，受一些客觀因素（幫扶程度不夠、宣傳力度不足和人們接受程度等）的影響，導致我國自動控制技術在農業(yè)領域中的應用相比于發(fā)達國家還差許多，不能發(fā)揮其全部的優(yōu)勢。因此，重視自動控制技術在農業(yè)機械領域的應用推廣是非常重要的，政府相關部門可以出臺相應的幫扶政策，為我國農業(yè)自動化發(fā)展提供政策幫扶、資金幫扶等[5]。

3.2 在農業(yè)領域中的應用不全面

在我國農業(yè)發(fā)展歷史中，自動控制技術的應用時間較短，雖然有了一定的發(fā)展，但是與國外農業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展較好的國家相比，還是存在很大的差距。當前，我國自動化技術發(fā)展相對滯后，農業(yè)生產系統(tǒng)的自動化水平偏低，這些都是造成我國農業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展速度慢的主要原因。除此之外，我國在規(guī)定自動化標準方面相比于農業(yè)發(fā)達國家也是相對滯后的，再加上我國農耕面積分布廣泛且自然環(huán)境復雜多樣使得自動控制技術在農業(yè)機械領域的應用受到影響。當前，農業(yè)領域的自動化機械農產品多適用于平原地區(qū)，而自然環(huán)境相對復雜的山區(qū)會削弱自動化農機帶來的優(yōu)勢。

4 自動控制技術在農業(yè)機械領域中的應用

4.1 在農業(yè)灌溉環(huán)節(jié)中的應用

水是萬物生長的必需品，在農業(yè)生產領域中水源更是農業(yè)生產中的核心和基礎。我國的農耕文明已經發(fā)展了幾千年，這對現(xiàn)代灌溉技術的發(fā)展給予了重要的啟示。隨著科技的發(fā)展，自動化技術不斷成熟，其在農業(yè)領域中的應用也不斷加深，對傳統(tǒng)農業(yè)生產的灌溉模式產生了很大的影響。在農業(yè)生產灌溉環(huán)節(jié)中應用自動化控制技術，可以提高農業(yè)勞作的效率，同時還可以對植物的生長進行實時監(jiān)測，實現(xiàn)對農作物的獨立檢測功能，從而優(yōu)化農作物的各項生長指標，最后將系統(tǒng)的工作結果傳送到中央控制系統(tǒng)中。將自動控制技術應用到農業(yè)生產的灌溉環(huán)節(jié)中，可以利用機械系統(tǒng)監(jiān)控和記錄植物的生長情況，再根據(jù)該情況選擇最佳的灌溉方式、時間等，為農作物的高產提供保障。在我國農業(yè)的發(fā)展歷史中水資源起到了舉足輕重的作用，我國傳統(tǒng)的農耕模式多采用人工灌溉的方式，勞動人民根據(jù)農作物的生產周期進行灌溉，該方式的進行主要依靠人工勞作，這就會消耗大量的勞動力，導致農民的種植壓力較大。久而久之，就會出現(xiàn)灌溉不及時，對農作物的產量造成影響[6]。

4.2 自動施肥控制技術

灌溉是農業(yè)生產中的基礎環(huán)節(jié)，施肥則是重要環(huán)節(jié)，施肥與產量之間具有重要的關系。隨著自動化技術的發(fā)展，在施肥環(huán)節(jié)中也應該利用自動化技術提高化肥的使用效率。同時，利用計算機控制技術，將灌溉環(huán)節(jié)和施肥環(huán)節(jié)相結合，通過對雙方壓力的控制，實現(xiàn)肥料和溶液的結合，從而提高灌溉和施肥的自動化、智能化程度。自動控制技術在農業(yè)施肥環(huán)節(jié)中的應用，可以大量減少人工和時間成本，同時還可以提高肥料的使用率和農作物產量，是我國農業(yè)走向現(xiàn)代化的重要發(fā)展階段。

4.3 自動化溫室控制技術

溫室大棚在我國北方農業(yè)生產占有重要的位置，它可以控制溫度，并且可以縮短農作物的生產周期。將自動控制技術應用到溫室控制技術中，對溫室大棚溫度、濕度等進行實時調控，可以幫助農民實現(xiàn)全年種植農產品，同時還可以提高農作物的成活率和產量。在實際應用中，利用計算機系統(tǒng)，對溫室中農作物生長各個環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、分析，并實施自動化監(jiān)控，對溫室大棚中溫濕度、二氧化碳含量等進行詳細分析，以便于為農作物生產創(chuàng)造出更加適宜的條件。

4.4 無土栽培技術

無土栽培技術是利用科技手段，將植物或者農作物在營養(yǎng)液中進行培養(yǎng)。無土栽培技術的出現(xiàn)，可以改變傳統(tǒng)培育方式，也可以擺脫傳統(tǒng)土培模式的束縛，更好地保護耕地。將自動控制技術應用在無土栽培中，主要是借助計算機系統(tǒng)對作物整個生長過程進行監(jiān)控。無土栽培技術中，農作物在不同的生長周期需要的營養(yǎng)不同，利用自動控制技術對其進行監(jiān)控，可以更好地查看農作物的生長情況，科學地為農作物進行營養(yǎng)添加，使其獲得更好的生長、更多的產量。

5 結束語

綜上所述，農業(yè)機械化是改變我國傳統(tǒng)農業(yè)的重點，是實現(xiàn)農業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展重要條件。隨著我國農業(yè)改革的不斷發(fā)展，自動化控制技術在農業(yè)機械領域中的應用不斷提高，從而推動了我國農業(yè)生產的現(xiàn)代化發(fā)展，使得農業(yè)生產朝著數(shù)字化、智能化方向更進一步。這些技術的發(fā)展在很大程度上提高了我國農作物生產的效率，節(jié)約時間成本和提高生產效率，同時還提高了農業(yè)機械的安全運行水平[7]。在農業(yè)生產中，農民借助自動化節(jié)水灌溉技術、自動施肥控制技術以及自動化溫室控制技術等，可以提高農作物的產量和資源利用率，這對農業(yè)環(huán)境保護、土地資源保護以及推動我國農業(yè)向著可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。