智能制造背景下機(jī)電一體化技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用

邯鄲市邯山區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村局 蔡超 萬清香

前言

農(nóng)業(yè)是我國(guó)的支柱性產(chǎn)業(yè)，與國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人們的生活質(zhì)量息息相關(guān)，就當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀而言，智能制造背景下機(jī)電一體化技術(shù)對(duì)農(nóng)業(yè)的發(fā)展起到了非常重要的促進(jìn)作用，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，農(nóng)民通過科學(xué)有效地使用農(nóng)業(yè)機(jī)械，大大提升了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，有效地降低了人力物力的投入，同時(shí)也使得農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量得以有效提升，農(nóng)業(yè)機(jī)械的有效使用促進(jìn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平的提高，既提高了農(nóng)民使用農(nóng)業(yè)機(jī)械的積極性，也促使了我國(guó)農(nóng)業(yè)朝自動(dòng)化、智能化生產(chǎn)發(fā)展。為此本文結(jié)合智能制造背景下機(jī)電一體化技術(shù)的實(shí)際情況，就機(jī)電一體化展開了相應(yīng)的探討，并展望了農(nóng)業(yè)機(jī)械智能制造背景下的前景，希望能給相關(guān)的工作人員提供可參考性建議[1]。

1 機(jī)電一體化的相關(guān)概述

機(jī)械化、一體化是20世紀(jì)興起的一項(xiàng)科學(xué)技術(shù)融合的技術(shù)化體系，其技術(shù)重點(diǎn)是將電子信息化技術(shù)與傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械相結(jié)合，并在此基礎(chǔ)上充分發(fā)揮液壓、微電子信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)以及信息傳遞等多項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用，從而在充分融合的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的一項(xiàng)全新技術(shù)，簡(jiǎn)而言之就是機(jī)械一體化有著豐富的機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)功能、精準(zhǔn)的作業(yè)強(qiáng)度以及安全高效的可靠性。我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國(guó)，農(nóng)業(yè)興邦由來已久，為此農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平的高低在很大程度上影響著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，智能化在生活中的不斷普及，機(jī)電一體化在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的有效應(yīng)用，大大提升了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。機(jī)械化的投入使用不但降低了農(nóng)民耕作的體力強(qiáng)度，同時(shí)也有效地提升了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率，促進(jìn)了農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)與發(fā)展。機(jī)電一體化是將機(jī)械、電子信息技術(shù)融為一體的一種全新的技術(shù)，它是機(jī)械自動(dòng)化的一種，最早由日本提出，其作用主要是在機(jī)械中融入現(xiàn)代化信息技術(shù)以及電子技術(shù)，再配合電腦軟件，以此實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備自身的處理能力與控制能力，將機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)機(jī)械生產(chǎn)當(dāng)中，不但有效提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的機(jī)械化水平，而且也大大強(qiáng)化了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化、智能化與生產(chǎn)的人性化[2]。

2 智能制造背景下機(jī)電一體化技術(shù)的特點(diǎn)

2.1 具有完善的功能性

隨著科學(xué)信息技術(shù)的不斷發(fā)展與普及應(yīng)用，農(nóng)業(yè)機(jī)械一體化技術(shù)在具體的應(yīng)用當(dāng)中也涵蓋了諸多的科學(xué)技術(shù)，尤其是在對(duì)一體化技術(shù)的研究分析中可知，機(jī)電一體化技術(shù)包括了自動(dòng)化控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及信息化技術(shù)，等等[3]，這就使得機(jī)械化設(shè)備各項(xiàng)功能更加完善與實(shí)用，同時(shí)機(jī)電一體化依據(jù)機(jī)械的作業(yè)種類、設(shè)備性能進(jìn)行了科學(xué)有效的配置，繼而大大提升了機(jī)械設(shè)備的工作性能，從而確保機(jī)械設(shè)備具有高質(zhì)量、高水平以及高速度的工作特點(diǎn)，大大強(qiáng)化了機(jī)電一體化的操作進(jìn)程[4]。

2.2 具有強(qiáng)大的智能性

機(jī)電一體化涵蓋了較多的科學(xué)信息電子技術(shù)，并且憑借電子計(jì)算機(jī)對(duì)各項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行智能化處理，這就使得智能化零件在很大程度上替代了傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備零件。新型智能化零件的融合，不但有效提升了傳統(tǒng)機(jī)械化的工作水準(zhǔn)，而且在具體的運(yùn)行過程中還增加了其他使用途徑，從而在很大程度上提升了機(jī)電一體化的應(yīng)用。例如，在具體的應(yīng)用過程中，由于科學(xué)信息技術(shù)的融入，一旦一體化設(shè)備在作業(yè)過程中出現(xiàn)故障，電子信息就能夠根據(jù)具體故障及時(shí)地加以修復(fù)，同時(shí)還能從遠(yuǎn)程對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控，換而言之，機(jī)電一體化就如人的大腦一樣，能夠隨時(shí)依據(jù)操作的需要給機(jī)械下發(fā)作業(yè)指令，這在很大程度上凸顯了智能化特點(diǎn)[5]

2.3 有效的提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率

傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機(jī)械的使用，不但工作效率較低，而且在管理維護(hù)時(shí)其故障檢修上也會(huì)存在各種各樣的偏差，而在農(nóng)業(yè)機(jī)械中融入科學(xué)信息技術(shù)，在對(duì)其故障檢測(cè)修復(fù)時(shí)能夠及時(shí)獲取故障數(shù)據(jù)，不但能夠降低檢修的偏差，獲取更加全面的故障檢修數(shù)據(jù)，同時(shí)也有效降低了機(jī)械檢修的時(shí)間成本和經(jīng)濟(jì)成本，從而很大程度上保障了工作人員的安全性。另外，機(jī)電一體化技術(shù)還融入了數(shù)字化技術(shù)和遠(yuǎn)程管理控制技術(shù)，在這些便捷技術(shù)的支撐下，農(nóng)業(yè)機(jī)械化設(shè)計(jì)更加合理，且在使用操作上也更加高效便捷，進(jìn)而提升了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率[6]。

3 智能制造背景下機(jī)電一體化技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

3.1 基礎(chǔ)性農(nóng)業(yè)生產(chǎn)

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)所涉及的內(nèi)容十分廣泛，尤其是機(jī)電一體化技術(shù)更是包含了諸多的現(xiàn)代化技術(shù)，如農(nóng)業(yè)引水灌溉、稻谷收割、插秧栽種等，而電子信息技術(shù)的加入，更是大大提升了機(jī)械設(shè)備的作業(yè)效能。從20世紀(jì)70年代開始，德國(guó)是最早在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中引入機(jī)電一體化來幫助農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的，如德國(guó)重要的農(nóng)業(yè)糧食生產(chǎn)基地巴伐利亞州，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最早將機(jī)電一體化引入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中來，雖然在糧食產(chǎn)量上沒有明顯提高，但是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率與過去相比較而言（1977年與1938年），提升了最少兩倍以上。我國(guó)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中探討機(jī)電一體化使用進(jìn)程相對(duì)較晚，最早使用要追溯到20世紀(jì)80年代，國(guó)內(nèi)最早使用農(nóng)業(yè)機(jī)械化主要集中在東北等地的國(guó)營(yíng)性農(nóng)場(chǎng)，直到20世紀(jì)90年代，我國(guó)東部地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也只有20%才開始使用機(jī)械化進(jìn)行施工作業(yè)。又如20世紀(jì)60年代初期，我國(guó)廣西開始使用了人力打谷機(jī)、水泵抽水機(jī)、拖拉機(jī)等等，自20世紀(jì)70年代開始，廣西開辦了許多大型的機(jī)械化廠，據(jù)統(tǒng)計(jì)全區(qū)有4個(gè)內(nèi)燃機(jī)廠，3個(gè)拖拉機(jī)廠以及34個(gè)相關(guān)配套的配件工廠，為此廣西率先跨入全國(guó)機(jī)械生產(chǎn)先進(jìn)行列，到20世紀(jì)80年代，廣西農(nóng)業(yè)在不斷發(fā)展和探索中不斷得以突破，農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展在機(jī)電一體化的促進(jìn)中得到明顯提升，自2004年以后，在國(guó)家和各地政府的支持下，各項(xiàng)惠農(nóng)政策的出臺(tái)和普，使得我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)裝備得到了前所未有的發(fā)展。當(dāng)前來看，我國(guó)機(jī)電一體化農(nóng)業(yè)應(yīng)用已逐漸完善，各項(xiàng)技術(shù)也逐步走向成熟，然而與西方其他國(guó)家相比較還存有一定差距[7]。

3.2 監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用

農(nóng)業(yè)灌溉是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)種植的關(guān)鍵性因素，然而不合理的引水灌溉也是影響農(nóng)作物生長(zhǎng)的一個(gè)重要因素，為此在灌溉中既要考慮農(nóng)作物的生長(zhǎng)土壤等根本性因素，還要注重對(duì)農(nóng)作物的引水灌溉，既要避免水分過多破壞土壤結(jié)構(gòu)，又要避免水分過少讓土壤沙化、鹽堿化，在農(nóng)作物的引水灌溉過程中引入機(jī)電一體化系統(tǒng)，就可以有效解決此類問題，從而在灌溉過程中實(shí)現(xiàn)智能化管理，這樣既能夠保證科學(xué)合理的灌溉，又能夠?qū)崿F(xiàn)灌溉的遠(yuǎn)程監(jiān)控，最大限度地保護(hù)土壤、節(jié)約水資源，同時(shí)也保證了農(nóng)作物的生長(zhǎng)。就水資源灌溉而言，使用機(jī)電一體化系統(tǒng)最早的國(guó)家是德國(guó)和以色列，以色列地處中東山地和沙漠地區(qū)，土地和水資源都非常稀少，在日常的灌溉過程中使用滴灌技術(shù)，大大提升了水資源的利用效率。我國(guó)在滴灌過程中，對(duì)其技術(shù)進(jìn)行了更加科學(xué)合理的改進(jìn)，技術(shù)人員將傳感器放置在植物附近的土壤上，把土壤所涵蓋的水分作為滴灌的監(jiān)控目標(biāo)，當(dāng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到土壤水分不足時(shí)，傳感器就會(huì)將此信息傳輸給計(jì)算機(jī)，當(dāng)計(jì)算機(jī)接到此指令以后，就會(huì)自動(dòng)下達(dá)滴灌的灌溉指令，直到灌溉水分達(dá)到植物生長(zhǎng)的需求為止。另外監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用還能夠有效防治病蟲害。例如，我國(guó)廣西在2004年引進(jìn)了先進(jìn)的性誘劑技術(shù)，并進(jìn)行了相應(yīng)的滅蟲害實(shí)驗(yàn)，通過與環(huán)境頻振誘控技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了生態(tài)黏蟲誘殺，從而大大降低了農(nóng)作物的病蟲害，提高了農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)質(zhì)量[8]。

3.3 電子信息技術(shù)

在機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用過程當(dāng)中，電子信息技術(shù)是其關(guān)鍵的組成部分，通過在農(nóng)業(yè)機(jī)械當(dāng)中科學(xué)使用電子信息化技術(shù)，能夠有效提升農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化與集約化的發(fā)展水平，尤其是在農(nóng)業(yè)的環(huán)保性和節(jié)能性方面有著顯著效果，同時(shí)電子信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用，還能夠?qū)r(nóng)業(yè)生產(chǎn)的整個(gè)過程進(jìn)行全面的監(jiān)控，并且對(duì)農(nóng)業(yè)設(shè)備的使用性能加以全面分析，從而大大提高了農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)質(zhì)量，降低了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的人力和物力成本，既提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平，又有效提升了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的科技水平。例如，在拖拉機(jī)中安裝監(jiān)控系統(tǒng)與電子控制系統(tǒng)設(shè)備，當(dāng)拖拉機(jī)在作業(yè)時(shí)電子信息表所讀出來的數(shù)據(jù)就會(huì)比傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)更加真實(shí)有效，繼而保證了拖拉機(jī)等農(nóng)業(yè)機(jī)械在運(yùn)行過程中更加高效、智能。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，將科學(xué)信息化技術(shù)與傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)機(jī)械相結(jié)合，不但有利于農(nóng)業(yè)信息化的發(fā)展，而且還能夠促使我國(guó)農(nóng)業(yè)走向現(xiàn)代化[9]。

4 智能制造背景下機(jī)電一體化技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用策略的探討

4.1 完善大數(shù)據(jù)的應(yīng)用規(guī)劃

大數(shù)據(jù)的科學(xué)合理規(guī)劃，能夠促使現(xiàn)代農(nóng)業(yè)走向智能化、系統(tǒng)化，這是因?yàn)橐源髷?shù)據(jù)為基礎(chǔ)的農(nóng)業(yè)機(jī)電一體化智能體系，能夠在其運(yùn)行中獲取大量農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的數(shù)據(jù)，通過對(duì)這些數(shù)據(jù)的分析研判，能夠獲取新的農(nóng)業(yè)信息，從而制訂出符合農(nóng)業(yè)發(fā)展的規(guī)劃，做到從根本上杜絕農(nóng)業(yè)減產(chǎn)歉收，同時(shí)大數(shù)據(jù)的分析研判，還便于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行規(guī)模化管理。

4.2 構(gòu)建專業(yè)化的機(jī)電一體化管理系統(tǒng)

現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)所涉及的內(nèi)容十分廣泛，在日常生產(chǎn)中如果僅僅是完善相應(yīng)的生產(chǎn)系統(tǒng)是完全不夠的，還需要具備相關(guān)專業(yè)知識(shí)的人員來對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行專門維護(hù)，為此機(jī)電一體化系統(tǒng)中，就需要對(duì)相關(guān)工作人員進(jìn)行必要的培訓(xùn)，只有不斷提高工作人員的從業(yè)素養(yǎng)，農(nóng)業(yè)機(jī)電一體化系統(tǒng)才能更好地幫助農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)，同時(shí)在相關(guān)人才的培養(yǎng)方面還需要出臺(tái)專門的幫扶性政策，不斷引導(dǎo)、激勵(lì)各階層的從業(yè)人員參與到機(jī)電一體化系統(tǒng)的應(yīng)用中來，只有這樣才能讓現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)取得更高層次的發(fā)展[10]。

4.3 加快農(nóng)機(jī)技術(shù)的研發(fā)腳步

就目前而言，雖然我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)趨于成熟，國(guó)家也出臺(tái)了大量惠農(nóng)政策，這些措施也對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的應(yīng)用取得了較好的反響，然而，對(duì)于當(dāng)前現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)而言，僅僅采取一些扶持措施是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還需要加快農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)型，讓機(jī)電一體化開發(fā)企業(yè)在研發(fā)和創(chuàng)新方面更具規(guī)模，不斷加大機(jī)電一體化技術(shù)的提升，同時(shí)在研究和開發(fā)的過程中，還需要針對(duì)使用情況，讓機(jī)電一體化發(fā)展促進(jìn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

5 結(jié)語

綜上所述，智能制造背景下機(jī)電一體化技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用有著十分重要的作用，然而我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)電一體化應(yīng)用技術(shù)起步較晚，與西方發(fā)達(dá)國(guó)家還存在一定差距，在一定程度上阻礙了我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)電一體化的發(fā)展步伐，為此在智能制造的大背景下，相關(guān)技術(shù)部門要轉(zhuǎn)變工作態(tài)度，做到在改變我國(guó)傳統(tǒng)機(jī)械生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，大幅度提升機(jī)電一體化應(yīng)用技術(shù)，進(jìn)而推動(dòng)我國(guó)農(nóng)業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展。