農(nóng)業(yè)機械自動化控制技術分析

黎 松

（武漢輕工大學，湖北 武漢 430023）

現(xiàn)階段，我國科技的迅速發(fā)展，大幅度提高了農(nóng)業(yè)機械自動化水平。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，農(nóng)業(yè)自動化機械被廣泛使用，農(nóng)業(yè)機械化水平越來越高。但總的來說，農(nóng)業(yè)機械自動化控制技術仍然存在一些不足，需要持續(xù)優(yōu)化。

1 農(nóng)業(yè)機械自動化控制技術的意義

農(nóng)業(yè)機械自動化控制技術通過高效整理、總結、歸集和分析歷史數(shù)據(jù)，可以幫助農(nóng)民進行勞作。將大數(shù)據(jù)分析技術和自動化農(nóng)業(yè)機械物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)有效地集成，并與農(nóng)業(yè)機械化生產(chǎn)管理系統(tǒng)高效銜接，既可以提高農(nóng)產(chǎn)品種植業(yè)的精細化管理水平，還可以預見農(nóng)業(yè)市場發(fā)展趨勢，為農(nóng)產(chǎn)品種植業(yè)方案的制訂提供依據(jù)。農(nóng)業(yè)機械自動化控制技術體系可以細分為以下幾個部分：一是行動層，包含手機、筆記本電腦等各種智能產(chǎn)品，其目標是對農(nóng)業(yè)種植實施遠距離控制；二是包含自動化農(nóng)業(yè)機械網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的搜集網(wǎng)絡平臺，主要功能為匯集、整理、數(shù)據(jù)分析、傳感器搜集，是自動化農(nóng)業(yè)機械的核心。此外，技術應用層一般由各類感應器組成，比如溫濕度傳感器、二氧化碳含量感應器等，可以有效地將影響糧食作物生長發(fā)育的信號傳遞至決策者，從而幫助技術專家對作物生長發(fā)育狀況有較全面的了解，保證作物管理的有效性。農(nóng)業(yè)機械自動化控制技術的研究和應用，能有效降低勞動強度，從而提高生產(chǎn)效率與莊稼的成活率[1]。

2 農(nóng)業(yè)機械自動化控制技術的應用

2.1 在種植技術上的應用

農(nóng)業(yè)機械自動化控制技術是國家實現(xiàn)種植計劃的前提，我國農(nóng)產(chǎn)品現(xiàn)代化種植技術的廣泛應用給實現(xiàn)社會主義新型農(nóng)業(yè)建設帶來了契機。我國早期的農(nóng)業(yè)播種機具主要包括拖拉機、農(nóng)業(yè)機械車等，這些農(nóng)業(yè)機械的應用實現(xiàn)了半自動化播種，減輕了人們在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中繁重的體力勞動，但在后期依然需要人工進行維修和生產(chǎn)。隨著時代的發(fā)展與進步，種植技術也不斷提高，通過網(wǎng)絡遠程控制技術和智能傳感技術的運用，農(nóng)業(yè)機械自動化控制技術實現(xiàn)重大突破與革新。以水稻種植為例，自動化操作程序能夠實時對水稻水位的高低、播種間隔進行控制，減輕了農(nóng)民的勞動強度，大大提高了種植效率與農(nóng)作物品質。

2.2 在生長技術上的應用

農(nóng)業(yè)機械自動化控制技術的應用，對農(nóng)作物后期的生長狀況產(chǎn)生重要影響。首先是通過對農(nóng)作物整體生長的監(jiān)測，利用農(nóng)業(yè)機械監(jiān)測程序形成了對農(nóng)作物的集成化管理和分級管理制度。例如，農(nóng)業(yè)機械自動化控制技術可以將水稻、玉米、小麥等農(nóng)作物加以分類分級，便于種植管理。盡管我國糧食資源相當充足，可是由于人口基數(shù)大，各種資源平均占用量也不多，一旦未對糧食資源做好調配管理，很容易產(chǎn)生資源匱乏等問題。水資源是保障莊稼正常生長發(fā)育的重要條件，將農(nóng)機自動化控制技術應用到農(nóng)產(chǎn)品灌溉中，能夠更有效地進行節(jié)水灌溉，比如將過去的大水漫灌轉化為噴淋、滴灌等方法。傳感器與計算機的結合也為這一科技發(fā)展提供了支持，從而節(jié)省了水資源，提高了農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量，是當前綠色農(nóng)產(chǎn)品發(fā)展的最新方向[2]。

2.3 在收割中的應用

在農(nóng)作物的收割中，大致包括“收”和“存”兩方面，一體化管理目前是農(nóng)作物收割的主要發(fā)展趨勢。農(nóng)機自動化技術在農(nóng)產(chǎn)品收割中的應用主要是按照農(nóng)作物種類加以區(qū)分，對于不同的糧食作物可以采取不同的收割方法，對收集程序的自動化管理也有助于實現(xiàn)更精確的農(nóng)作物收割。例如小麥收割機能夠實時完成對小麥粒的收割處理。當機器設備完成農(nóng)產(chǎn)品存儲時，就不需要再執(zhí)行多余的管理程序。農(nóng)業(yè)機械自動化在收割時還能夠實現(xiàn)烘干管理，谷物收割機除直接地收割谷物之外，還可將谷物的秸稈一并粉碎，使其成為耕地養(yǎng)分或者家畜的飼料。

3 農(nóng)業(yè)機械自動化控制技術存在的問題

3.1 普及不到位

我國幅員遼闊，且不同地域的地形與經(jīng)濟發(fā)展水平存在著巨大的差異，這些都會影響農(nóng)業(yè)機械自動化控制技術的普及。經(jīng)濟發(fā)展較快的平原地區(qū)，當?shù)剞r(nóng)民承擔得起自動化農(nóng)業(yè)設備的費用，那么他們可以很好地利用農(nóng)業(yè)機械提高生產(chǎn)效率，促進當?shù)剞r(nóng)業(yè)的發(fā)展，形成農(nóng)業(yè)與農(nóng)業(yè)機械的良性循環(huán)[3]；反之一些經(jīng)濟落后的山區(qū)，由于土地的貧瘠導致農(nóng)民的收入水平較低，當?shù)胤N植方式主要還是依靠人工、畜力，生產(chǎn)效率較低，農(nóng)民無法投入巨資購買新機具，無法滿足農(nóng)業(yè)機械現(xiàn)代化的需要。

3.2 缺乏技術支撐

現(xiàn)如今農(nóng)業(yè)機械自動化方面的專業(yè)人員還比較稀缺。沒有專業(yè)人員的科研技術就無法早日研發(fā)出適合我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的自動化機械設備，從而不能有效地推動農(nóng)業(yè)機械自動化發(fā)展。雖然我國屬于農(nóng)業(yè)大國，但農(nóng)業(yè)設備的自動化水平仍舊較低。因為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者在從事農(nóng)業(yè)活動中受到傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的影響，缺乏技術指導，幾乎沒有專業(yè)農(nóng)業(yè)知識和技術的儲備，造成自動化農(nóng)機使用率較低，限制了農(nóng)業(yè)機械自動化控制技術的發(fā)展和應用。

4 農(nóng)業(yè)機械自動化控制技術優(yōu)化措施

4.1 加大普及力度

由于農(nóng)業(yè)機械自動化明顯可以提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，應加強其在農(nóng)民中的普及力度。因地域以及經(jīng)濟的差異，自動化設備需要的費用部分農(nóng)民無法承擔，為了更好地推動農(nóng)業(yè)機械自動化發(fā)展，國家應該制定相關補助政策以幫助農(nóng)民購買自動化農(nóng)機設備，以此來擴大農(nóng)業(yè)機械設備的普及范圍，夯實農(nóng)業(yè)發(fā)展基礎。

4.2 信息化發(fā)展

信息化發(fā)展帶來巨大效益，推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展。信息技術的應用可以預測氣候的變化，從而指導種植人員提前做好預防措施。此外，對一些作物信息處理分析之后可以進行十分準確的自動化作業(yè)，以滿足作物生產(chǎn)要求，保證了生產(chǎn)質量。由此可見，信息化技術的應用能有效節(jié)省資源，并為工作人員決策提供依據(jù)。例如，英國在自動化農(nóng)場上運用電子計算機而開發(fā)出了采蘑菇自動化機器人，自動化機器人可以對蘑菇區(qū)域進行精確定位，并按照蘑菇種類的不同加以分級管理。但是受經(jīng)濟發(fā)展水平以及科技創(chuàng)新水平等因素的約束，導致我國信息化技術在農(nóng)業(yè)機械中的實際應用還需繼續(xù)加強[4]。

4.3 精細化生產(chǎn)

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展趨勢必然是精細化方向。將現(xiàn)代科學技術與農(nóng)機自動化控制技術結合起來，可以極大地提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。將GPS的定位系統(tǒng)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結合形成更高效的生產(chǎn)新模式，應用到灌溉作業(yè)、施肥作業(yè)、播種作業(yè)等方面，將大大減少人工的投入，有效提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)精細化水平并促進農(nóng)業(yè)機械自動化控制技術發(fā)展[5-6]。

4.4 培養(yǎng)專業(yè)人員

專業(yè)人員是推動農(nóng)業(yè)機械自動化發(fā)展過程中的中堅力量，相關方面及高校需要加大對農(nóng)業(yè)專業(yè)人員的培養(yǎng)力度。不斷學習、借鑒國外先進的技術，積極研發(fā)智能化、自動化高端農(nóng)業(yè)機械。除了加大對專業(yè)科研人員的培養(yǎng)外，對技術操作人員的專業(yè)素質也要進行相關培訓，為推動農(nóng)業(yè)機械自動化發(fā)展提供人力資源支撐[7]。

4.5 提升設備質量

農(nóng)業(yè)設備的自動化控制技術對于農(nóng)業(yè)技術的優(yōu)化十分重要，可以改善農(nóng)業(yè)機械的工作質量和效率。農(nóng)機生產(chǎn)企業(yè)應結合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者的實際狀況，確保農(nóng)機自動化控制技術符合使用標準。將農(nóng)業(yè)機械與計算機深度融合，提高農(nóng)業(yè)機械設備質量，可以有效檢測農(nóng)產(chǎn)品信息。例如利用計算機可視化技術對真菌進行定位，可以確定真菌是否成熟，并編寫關于真菌生長的觀察報告，從而減少農(nóng)民的工作量[8]。

4.6 系統(tǒng)化機械設計

設計人員可以結合農(nóng)業(yè)機械的基本結構以及機械的性能進行設計。首先，確定自己的設計方向，并對該設計進行規(guī)劃，預測生產(chǎn)過程中可能存在的問題以及解決方法。其次，根據(jù)實踐數(shù)據(jù)以及會出現(xiàn)的影響因素確定設計方案。上述過程結束后，研發(fā)人員應當對設計方案進行實踐研究，最終確定一個最優(yōu)設計，即最容易實施并且要保障設計產(chǎn)品質量以及效率的設計成果。研發(fā)人員可以使用數(shù)學規(guī)劃法選擇最優(yōu)設計，并最終得出最優(yōu)的實踐結果。在將最優(yōu)方案具體應用到實踐過程中時，會涉及信息技術、計算機應用技術等多種技術，雖然過程比較復雜，但最優(yōu)方案的實現(xiàn)將會大大提高我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)整體水平[9]。只有不斷完善每個階段的最優(yōu)方案，才能實現(xiàn)現(xiàn)代技術與農(nóng)機研發(fā)的結合，我國農(nóng)業(yè)發(fā)展才能更好更快。因此，農(nóng)業(yè)研究人員應當不斷進行創(chuàng)新性發(fā)明，逐步實現(xiàn)農(nóng)業(yè)設計的現(xiàn)代化、全面化發(fā)展。最終提高我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟水平，促進農(nóng)機自動化控制技術長足發(fā)展。

4.7 自動化檢測及包裝

農(nóng)機自動化控制技術的發(fā)展不僅表現(xiàn)在種養(yǎng)方面，從播種到收獲過程的全面都有農(nóng)機自動化控制技術的體現(xiàn)。例如，在種子品質檢驗以及農(nóng)作物的運輸包裝上其同樣扮演著關鍵角色。目前，中國農(nóng)產(chǎn)品經(jīng)營生產(chǎn)日益向高質量水平發(fā)展，越來越需要智能化以及自動化控制技術的支撐。自動檢測包裝機是新型的農(nóng)產(chǎn)品自動化機械設備，該裝置的問世實現(xiàn)了更高效率的農(nóng)產(chǎn)品檢驗，是農(nóng)產(chǎn)品進出口檢驗不可或缺的技術。同時，這項技術也為中國農(nóng)產(chǎn)品市場競爭力的提高打下了基礎[10]。

5 小結

綜上所述，在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中融入農(nóng)業(yè)機械自動化控制技術，有利于現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的規(guī)模化和機械化種植，有效節(jié)省勞動力，提高農(nóng)業(yè)種植的產(chǎn)量和效益。