農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用研究

梁 強(qiáng)

（新鄉(xiāng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453006）

隨著我國農(nóng)業(yè)科技的快速發(fā)展，農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度不斷提高，對(duì)我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生了重要的影響。然而，我國農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化發(fā)展目前還面臨著諸多問題，特別是與世界先進(jìn)水平相比，發(fā)展較為滯后。因此，必須認(rèn)識(shí)到當(dāng)前農(nóng)機(jī)自動(dòng)化的發(fā)展?fàn)顩r，對(duì)存在的問題進(jìn)行剖析，并提出相應(yīng)的對(duì)策[1]。

1 農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化發(fā)展的價(jià)值及意義

隨著農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速增長，我國對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械越來越重視，農(nóng)業(yè)機(jī)械的廣泛應(yīng)用，有效促進(jìn)了我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化整體水平的不斷提高。在我國工業(yè)化進(jìn)程不斷加快的背景下，推動(dòng)農(nóng)業(yè)機(jī)械化進(jìn)程，對(duì)于我國農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)快速發(fā)展有著重要意義[1]。在農(nóng)業(yè)發(fā)展初期，我國就已經(jīng)開始使用機(jī)械來進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，但在隨后的發(fā)展過程中，由于使用的農(nóng)業(yè)機(jī)械較為落后，農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化水平較低，甚至出現(xiàn)了機(jī)械設(shè)備不配套、機(jī)械化效果不理想等問題，嚴(yán)重制約了我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展。目前，我國正逐步向智能化、標(biāo)準(zhǔn)化與現(xiàn)代化方向努力與前進(jìn)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也向著自動(dòng)化、智能化、高效化方向發(fā)展，機(jī)械自動(dòng)化在實(shí)際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用。因此，需要不斷提高農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化水平，進(jìn)一步提高農(nóng)業(yè)機(jī)械生產(chǎn)效率及作業(yè)質(zhì)量，從而促進(jìn)農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展。

2 農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)分析

2.1 自動(dòng)控制技術(shù)

農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)主要包括動(dòng)力控制技術(shù)、自動(dòng)作業(yè)控制技術(shù)、自動(dòng)安全防范技術(shù)、自動(dòng)駕駛技術(shù)等。動(dòng)力控制技術(shù)是指利用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)變速箱驅(qū)動(dòng)變速裝置，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳動(dòng)的有效控制與傳遞[2]。如通過傳動(dòng)裝置的輸入輸出電流動(dòng)作來實(shí)現(xiàn)各類型動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的自動(dòng)控制，利用扭矩驅(qū)動(dòng)變速裝置產(chǎn)生的扭矩信號(hào)控制各類型動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)。自動(dòng)作業(yè)控制技術(shù)是指利用計(jì)算機(jī)控制各類型農(nóng)業(yè)機(jī)械使其按照預(yù)定方式工作。自動(dòng)駕駛技術(shù)和安全防范技術(shù)，是指利用計(jì)算機(jī)控制各類型動(dòng)力裝置來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛操作與安全防范，可在交通條件較差時(shí)保證安全距離，防止事故發(fā)生。基于自動(dòng)安全防范技術(shù)研究成果，可有效防止和減少人為危害行為。我國在該領(lǐng)域的研究程度比較高，且已取得一定成果，并得到了迅速發(fā)展。

2.2 自動(dòng)測距技術(shù)

自動(dòng)測距技術(shù)是指農(nóng)業(yè)機(jī)械通過自動(dòng)測量其與外界測距設(shè)備（如傳感器）之間距離和方位，據(jù)此調(diào)整自身的運(yùn)行速度和運(yùn)行軌跡，從而實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械的精準(zhǔn)作業(yè)[3]。目前，這一技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于汽車及拖拉機(jī)等多種農(nóng)業(yè)機(jī)械和船舶設(shè)備當(dāng)中。在農(nóng)業(yè)機(jī)械使用過程中，自動(dòng)測距是控制農(nóng)業(yè)機(jī)械準(zhǔn)確行駛至某一位置，并完成規(guī)定作業(yè)任務(wù)，保證工作質(zhì)量的關(guān)鍵。一般情況下，一個(gè)農(nóng)場配備幾臺(tái)拖拉機(jī)用于耕種作業(yè)，為了保證耕地工作質(zhì)量和作物產(chǎn)量穩(wěn)定，在農(nóng)田平整或耕種時(shí)都必須有一名操作人員進(jìn)行農(nóng)業(yè)機(jī)械耕耙作業(yè)，因此自動(dòng)測距系統(tǒng)成為需要專門研發(fā)和研究利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行測距控制方案中不可缺少的重要部分。測距控制器是以測距傳感器為基礎(chǔ)建立起來的測距網(wǎng)絡(luò)工具，其基本原理是根據(jù)測距儀提供的信息對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)行控制，并實(shí)時(shí)提供測距信息作為其運(yùn)行狀態(tài)反饋給計(jì)算機(jī)。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械之間、農(nóng)業(yè)機(jī)械與其他車輛之間自動(dòng)地測距和傳輸信息。

2.3 自動(dòng)避障技術(shù)

現(xiàn)代農(nóng)機(jī)的技術(shù)越來越先進(jìn)，人們的思想也在不斷改變，但人們對(duì)拖拉機(jī)、收割機(jī)等農(nóng)機(jī)的避障技術(shù)卻不是很了解。事實(shí)上，在拖拉機(jī)等農(nóng)業(yè)機(jī)械運(yùn)行過程中，對(duì)于障礙物，幾乎都是可利用現(xiàn)有設(shè)備，通過對(duì)障礙物的速度、位置等參數(shù)進(jìn)行測量并與自身進(jìn)行比對(duì)，來確定障礙物是否存在、方位是否正確以及車輛能否正常行駛等。此外，隨著車輛行駛速度加快，許多道路兩旁的障礙物也隨之不斷增加，如何規(guī)避障礙物，避障工作如何進(jìn)行，也成為農(nóng)機(jī)面臨的一個(gè)重要課題。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，拖拉機(jī)駕駛過程中因地面有障礙物造成事故的發(fā)生比例為40%，在公路上因障礙物造成事故的發(fā)生比例為35%。此外，10%是由駕駛員對(duì)障礙物位置和角度判斷不準(zhǔn)確造成的[4]。因此，為保證拖拉機(jī)等生產(chǎn)機(jī)械在行駛過程中與障礙物進(jìn)行合理有效的接觸，避免事故發(fā)生，農(nóng)機(jī)應(yīng)加強(qiáng)避障工作。目前，我國對(duì)農(nóng)機(jī)避障方面的研究較多，如利用紅外線傳感器檢測障礙物并在障礙物附近放置紅外傳感器；利用雷達(dá)測距技術(shù)避障，可以有效避免碰擦事故出現(xiàn)；利用激光測距技術(shù)避障，可以有效避免碰擦責(zé)任事件發(fā)生等。

3 農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)存在的問題

3.1 技術(shù)更新緩慢

在農(nóng)業(yè)機(jī)械生產(chǎn)過程中，其農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備結(jié)構(gòu)與機(jī)械性能隨著時(shí)間和條件變化而發(fā)生變化[5]。同時(shí)隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的發(fā)展與普及，技術(shù)和設(shè)備的更新與升級(jí)將對(duì)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備作業(yè)過程產(chǎn)生積極影響。目前，我國一些高科技的現(xiàn)代化設(shè)施已在逐步投入使用，但是與當(dāng)前我國科技創(chuàng)新能力與高質(zhì)量發(fā)展的要求仍有一定差距。在現(xiàn)代化建設(shè)過程中，會(huì)產(chǎn)生一些高科技設(shè)備以及科技產(chǎn)品，但這些設(shè)備以及產(chǎn)品在日常工作中很難保證使用效率和質(zhì)量[6]。而且由于科技更新緩慢等原因，目前國內(nèi)的設(shè)備和產(chǎn)品在某些方面存在一定缺陷，并不能達(dá)到現(xiàn)代化水平，我國在農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)以及設(shè)備方面的自主創(chuàng)新能力不足。當(dāng)前我國面臨著農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格高、生產(chǎn)成本高、農(nóng)產(chǎn)品銷售不暢等問題，而這也制約了我國農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備及產(chǎn)品向高效高質(zhì)方向發(fā)展。

3.2 應(yīng)用環(huán)境不適宜

農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用必須具備一定的自然環(huán)境。一方面，在農(nóng)田里面作業(yè)的農(nóng)機(jī)設(shè)備一定要有良好的工作環(huán)境或者適宜的氣候條件，尤其是在地勢較為低洼的地區(qū)。如果不能為拖拉機(jī)等農(nóng)業(yè)設(shè)備提供良好的工作環(huán)境，那么這些機(jī)器必然無法正常工作，進(jìn)而導(dǎo)致農(nóng)民的勞動(dòng)成本增加，造成一定損失。另一方面，農(nóng)業(yè)機(jī)械的使用具有較強(qiáng)的季節(jié)性，要根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件合理地選擇使用環(huán)境。只有充分考慮到當(dāng)?shù)貧夂驐l件、地理情況等因素制定合理的應(yīng)用方法與方式措施，才能有效地提高農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平與效率。從目前我國許多地區(qū)的農(nóng)業(yè)機(jī)械使用情況來看，如果當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境和地理?xiàng)l件并不適合機(jī)械耕作農(nóng)作物，如土地碎片化，使用農(nóng)業(yè)機(jī)械反而會(huì)增加農(nóng)民耕作難度，導(dǎo)致農(nóng)作物種植效益較差?？傊?，就是要充分考慮到當(dāng)?shù)貧夂驐l件和土壤條件等因素，科學(xué)合理地規(guī)劃使用方式，以確保各種類型農(nóng)業(yè)機(jī)械都能夠正常工作。

3.3 人員素質(zhì)有待提高

我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度不斷加快，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)速度也不斷加快。作為一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展中也需要高度重視人員素質(zhì)。我國部分地區(qū)在農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化相關(guān)技術(shù)人員培養(yǎng)方面存在很多問題，無法滿足當(dāng)前對(duì)此類人員的需求。同時(shí)，我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，人口大量增加，人口老齡化問題日益突出，在未來很長一段時(shí)間內(nèi)人口老齡化問題依然嚴(yán)重[7]。

4 農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展策略

4.1 優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)

產(chǎn)品設(shè)計(jì)是農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)的基礎(chǔ)，也是產(chǎn)品開發(fā)工作的核心內(nèi)容。通過對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)優(yōu)化，可以提高農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品市場競爭力，為農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用提供良好條件[8]。為了滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要，在農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用中，首先要對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)優(yōu)化要從以下兩方面進(jìn)行：第一，從外觀設(shè)計(jì)方面對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)[9]；第二，農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品使用具有很強(qiáng)的季節(jié)性并且閑置時(shí)間較長[1]，所以農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)要以節(jié)約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本為目標(biāo)，在考慮農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品安全性、可靠性等方面的同時(shí)，還要考慮產(chǎn)品運(yùn)行過程中的成本投入問題。對(duì)于農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)來說，要根據(jù)農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中所發(fā)揮的作用以及存在的問題進(jìn)行分析探討，同時(shí)要對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)問題進(jìn)行合理規(guī)范處理。

4.2 提高產(chǎn)品質(zhì)量

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量的好壞直接影響到農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)中各項(xiàng)參數(shù)的設(shè)計(jì)、調(diào)整和控制，從而對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用效果產(chǎn)生一定影響。因此，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中一定要提高農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量，以適應(yīng)農(nóng)業(yè)發(fā)展特點(diǎn)。首先，在農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用過程中，應(yīng)該嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計(jì)和制造農(nóng)業(yè)機(jī)械。比如通過選擇優(yōu)良農(nóng)機(jī)設(shè)備、科學(xué)合理運(yùn)用機(jī)械配置技術(shù)等確保生產(chǎn)出高質(zhì)量農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備。其次，還要注重農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的安全性。對(duì)于農(nóng)機(jī)產(chǎn)品生產(chǎn)而言，其安全性能是重中之重。因此，在農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用過程中，必須注意農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的質(zhì)量問題，要通過建立安全生產(chǎn)責(zé)任制來有效保障農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的質(zhì)量。

4.3 優(yōu)化作業(yè)方式

在對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用中，優(yōu)化作業(yè)方式是提高農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用效率的重要環(huán)節(jié)。優(yōu)化作業(yè)方式是推動(dòng)農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵措施之一，主要包括以下幾個(gè)方面。首先，科學(xué)引導(dǎo)、督促相關(guān)單位工作人員提高對(duì)農(nóng)機(jī)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的認(rèn)識(shí)。其次，要結(jié)合當(dāng)前農(nóng)村土地承包制度改革要求對(duì)農(nóng)機(jī)自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化。同時(shí)，農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)在應(yīng)用過程中要不斷優(yōu)化應(yīng)用程序。最后，有關(guān)工作人員要改進(jìn)應(yīng)用農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)時(shí)的工作態(tài)度和方法。

4.4 加強(qiáng)農(nóng)機(jī)具維護(hù)

不僅要對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，也要對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行必要的維護(hù)。只有農(nóng)業(yè)機(jī)械的各項(xiàng)性能得到保證，才能提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益和經(jīng)濟(jì)效益的最大化。當(dāng)前，我國農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)還沒有得到很好的普及。要想更好地提高農(nóng)業(yè)機(jī)械性能，還需要在其維護(hù)、保養(yǎng)等方面進(jìn)行改善。首先，使用前要對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)行全面檢查，要確保農(nóng)業(yè)機(jī)械性能良好。其次，要對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械開展日常維護(hù)工作[10]，閑置時(shí)期做好零件的保養(yǎng)。定期對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)行檢修和維護(hù)工作，以保障農(nóng)業(yè)機(jī)械能夠正常運(yùn)行。

4.5 加強(qiáng)農(nóng)機(jī)具安全監(jiān)管

為保障農(nóng)機(jī)具安全運(yùn)行，有效提高我國農(nóng)業(yè)機(jī)械的效率和質(zhì)量，相關(guān)部門應(yīng)該加強(qiáng)農(nóng)機(jī)具安全監(jiān)管工作。首先，政府要加大對(duì)農(nóng)機(jī)具安全生產(chǎn)政策的宣傳力度，提高農(nóng)機(jī)具生產(chǎn)者、使用者的安全生產(chǎn)意識(shí)，推動(dòng)農(nóng)機(jī)具安全和可持續(xù)發(fā)展。其次，相關(guān)部門要建立健全農(nóng)機(jī)具安全監(jiān)督管理體系及責(zé)任體系。在監(jiān)督管理過程中，要強(qiáng)化企業(yè)主體責(zé)任以及政府相關(guān)部門監(jiān)管責(zé)任，有效防范農(nóng)機(jī)具安全事故發(fā)生。最后，相關(guān)部門要強(qiáng)化農(nóng)機(jī)具使用安全培訓(xùn)工作。要加大農(nóng)機(jī)具使用安全教育培訓(xùn)力度，不斷提高相關(guān)人員的農(nóng)機(jī)具使用安全意識(shí)。此外，在使用農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的過程中應(yīng)該加強(qiáng)操作人員安全意識(shí)建設(shè)，確保農(nóng)機(jī)具安全運(yùn)行，并且在使用農(nóng)機(jī)具過程中，相關(guān)人員應(yīng)該嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)程。

5 結(jié)語

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，將機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于智能化種植、收割和加工中，極大地提高了我國農(nóng)業(yè)的智能化、自動(dòng)化和精準(zhǔn)化水平。在農(nóng)機(jī)自動(dòng)化技術(shù)的推廣中，必須優(yōu)化計(jì)算機(jī)技術(shù)，創(chuàng)新播種技術(shù)、灌溉技術(shù)，進(jìn)一步加強(qiáng)人才隊(duì)伍建設(shè)，助推鄉(xiāng)村振興，促進(jìn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化。