機電一體化技術對農業機械化發展的影響

[摘 要] 開篇闡述機電一體化技術對農業機械化發展的作用及影響，通過將傳統農業機械設備與應用了機電一體化的設備進行對比，彰顯了后者的優勢；聯系國外農機自動化技術發展迅猛而國內相關領域起步較晚的實際情況，探討了我國農業工程技術發展方向并提出應對措施。

[關鍵詞] 農業機械化

一、機電一體化技術對農業及農業機械化發展的作用及影響

民以食為天。我國是農業大國，農業是國民經濟的基礎，而農業機械化是現代農業的重要組成部分。農業機械的廣泛應用，極大地解決了農業生產中重點作物和關鍵環節的農業工程技術，解決了困擾農民幾千年來的生產效率低、勞動強度大等問題，如機械耕作取代人畜犁耙；機械插秧解決人工插秧問題；聯合收割機解決人工收割水稻、拖拉機代替肩挑人扛運輸等問題。由此可見，大力發展農業機械化，提高農業生產力水平，拓寬農民增收渠道，是實現農業現代化的重要依托和牢固支撐。

時代在發展，社會在進步，現代高新科學技術開始輻射社會化生產的方方面面，并逐步應用于農業生產，農業機械化、農機設備自動化，最終達到農機設備控制人工智能化，這一發展趨勢不可逆轉是廣大科技工作者的共識。而機電一體化技術在其中的地位和作用尤其重要！應用了機電一體化技術的農業機械設備不僅能夠提高農業生產勞動效率，還使困擾農業生產中的農民“耕、種、收三彎腰”情況得到了極大的改善，減輕了農民的勞動強度。世界已經進入了“地球村”時代，我國加入WTO之后，貿易與關稅壁壘逐漸失去作用，大量國外質優價廉的農產品蜂涌而至，給我國農產品出口帶來極大壓力，我國農業想要生存和發展，只能修煉“內功”，即節省農業生產成本，提高農產品產量、質量，對產品進行精、深加工，提高農產品附加值！想要得到上述目的，農業向機械化、自動化、智能化方向發展是必然的選擇！

二、機電一體化技術產品的優勢

機電一體化又稱機械電子學，英語稱為Mechatronics，它是由英文機械學Mechanics的前半部分與電子學Electronics的后半部分組合而成。它最早出現在1971年日本雜志《機械設計》的副刊上，隨著相關技術的蓬勃發展，機電一體化的概念逐漸被國人所接受，并得到了普遍應用。機電一體化是在以機械、電子技術和計算機科學為主的多門學科相互滲透、相互結合過程中逐漸形成和發展起來的一門新興邊緣技術科學。是在機械產品中的機構主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術和計算機技術，并將機械裝置和電子設備以及計算機軟件等有機結合起來構成的系統總稱。

隨著機電一體化技術的快速發展，其產品有逐步取代傳統機械電子產品的趨勢，而這一切將對我國的農業機械化發展產生深遠影響。機電一體化技術與傳統的機械電子產品相比，優勢明顯：

1.操作人員的人身安全得到保障，機械故障率降低

應用了機電一體化技術的農業機械設備通常具有電子監控、電子報警、機械故障自動診斷、出現意外時自動防護功等功能。在操作過程中，突發各種電力故障時，能根據具體情況自動采取防護機制，規避人身和機械安全風險，使操作人員人身安全得到有力保障。因為在生產工藝中廣泛采用電子元件，使其產品設備中傳統的傳動機構和易磨損部件大大減少，實現了機身各部位模塊化，從而使設備的靈敏度和可靠性得到極大提升，機械使用壽命得以延長，機械故障率得以降低。

2.工作效率和產能得以提高

應用了機電一體化技術的農業機械設備基本上都具有電子信息自動采集處理、系統自動控制等功能。這就使其控制機械作業、檢測電子信息的靈敏度、明確作業精度、規劃作業范圍等能力有了較大提高。通過機械本身的自控系統，可精準指揮機械的工作部完成預定的作業動作，這也使操作人員的主觀因素影響降到最低，實現最佳作業操作，繼而獲得最高工作效率。由于農機設備實現了作業的自動化，其產能也得以大幅提高。

3.操作性能得以改善

應用了機電一體化技術的農業機械設備由于采用了數字技術和程控技術，其操作部件得以減化，更符合人體學設計要求，作業操作變得更加便捷。其作業過程依據使用前預定的程序逐步由機械自身的自控系統指揮實現，可重復所有預設作業動作。更高級的設備還能通過預先存儲的作業對象數學模型和作業環境參數變化隨機處理，通過自控系統獲得最適合的工作程序，從而實現自動最佳作業。

4.設備功能多樣且適應性強

與傳統機電產品技術、功能單一不同，應用了機電一體化技術的農業機械設備功能強大，技術多樣，基本都具有系統自動控制、作業自動補償、電子信息自動校檢、設備自動調節、系統和操作員自動防護和控制終端人工智能化等多重功能，適應各種作業場合和工作領域，可按用戶需求隨時隨地進行調整。

5.設備便于安裝調試和維護

應用了機電一體化技術的農業機械設備在安裝調試時可通過改變系統控制程序來實現作業方式的轉變，以應對不同用戶的需求及作業現場參數的變化。這些程序由于可以用多種方式手動輸入到設備控制系統中，從而不必改變原設備的任何作業零部件；而具備信息存儲功能的設備，由于預先存儲了多種可供參考的預定作業程序，只需根據作業對象的不同而輸入不同的信息代碼，便可使設備按預設作業程序操作執行，完成作業。設備的電子信息自動校檢和電子監控功能可對作業過程中出現的故障采取自動糾錯措施，從而使作業正常進行。

三、國內外農機自動化領域應用機電一體化技術的實際情況

時至今日， 國外農業機械化技術已相當普及， 農業機械設計開始向提高作業速度、加大作業寬幅、加大農機功率、讓農機駕駛員操作時更加舒適的方向發展。機電一體化技術在農業機械上的應用也翻開了新的篇章： 一些著名農機廠商將信息數據自動采集控制、數據信息批量處理、GPS全球定位系統和激光掃描、信息遙感等現代尖端技術、裝備應用于農業機械上。如農用激光平地機就是利用激光調平傳感微機處理技術， 經一次地面平整作業， 即可成形， 且能達到寸水不露泥的精度。美國的約翰·迪爾公司所生產的水稻聯合收割機就安裝了專用的精密作業系統。該系統能提供產量或收獲量信息、濕度、待收獲作物總質量等讀數，能精確測量糧食升運器頂部的谷物流量及實時的產量數據， 能分別對分離裝置、滾筒轉速、割臺升降、割臺傾斜和停車制動安全等裝置進行快捷實時監測與控制。該機還裝備全球衛星定位系統和示差定位信號，可快速確定出機器所處位置。

由于眾所周知的原因，我國農機化發展狀況與國外相比有較大差距，遠不能適應現代農業的發展趨勢，國內農業機械自動化研究起步較晚，但隨著社會發展，機電一體化技術在農業機械生產領域的作用大放異彩。通過將微型計算機技術、電子微處理技術、電子傳感與檢測技術、電子信息處理技術有機整合，在傳統農業機械生產中進行廣泛應用，極大地提高了我國農機設備的性能。農業主管部門通過總結經濟發達地區的農機自動化經驗，吸取國外先進技術，因地制宜地發展出一系列適應我國農業生產特點的機電一體化控制技術，在拖拉機、施肥播種機、谷物干燥機等農業機械應用上均獲得了成功，此外還在提高已有農業機械及裝置的作業性能和操作性能上取得可喜進展：遼寧省本溪市農機推廣站將機電一體化技術應用在農業整地作業機械上，成功研制出1DY-1型多功能遙控整地機，它使用密碼編程式多路遙控組件，機電一體，人車分離，遠程控制機組的動作，在整地作業過程中實現離合、油門大小、變速、前進或后退、轉向及機具升降。是機電一體化技術在農業整地作業機械領域的成功應用。

四、當代農業工程技術發展趨勢及應對措施

當今世界已經進入了電子信息時代，電子信息技術和微型計算機技術的迅猛發展使得農業機械生產逐步向機械自動化方向前進。由于計算機智能化技術的逐步完善， 農業機械人工智能化將成為未來農業工程技術發展的重中之重。在不久的將來，農業機械化控制技術發展的過程中將陸續涌現出各種農業機器人和相應的智能化控制系統， 如何促進和實現農業機械控制自動化并進一步向農業機械人工智能化技術方向衍進？是所有中國農業工程技術人員所面臨的長遠課題和挑戰。廣大工程技術人員應該及時更新知識結構，緊跟現代信息科學技術發展趨勢，在農業機械設計生產過程中，正確處理好質量與成本、市場需求和技術可能性、長期發展和短期利益之間的矛盾關系，在滿足市場需要的前提下，使產品既具有足夠的競爭力，又符合當前實際情況和技術可實現性，以保證產品獲得最大的技術經濟效益和社會效益。

參考文獻

[1]《美國約翰.迪爾CTII型水稻聯合收割機》 農業機械 .

[2]《計算機在農機化管理中的應用》 清華大學出版社.

[3]《現代化農業自動化》 中國農機化 2001.

[4]《農業機械自動化的現狀與推進模式》中國農業大學學報 2000.

[5]《機電一體化技術》 中國農業大學出版社2001年11月第一版.

作者簡介：趙志強（1981年-），男，工程師，從事農機研究和農機推廣工作。

盧昕（1970年-），女，工程師，從事農機推廣工作。

林甦君（1964年-），男，工程師，從事農機推廣工作。