傳感器技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用研究

木合塔爾·米吉提，瑪依努爾·托呼提

（阿克蘇職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系，新疆 阿克蘇 843000）

傳感器技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用研究

木合塔爾·米吉提，瑪依努爾·托呼提

（阿克蘇職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系，新疆 阿克蘇 843000）

結(jié)合傳感器技術(shù)研究現(xiàn)狀，對(duì)其在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，并提出了傳感器技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的發(fā)展方向，希望給相關(guān)工作人員一些參考。

傳感器技術(shù)；農(nóng)業(yè)機(jī)械；應(yīng)用

農(nóng)業(yè)機(jī)械的發(fā)展方向是機(jī)電一體化、智能化，同時(shí)也代表著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的必然趨勢(shì)。傳感器是機(jī)電一體化系統(tǒng)中的重要部件，它就像一個(gè)人的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)身體每一部分發(fā)生的狀況，快速、精準(zhǔn)地獲取信息，傳遞給大腦，作出判斷，因此，傳感器是農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化程度鑒別的標(biāo)志。

如果農(nóng)業(yè)機(jī)械中缺少這些傳感器，那么控制系統(tǒng)獲取整個(gè)設(shè)備信息的精準(zhǔn)度將大打折扣，信息處理和設(shè)備檢測(cè)也就無(wú)從談起。對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備的升級(jí)改造離不開(kāi)傳感器，對(duì)現(xiàn)在自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)更離不開(kāi)傳感器，由此可見(jiàn)，傳感器在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械方面不僅應(yīng)用廣泛，還起著巨大的作用[1]。

1 傳感器研究現(xiàn)狀

傳感器是能感受被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置，利用生物效應(yīng)、物理效應(yīng)和化學(xué)效應(yīng)，把被測(cè)量的生物量、物理量和化學(xué)量轉(zhuǎn)換成電量，是信息獲取的重要手段，是信息技術(shù)的三大支柱之一。

傳感器的反應(yīng)速度非常快，對(duì)接觸、非接觸量都可以檢測(cè)，具有分辨力強(qiáng)、精度高、可靠性強(qiáng)等特點(diǎn)，在環(huán)境差的農(nóng)田作業(yè)中也能準(zhǔn)確獲取被測(cè)量信息。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展、人類探索領(lǐng)域的不斷拓展及信息技術(shù)的飛速發(fā)展，信息傳遞速度和精度成為當(dāng)前重要的研究課題，而傳感器技術(shù)的研究更是重中之重。

傳感器的工藝復(fù)雜，生產(chǎn)環(huán)節(jié)比較多，即使投入大量的人力、物力、財(cái)力，如果技術(shù)跟不上，依然無(wú)法達(dá)到技術(shù)要求。由于在傳感器的設(shè)計(jì)加工中存在非線性、蠕變、溫度、零點(diǎn)等性能補(bǔ)償及其誤差調(diào)整，而目前的補(bǔ)償技術(shù)難以達(dá)到這么高的質(zhì)量要求，使得生產(chǎn)成本居高不下，但是精度依然達(dá)不到要求。電子科技的飛速發(fā)展，使得PLC、單片機(jī)等快速發(fā)展，也使得傳感器的種類和功能發(fā)生著巨大的變化，軟硬件結(jié)合是目前的發(fā)展趨勢(shì)。利用軟硬件結(jié)合進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償修正技術(shù)，可以獲得高精度、高穩(wěn)定、高可靠性的采集數(shù)據(jù)，可以預(yù)見(jiàn)，傳感器技術(shù)在未來(lái)還會(huì)進(jìn)一步發(fā)展[2]。

2 傳感器技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用

2.1 傳感器在機(jī)械系統(tǒng)中的應(yīng)用

傳感器技術(shù)高低決定著機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化程度高低，是農(nóng)業(yè)機(jī)電一體化不可或缺的技術(shù)之一。一套完整的農(nóng)業(yè)自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備中，傳感器的作用是利用傳感器的采集傳遞技術(shù)及時(shí)準(zhǔn)確地獲取各項(xiàng)參數(shù)，然后傳遞給控制系統(tǒng)分析，再根據(jù)輸入的計(jì)算方式進(jìn)行計(jì)算，最后作出調(diào)整。如果傳感器技術(shù)水平低，就會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集不準(zhǔn)確、傳遞有誤差，影響控制系統(tǒng)判斷，無(wú)法有效完成工作。例如：我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械快速發(fā)展，設(shè)備已經(jīng)向大型化、自動(dòng)化方向發(fā)展，而這些大功率設(shè)備為了完成復(fù)雜的動(dòng)作，更加有效地工作，就會(huì)在不同的系統(tǒng)中安裝各種功能的傳感器[3]。

近年來(lái)，不僅僅是汽車、航天等高端領(lǐng)域傳感器技術(shù)突飛猛進(jìn)，在收割機(jī)、拖拉機(jī)、灌溉機(jī)等農(nóng)業(yè)機(jī)械方面?zhèn)鞲衅骷夹g(shù)也是飛速發(fā)展，而且傳感器技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展并不局限于某一個(gè)領(lǐng)域，它們是相互聯(lián)系的，簡(jiǎn)單改造就可以應(yīng)用在其他領(lǐng)域，這對(duì)整個(gè)行業(yè)發(fā)展是非常有利的。目前的農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備中傳感器大約有10～20個(gè)，主要分布在底盤控制系統(tǒng)、車身控制系統(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中，它們?cè)跍p少?gòu)U氣、降低油耗、檢測(cè)故障等方面起到至關(guān)重要的作用。由于農(nóng)業(yè)機(jī)械傳感器的工作環(huán)境較惡劣，所以其技術(shù)指標(biāo)要比一般傳感器高，以便在污泥、污水中正常工作，其中最關(guān)鍵指標(biāo)就是可靠性與精度，如果這兩項(xiàng)指標(biāo)不能滿足要求，那么傳感器帶來(lái)的誤差會(huì)影響到整個(gè)控制系統(tǒng)[4]。

2.2 數(shù)字傳感器定位在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用

在農(nóng)業(yè)機(jī)械中系統(tǒng)定位也具有重要作用，而高精度GPS定位系統(tǒng)昂貴復(fù)雜，不適合農(nóng)業(yè)機(jī)械；低精度GPS會(huì)便宜一些，但是又不能滿足實(shí)際需求，因此，數(shù)字傳感器在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用就順理成章。數(shù)字傳感器是將傳統(tǒng)的模式改造成有A/D轉(zhuǎn)換模塊的傳感器，輸出信號(hào)為數(shù)字。其原理是在利用數(shù)字補(bǔ)償物理模型和數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上，給出準(zhǔn)確、可靠的數(shù)字補(bǔ)償精度，利用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行誤差修正與補(bǔ)償。設(shè)備導(dǎo)航技術(shù)包括全球定位導(dǎo)航、電纜導(dǎo)航和超聲波導(dǎo)航，定位技術(shù)原理分為相對(duì)定位和絕對(duì)定位技術(shù)。在農(nóng)業(yè)作業(yè)中，通常農(nóng)作物行間距較小，對(duì)于大型農(nóng)機(jī)設(shè)備而言，在彎曲的路徑上作業(yè)需要較高的側(cè)向控制精確度，可以利用聲吶技術(shù)、激光技術(shù)進(jìn)行道路信息的獲取，在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行分析，控制車輛前行。充分將傳感器技術(shù)與數(shù)學(xué)模型相融合，以便機(jī)械設(shè)備在陌生環(huán)境下，根據(jù)路況信息自動(dòng)調(diào)整行駛。

3 傳感器技術(shù)在未來(lái)農(nóng)業(yè)機(jī)械中的發(fā)展方向

結(jié)合傳感器發(fā)展歷史和當(dāng)前發(fā)展現(xiàn)狀可以看出，傳感器技術(shù)的應(yīng)用范圍會(huì)越來(lái)越廣，特別是基于光電通信和生物學(xué)的新型傳感器技術(shù)的出現(xiàn)，勢(shì)必會(huì)推動(dòng)各個(gè)行業(yè)信息化、智能化的大發(fā)展。

（1）新技術(shù)帶動(dòng)新工藝、新材料的發(fā)展，新型傳感器也會(huì)隨著出現(xiàn)。

（2）傳感器應(yīng)用越來(lái)越廣，會(huì)更加多功能、更加集成、更加智能化。

（3）微型化發(fā)展。在各個(gè)零部件實(shí)現(xiàn)多功能交叉的前提下，元器件向著小型化發(fā)展，實(shí)現(xiàn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)化。

（4）高精度發(fā)展。傳感器的精度就是其存在的基礎(chǔ)，開(kāi)發(fā)更高精度、更高可靠性、反應(yīng)速度更快的傳感器，是未來(lái)傳感器發(fā)展的最主要方向。

（5）開(kāi)發(fā)無(wú)源傳感器是開(kāi)展大規(guī)模農(nóng)場(chǎng)作業(yè)和遠(yuǎn)距離長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)的必要條件[5]。

[1]殷長(zhǎng)城，崔淑玲.數(shù)字傳感器技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用進(jìn)展[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用,2012(11):6.

[2]孫玉文，沈明霞，陸明洲.無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用研究現(xiàn)狀與展望[J].浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2011(03)：639-644.

[3]李小昱，王為，雷廷武.多傳感器信息融合技術(shù)及在農(nóng)業(yè)工程中的應(yīng)用前景[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2003(03):10-13.

[4]王賢鋒.光電傳感器在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)技術(shù)與裝備, 2007(08):14-16.

[5]蔡鑌，袁超，頓文濤.無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用研究[J].江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2010(09):149-151.

1005-2690（2016）06-0125-02

：TP212.9；S220

：A

2016-04-23）

木合塔爾·米吉提（1968-），男，維吾爾族，新疆阿克蘇人，碩士，副教授，研究方向?yàn)闄C(jī)械化農(nóng)業(yè)作業(yè)。