傳感器技術在農業機械中的應用研究

木合塔爾·米吉提，瑪依努爾·托呼提

（阿克蘇職業技術學院機電工程系，新疆 阿克蘇 843000）

傳感器技術在農業機械中的應用研究

木合塔爾·米吉提，瑪依努爾·托呼提

（阿克蘇職業技術學院機電工程系，新疆 阿克蘇 843000）

結合傳感器技術研究現狀，對其在農業機械中的應用進行了研究，并提出了傳感器技術在農業機械中的發展方向，希望給相關工作人員一些參考。

傳感器技術；農業機械；應用

農業機械的發展方向是機電一體化、智能化，同時也代表著農業現代化發展的必然趨勢。傳感器是機電一體化系統中的重要部件，它就像一個人的神經網絡，實時監測身體每一部分發生的狀況，快速、精準地獲取信息，傳遞給大腦，作出判斷，因此，傳感器是農業機械自動化程度鑒別的標志。

如果農業機械中缺少這些傳感器，那么控制系統獲取整個設備信息的精準度將大打折扣，信息處理和設備檢測也就無從談起。對傳統機械設備的升級改造離不開傳感器，對現在自動化機械設備的設計更離不開傳感器，由此可見，傳感器在現代農業機械方面不僅應用廣泛，還起著巨大的作用[1]。

1 傳感器研究現狀

傳感器是能感受被測量并按照一定的規律轉換成可用輸出信號的器件或裝置，利用生物效應、物理效應和化學效應，把被測量的生物量、物理量和化學量轉換成電量，是信息獲取的重要手段，是信息技術的三大支柱之一。

傳感器的反應速度非常快，對接觸、非接觸量都可以檢測，具有分辨力強、精度高、可靠性強等特點，在環境差的農田作業中也能準確獲取被測量信息。隨著現代科技的發展、人類探索領域的不斷拓展及信息技術的飛速發展，信息傳遞速度和精度成為當前重要的研究課題，而傳感器技術的研究更是重中之重。

傳感器的工藝復雜，生產環節比較多，即使投入大量的人力、物力、財力，如果技術跟不上，依然無法達到技術要求。由于在傳感器的設計加工中存在非線性、蠕變、溫度、零點等性能補償及其誤差調整，而目前的補償技術難以達到這么高的質量要求，使得生產成本居高不下，但是精度依然達不到要求。電子科技的飛速發展，使得PLC、單片機等快速發展，也使得傳感器的種類和功能發生著巨大的變化，軟硬件結合是目前的發展趨勢。利用軟硬件結合進行自動補償修正技術，可以獲得高精度、高穩定、高可靠性的采集數據，可以預見，傳感器技術在未來還會進一步發展[2]。

2 傳感器技術在農業機械中的應用

2.1 傳感器在機械系統中的應用

傳感器技術高低決定著機械設備的自動化程度高低，是農業機電一體化不可或缺的技術之一。一套完整的農業自動化機械設備中，傳感器的作用是利用傳感器的采集傳遞技術及時準確地獲取各項參數，然后傳遞給控制系統分析，再根據輸入的計算方式進行計算，最后作出調整。如果傳感器技術水平低，就會導致數據采集不準確、傳遞有誤差，影響控制系統判斷，無法有效完成工作。例如：我國農業機械快速發展，設備已經向大型化、自動化方向發展，而這些大功率設備為了完成復雜的動作，更加有效地工作，就會在不同的系統中安裝各種功能的傳感器[3]。

近年來，不僅僅是汽車、航天等高端領域傳感器技術突飛猛進，在收割機、拖拉機、灌溉機等農業機械方面傳感器技術也是飛速發展，而且傳感器技術的創新發展并不局限于某一個領域，它們是相互聯系的，簡單改造就可以應用在其他領域，這對整個行業發展是非常有利的。目前的農業機械設備中傳感器大約有10～20個，主要分布在底盤控制系統、車身控制系統和發動機控制系統中，它們在減少廢氣、降低油耗、檢測故障等方面起到至關重要的作用。由于農業機械傳感器的工作環境較惡劣，所以其技術指標要比一般傳感器高，以便在污泥、污水中正常工作，其中最關鍵指標就是可靠性與精度，如果這兩項指標不能滿足要求，那么傳感器帶來的誤差會影響到整個控制系統[4]。

2.2 數字傳感器定位在農業機械中的應用

在農業機械中系統定位也具有重要作用，而高精度GPS定位系統昂貴復雜，不適合農業機械；低精度GPS會便宜一些，但是又不能滿足實際需求，因此，數字傳感器在農業機械中的應用就順理成章。數字傳感器是將傳統的模式改造成有A/D轉換模塊的傳感器，輸出信號為數字。其原理是在利用數字補償物理模型和數學模型基礎上，給出準確、可靠的數字補償精度，利用計算機軟件進行誤差修正與補償。設備導航技術包括全球定位導航、電纜導航和超聲波導航，定位技術原理分為相對定位和絕對定位技術。在農業作業中，通常農作物行間距較小，對于大型農機設備而言，在彎曲的路徑上作業需要較高的側向控制精確度，可以利用聲吶技術、激光技術進行道路信息的獲取，在計算機中進行分析，控制車輛前行。充分將傳感器技術與數學模型相融合，以便機械設備在陌生環境下，根據路況信息自動調整行駛。

3 傳感器技術在未來農業機械中的發展方向

結合傳感器發展歷史和當前發展現狀可以看出，傳感器技術的應用范圍會越來越廣，特別是基于光電通信和生物學的新型傳感器技術的出現，勢必會推動各個行業信息化、智能化的大發展。

（1）新技術帶動新工藝、新材料的發展，新型傳感器也會隨著出現。

（2）傳感器應用越來越廣，會更加多功能、更加集成、更加智能化。

（3）微型化發展。在各個零部件實現多功能交叉的前提下，元器件向著小型化發展，實現無線網絡化。

（4）高精度發展。傳感器的精度就是其存在的基礎，開發更高精度、更高可靠性、反應速度更快的傳感器，是未來傳感器發展的最主要方向。

（5）開發無源傳感器是開展大規模農場作業和遠距離長時間作業的必要條件[5]。

[1]殷長城，崔淑玲.數字傳感器技術在農業機械中的應用進展[J].數字技術與應用,2012(11):6.

[2]孫玉文，沈明霞，陸明洲.無線傳感器網絡在農業中的應用研究現狀與展望[J].浙江農業學報,2011(03)：639-644.

[3]李小昱，王為，雷廷武.多傳感器信息融合技術及在農業工程中的應用前景[J].農業工程學報,2003(03):10-13.

[4]王賢鋒.光電傳感器在農業機械中的應用[J].農業技術與裝備, 2007(08):14-16.

[5]蔡鑌，袁超，頓文濤.無線傳感器網絡在農業生產中的應用研究[J].江西農業學報,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，研究方向為機械化農業作業。