機電一體化技術的發展及其在現代農業中的應用

甘肅省成縣陳院鎮農機站 楊宏軍

機電一體化技術的發展及其在現代農業中的應用

甘肅省成縣陳院鎮農機站 楊宏軍

隨著機電一體化技術的發展，許多生產和生活領域都將這項技術引用和改進。現代農業的發展也大量引入機電一體化技術來帶動現代農業機械、現代農業種植以及農產品銷售等方面的發展。本文從機電一體化技術的特點及在現代農業發展中起到的作用入手，結合現代農業發展的特點找到機電一體化技術在現代農業應用中存在的問題，并針對這些問題提出一些建議。同時，還對機電一體化技術在現代農業未來發展方面的應用進行了研究和分析。

現代農業；機械；降耗；智能

引言

如今，機電一體化技術廣泛應用于生產的各個領域，在我國現代化農業高速發展的今天，機電一體化技術應用起著更加重要的作用。國家在重視農業發展的同時，也在大力發展機電一體化技術在農業生產中推廣的現代化農業機械技術、農業種植技術、農業生產檢查技術等。

1 機電一體化技術的概念及特點

1.1 機電一體化技術及其組成要素

機電一體化是一門綜合了機械、電子、計算機等多項技術的新興學科。機電一體化技術的應用將過去分立發展的力、熱、光、電子等科學融為一體，共同為現代電子機械技術和電子技術服務。同時，計算機技術的快速發展也為機電一體化技術帶來了廣泛的、不可估量的發展前景。

一個完整的機電一體化系統由以下五個要素組成，包括：機械本體、動力與驅動部分、執行機構、傳感測試部分、控制及信息處理部分。構成機電一體化系統的五大組成要素其內部及相互之間都必須遵循結構耦合、運動傳遞、信息控制與能量轉換四大原則。

1.2 機電一體化技術的特點

1.2.1 操作過程精準

從機電一體化技術的機械本體和控制處理部分分析，由于運用機械技術、電子技術和計算機技術等，不但能嚴格執行操作者的命令，精準完成指令，更能在很大程度上使操作人員遠離危險的工作平臺，避免對操作人員造成人身傷害。

1.2.2 工作效率較高

從機電一體化技術的工作動力與驅動部分分析，依靠電力驅動設備，動力源穩定，保證了產能。同時，與人工操作相比，機電一體化技術的應用大大提高了工作效率，且節省人力，操作過程也相對簡單。

1.2.3 使用功能逐漸強大

從機電一體化技術最終能夠實現的操作性能和生產功能分析，隨著機械技術、計算機技術、傳感技術等科學技術的發展，機電一體化能夠完成和實現的功能也越來越強大。如：最開始的機電一體化技術僅能通過手控操作平臺完成部分形狀規則或生產區域情況簡單的生產，且很多極端環境下機械是無法進入工作區域正常工作的，而隨著微電子技術、遠程傳感技術等先進科技的發展，機電一體化技術能夠實現的功能被逐漸開發和完善。同時，各類新型材料的出現也使得機械本體等部分能夠適應于更極端的工作條件，拓寬了人類的工作領域。

1.2.4 人工智能便于操作

人工智能是機電一體化最為顯著的技術特征。許多機械設備龐大、復雜的部件逐漸被智能芯片、微型處理器和微型傳感器等取代，即用智能控制系統取代機械本體傳統的“大腦”。

1.2.5 機械維護與調試簡單化

采用機電一體化技術的各類設備，可以根據實際工作需要對其操作系統進行調試和改變，使其控制程序便于實際工作的使用和調節。機電一體化技術的預設和存儲系統還能記錄大量的參數，每次相應的操作可以通過直接選定參數完成，這不但降低了機械操作人員對新設備的控制難度，還有效減少了因操作失誤造成的損失。

2 機電一體化技術應用于現代農業中的意義

2.1 機電一體化技術的應用能有效提高農業生產效率

機電一體化技術在提高生產效率上有著非常顯著的作用，因此，將機電一體化技術應用于現代農業生產中，首先出現的成果就是大大加快了農業生產的速度。在農業機械設備上采用機電一體化技術，不但能夠節省勞動力，還能提高工作效率。過去玉米等糧食作物靠人工收割、分離，而采用現代化農機設備，不但能一次性完成糧食的收割、分離，還能直接將秸稈等粉碎成飼料或直接還田。

2.2 機電一體化技術的應用可降低農業生產損耗

機電一體化技術在降低農業生產損耗方面成效顯著。過去傳統的農業機械由于生產效率低，工作范圍和工作區域有限，造成農業機械在使用過程中有著較大的損耗和資源的浪費。將機電一體化技術應用于現代農業中，能提高現代農業機械工作效率，節約大量勞動力，以實現提高現代農業能源的損耗和成本的降低。

2.3 農業生產的發展促進機電一體化技術的發展

作為農業大國，我國農業發展備受關注。機電一體化技術應用于農業機械現代化不但能提高生產效率，還降低了農業生產損耗。現代化農業是我國農業的必然發展趨勢，國家對現代化農業的發展十分重視。因此，現代化農業生產的發展需要機電一體化技術，機電一體化技術也能借助農業發展的動力促進自身的發展。

2.4 機電一體化技術應用于現代化農業的標志

現代農業發展的最顯著標志就是采用了現代科學技術，而現代農業采用的現代科學技術主要集中在現代生物技術、科學管理技術和現代農業機械方面。如甘肅省定西市作為全國最大的馬鈴薯種植、生產和加工基地，機電一體化技術應用于現代農業不但改變了傳統的種植方式、田間管理方式和收獲方式，還將馬鈴薯的加工帶入了現代機械加工的新時代。多種馬鈴薯產品的誕生提高了農作物的附加值，不但給農民帶來了更大的收益，也通過農產品加工工廠的建立為更多的人提供了崗位。因此，機電一體化技術不但開創了現代農業發展的新時代，更成了現代農業發展水平的重要標志之一。

3 機電一體化技術在現代農業中的應用

3.1 機電一體化技術在我國農業應用上存在的問題

3.1.1 現代農業技術普及率低影響機電一體化技術的發展

如今，美國等農業現代化程度高、人口少的國家，農業機械現代化基本實現全面普及，不但節約了生產成本，同時也緩解了勞動力缺乏的壓力。而我國農業現代化程度雖有很大提高，但要實現農業生產全面現代化還有很長一段路要走。在東北平原地區，由于其耕種面積較大，適于農業機械化推廣，因此，部分地區現代化機械程度已達到90%以上。但對于耕地面積小，人口密集的西南地區，因受諸多條件的限制，現代農業機械很少使用，仍處于傳統耕種狀態。這樣的情況就大大限制了機電一體化技術的應用。

3.1.2 機電一體化技術水平有待提高

我國的現代科技起步較晚，且在農業機械、農業科技等方面落后于發達國家，但機電一體化技術的出現讓我國現代化農業技術有了質的飛躍。但目前機電一體化技術的研究還主要集中在提高工作效率、拓寬機械工作領域等方面，而國外的機電一體化技術已經朝著自動采集控制、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、裝備應用方面發展。因此，我國的機電一體化技術還有待進一步改進和完善。

3.2 提高機電一體化技術在現代農業中應用的措施

為突破現代農業生產中機械使用的條件限制，機電一體化技術可朝著以下幾方面發展：首先，通過機電一體化技術的不斷改進和完善，讓農業機械適應更廣泛的工作環境，擁有更多的工作方式，掃清農業機械化發展道路上的使用環境限制等諸多屏障；另外，發展更為智能化、自動化以及便于操作的核心技術，不但讓農業機械提高農業生產效率，更讓農業機械工作安全性提高，操作舒適度提高。還有，提高技術水平，降低產品成本，有助于現代農業機械化的普及。機電一體化技術應用于農業機械只有降低成本才能讓現代農業機械得到推廣，才能更有效地帶動機電一體化技術的提高，增加農民的經濟效益。

3.3 機電一體化技術在現代農業中的應用

3.3.1 農業機械設計方面

現代農業機械的設計不再采用傳統技術生產零件，而是采用CAD等計算機輔助設計技術對現代化農業機械進行設計。這樣的設計技術不但精度高、易于修改，還能通過各類數學模型將設計的農機進行三維圖形等效果的展示，便于技術人員對其性能和使用功能進行改進。

3.3.2 虛擬技術方面

虛擬技術是一項綜合性技術，它集合了傳感、數據處理、圖形圖像處理、聲像處理等多項技術。而虛擬技術應用于現代農業，不但能對農業生產環境進行動態模擬演示，還能建立農業機械的動態建模等。這項技術不但有利于農業管理人員對農田生產管理有直觀認識，還能通過虛擬技術聲情并茂的展示進一步提高農業機械操作人員的培訓效果。

3.3.3 電子信息技術方面

現代農業中電子技術主要集中在對農業機械工作過程的控制和操作，農業生產中的農藥、化肥使用等方面的監測和田間科學管理以及農產品銷售等諸多方面。電子信息技術的應用給農業生產帶來了高效、節能、環保發展的新氣象。另外，電子信息技術的應用讓農民不必蹲守在田間，讓農業生產工作人員的工作環境得到改善。還有，電子監視儀表也在代替人工讀取儀表，再次節省了勞動力。

3.4 機電一體化在未來對現代化農業的發展影響

3.4.1 光學技術的引進推動現代化農業發展

隨著科學技術的發展，光學技術在生產生活領域的應用也越來越廣泛深入。將光學技術研究成果與機電一體化技術結合，不但能促進農業機械傳感技術的推廣和發展，還是動力發展的一個主要趨勢。通過將光學技術引入機電一體化技術當中，可有效地增強和改進機電一體化系統中的傳感系統等，還能使農業機械的生產精度更高。

3.4.2 集成電路為電子技術引入現代農業發展

微型機電一體化技術的發展能夠在很大程度上減少農業機械對工作區域和工作環境的要求。如過去傳統農業機械體積較大，且精度不高，造成只有較大面積的耕地或場地才能使用機械。但隨著微機電一體化技術的出現，現代農業機械的體積將不斷減小，自身消耗燃料也會減少，有效地降低了農業生產成本。

4 結論

目前，我國的現代化農業仍處于發展初級階段，機電一體化技術在現代農業生產中的應用還有很多值得改進和開發的空間，因此，從機電一體化技術的自動化、智能化、綠色環保化等方面進行改進，不斷提高我國現代化農業的機電一體化水平，才能實現我國現代化農業水平的整體提高。

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[4]劉學峰.機電一體化技術在農業機械中的應用舉例[J].農業與技術,2013(5)：8.

楊宏軍，男，1975年出生，大專，助理工程師，研究方向：機電一體化。