農(nóng)業(yè)電氣自動(dòng)化中智能控制儀表系統(tǒng)的應(yīng)用

摘 要：文章基于對(duì)智能控制儀表系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)概述，進(jìn)而對(duì)其在農(nóng)業(yè)電氣自動(dòng)化管理中的應(yīng)用進(jìn)行了深入分析與探究。先是對(duì)智能化儀表系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析以加強(qiáng)了解智能控制儀表系統(tǒng)，以便對(duì)后續(xù)的分析做好基礎(chǔ)；接著是對(duì)智能控制儀表系統(tǒng)的功能及其特點(diǎn)進(jìn)行分析，包括自測(cè)功能、自動(dòng)化功能、數(shù)據(jù)處理功能、可操控能力以及人機(jī)對(duì)話功能等的詳細(xì)分析。最后在充分考慮與結(jié)合智能控制儀表系統(tǒng)功能、特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，分析了其在農(nóng)業(yè)自動(dòng)化中的應(yīng)用及應(yīng)用的控制措施，如對(duì)影響智能儀表系統(tǒng)不同因素進(jìn)行有效控制；完善智能儀表智能化系統(tǒng)等方式。進(jìn)而使儀表設(shè)備檢測(cè)能力、數(shù)據(jù)信息處理能力等功能的到充分發(fā)揮，為實(shí)現(xiàn)我國(guó)農(nóng)業(yè)自動(dòng)化可持續(xù)發(fā)展提供有效保障。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)；電氣自動(dòng)化；智能控制儀表系統(tǒng)；應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.14.141

近年來，我國(guó)各領(lǐng)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平在科學(xué)技術(shù)的不斷提升的促進(jìn)下得到了較大幅度的提升，尤其是農(nóng)業(yè)行業(yè)呈現(xiàn)出了較為迅猛的發(fā)展趨勢(shì)，其自動(dòng)化生產(chǎn)水平更是得到了前所未有的發(fā)展。對(duì)于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域而言，隨著加強(qiáng)對(duì)先進(jìn)科學(xué)技術(shù)，如計(jì)算機(jī)技術(shù)、智能化控制技術(shù)等的不斷應(yīng)用，使農(nóng)業(yè)自動(dòng)化發(fā)展獲得極為關(guān)鍵的發(fā)展推動(dòng)力。為了更好地滿足農(nóng)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展，不同科學(xué)技術(shù)的強(qiáng)化應(yīng)用誕生了智能控制儀表系統(tǒng)并在農(nóng)業(yè)自動(dòng)化中的得到了大力應(yīng)用于推廣，促進(jìn)了農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展。現(xiàn)階段，如調(diào)節(jié)器、自動(dòng)流量計(jì)、測(cè)溫儀等各種各樣的智能測(cè)量?jī)x表，已被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化控制過程，而且由這些智能儀表以及相關(guān)集成系統(tǒng)構(gòu)成的智能控制儀表系統(tǒng)為我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化發(fā)展水平的提升做出了極為突出的貢獻(xiàn)，在實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物增產(chǎn)增收的同時(shí)，還有效提高了其質(zhì)量。

1 智能化儀表系統(tǒng)工作原理簡(jiǎn)析

無論是哪一個(gè)行業(yè)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)對(duì)智能儀表系統(tǒng)的有效運(yùn)用，其重要前提是必須充分熟悉智能儀表系統(tǒng)的構(gòu)成及其工作原理。傳感器，是智能儀表系統(tǒng)組成中必不可少的元器件，其作用是實(shí)現(xiàn)將獲取到的信息數(shù)據(jù)，通過傳感器的轉(zhuǎn)變功能變?yōu)殡娮有盘?hào)，再將干擾信號(hào)通過對(duì)濾波作用的應(yīng)用進(jìn)行消除，將有效的電子信號(hào)傳送到多路模擬器的開關(guān)內(nèi)，單片機(jī)接收到相關(guān)信號(hào)后對(duì)模擬器開關(guān)進(jìn)行相關(guān)的控制操作，把處理后的電信號(hào)傳送到程控放大系統(tǒng)中對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大、清晰化處理，電子信號(hào)景觀A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)化處理形成相應(yīng)的脈沖信號(hào)，回傳到單片機(jī)。單片機(jī)一脈沖信號(hào)的信息，結(jié)合預(yù)先的參數(shù)設(shè)置對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算、處理、打印、顯示。同時(shí)單片機(jī)通過與可擦除存貯器以及內(nèi)速存儲(chǔ)器內(nèi)的參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算，經(jīng)過結(jié)果對(duì)比，根據(jù)控制與運(yùn)算規(guī)則對(duì)照對(duì)比的結(jié)果對(duì)相應(yīng)的控制信號(hào)進(jìn)行輸出，進(jìn)而完成對(duì)自動(dòng)化控制的整個(gè)過程。

2 智能控制儀表系統(tǒng)的功能及其特點(diǎn)分析

2.1 自測(cè)功能

在智能儀表系統(tǒng)運(yùn)行過程中，能夠自動(dòng)完成對(duì)歸零、校準(zhǔn)等狀態(tài)的自我調(diào)節(jié)操作，更關(guān)鍵的是可以實(shí)現(xiàn)對(duì)故障位置自動(dòng)定位與自我檢查，簡(jiǎn)單的程序問題還可以自動(dòng)修復(fù)，其他故障則可以通過人機(jī)交互界面以相對(duì)應(yīng)信號(hào)的形式告知工作人員相關(guān)故障類型、部位等的信息，不但給故障的維修創(chuàng)造了更為方便的條件，更是大大節(jié)約了維護(hù)修理的時(shí)間，保障農(nóng)業(yè)自動(dòng)化管理的效率。

2.2 自動(dòng)化操作功能

自動(dòng)化、便捷化以及擬人化，是今后智能控制儀表系統(tǒng)的必然發(fā)展趨勢(shì)，充分迎合可農(nóng)業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)與管理的發(fā)展要求，可以預(yù)見智能儀表系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域必將得到良好的應(yīng)用，從土地中釋放更多勞動(dòng)力，提高的資源的利用效率與生產(chǎn)效率。農(nóng)業(yè)自動(dòng)化是當(dāng)前現(xiàn)代化發(fā)展水平的重要性標(biāo)志，因此我國(guó)農(nóng)業(yè)行業(yè)中，智能儀表系統(tǒng)的有效應(yīng)用成為了其走向現(xiàn)代化發(fā)展的重要體現(xiàn)，智能儀表系統(tǒng)對(duì)于各個(gè)測(cè)量環(huán)節(jié)工作的操作，都是通過微控制器的自動(dòng)化操作完成，大大增強(qiáng)了農(nóng)業(yè)自動(dòng)化水平。

2.3 數(shù)據(jù)處理功能

由于大部分的智能儀表系統(tǒng)主要依靠單片機(jī)與微控制器進(jìn)行自動(dòng)化控制，能夠?qū)Τ霈F(xiàn)的簡(jiǎn)單問題進(jìn)行自我調(diào)整、處理，而若是出現(xiàn)硬件系統(tǒng)無法處理的問題，此時(shí)則可通過隨軟件邏輯的應(yīng)用來對(duì)這些問題進(jìn)行處理。比如，數(shù)字萬用表通常只能用于對(duì)電流、電壓的測(cè)量，而無法實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的處理，而基于智能儀表系統(tǒng)功能，在其內(nèi)運(yùn)行的數(shù)字萬能表不但能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電壓、電流的測(cè)量，而且可以進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、平均值計(jì)算等測(cè)量的數(shù)據(jù)處理。通過自動(dòng)生成測(cè)量數(shù)據(jù)及其計(jì)算數(shù)據(jù)，確保了測(cè)量的較高準(zhǔn)確性。

2.4 可操控能力

一般來說，智能儀表的通信接口是市場(chǎng)上流行的、規(guī)范化的，能夠順利地與PC機(jī)以及其他設(shè)備進(jìn)行連接，為確保測(cè)量系統(tǒng)完整性，提升智能儀表系統(tǒng)功能提供有效條件，增強(qiáng)了智能儀表系統(tǒng)的可操控性，更好地完成農(nóng)業(yè)自動(dòng)化的控制管理工作。

2.5 人機(jī)對(duì)話功能

智能儀表系統(tǒng)的人機(jī)對(duì)話功能極大地方便可工作人員對(duì)農(nóng)業(yè)自動(dòng)化的管理。通過交互界面，經(jīng)過對(duì)輸入數(shù)據(jù)的處理進(jìn)行顯示，供工作人員操作決策使用，信息查找、顯示準(zhǔn)確、快速。人機(jī)交互界面可以采取鍵盤操縱或者觸屏操作，較之傳統(tǒng)的管理模式顯然更加的便捷、直觀，工作人員輸入指令，系統(tǒng)自動(dòng)開始識(shí)別、執(zhí)行，快速反饋處理結(jié)果并顯示在交互界面上，使工作人員可以快速地掌握想要的信息，提高自動(dòng)化管理的靈活性與效率。

3 農(nóng)業(yè)電氣自動(dòng)化中智能控制儀表系統(tǒng)應(yīng)用

對(duì)于智能控制儀表系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)自動(dòng)化中的應(yīng)用，我國(guó)應(yīng)基于對(duì)其應(yīng)用目標(biāo)與發(fā)展方面，制定一套完善的、可執(zhí)行性較強(qiáng)的應(yīng)用方案，以保障智能控制儀表系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用效率。現(xiàn)階段，我國(guó)也正致力于新技術(shù)、新產(chǎn)品的研究、開發(fā)使智能控制儀表系統(tǒng)功能更加完善、強(qiáng)大。其中較具代表性的為TFW-VIII智能化監(jiān)測(cè)儀表設(shè)備的投入使用，大大提升了智能控制儀表系統(tǒng)性能，為我國(guó)農(nóng)業(yè)自動(dòng)化發(fā)展提供更加可靠、詳實(shí)的數(shù)據(jù)信息，尤其是在度土壤的分析方面，其功能得到了較大程度的完善，能夠?qū)ν寥乐械幕瘜W(xué)成分與PH值進(jìn)行準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)。為了是智能控制儀表系統(tǒng)的應(yīng)用性能得帶進(jìn)一步有效提升，強(qiáng)化其在農(nóng)業(yè)電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用價(jià)值，還應(yīng)充分做好以下工作：

3.1 對(duì)智能儀表智能化系統(tǒng)進(jìn)行有效完善

在對(duì)智能控制儀表系統(tǒng)的應(yīng)用過程中，應(yīng)注意采用科學(xué)、合理的方法對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，以增強(qiáng)系統(tǒng)的性能與自我判斷、反饋能力。在農(nóng)業(yè)自動(dòng)化管理過程中也應(yīng)選擇合適的智能控制儀表系統(tǒng)，確保能夠在進(jìn)行不同數(shù)據(jù)有效處理的同時(shí)不會(huì)出現(xiàn)較高的測(cè)量失誤。在進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化過程中應(yīng)尤其注意提高應(yīng)用性能與降低能耗為注意標(biāo)準(zhǔn)，如對(duì)相同電壓下在確保智能控制儀表系統(tǒng)正常運(yùn)行情況下，降低電能消耗，延長(zhǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用性。為此，我們可以從下面幾個(gè)方面著手：

第一，從智能控制儀表系統(tǒng)功耗與供電電壓間關(guān)系考慮研究來看，它們二者構(gòu)成正比例關(guān)系，即當(dāng)供電電壓升高時(shí)智能控制儀表系統(tǒng)功耗同樣會(huì)增加。所以在這種情況下，為促使智能控制儀表系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)電氣自動(dòng)化中更好的應(yīng)用效果我們?cè)谄鋯纹C(jī)系統(tǒng)供電上應(yīng)采取低電壓，如此一來不但有助于降低系統(tǒng)功耗，并且對(duì)于提升電池供電有效性以及延長(zhǎng)其使用壽命也都大有幫助；第二，從實(shí)際情況來看，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用電中當(dāng)處于峰頂時(shí)價(jià)格較高，而低谷是則相應(yīng)下調(diào)，所以為了降低成本我們?cè)谵r(nóng)業(yè)電氣自動(dòng)化中應(yīng)用智能控制儀表系統(tǒng)上應(yīng)當(dāng)采取分區(qū)分時(shí)供電方式，從而讓其盡可能在低谷時(shí)用電；第三，在智能儀表控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中我們可以考慮選擇CMOS集成電路，這并不僅僅是因?yàn)槠涔妮^低，同時(shí)還具有較強(qiáng)的抗干擾性能，該特點(diǎn)有助于保證智能控制儀表系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)電氣自動(dòng)化中應(yīng)用實(shí)現(xiàn)良好的穩(wěn)定性。此外，智能儀表控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中選擇CMOS集成電路時(shí)可以憑借著后者較大的工作溫度限值而讓系統(tǒng)有更廣的應(yīng)用范圍。最后，智能儀表控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用CMOS集成電路時(shí)務(wù)必要確保輸入端不能出現(xiàn)懸空情況。這是因?yàn)橐坏┏霈F(xiàn)CMOS輸入端懸空的話容易導(dǎo)致輸入電平波動(dòng)，并引發(fā)電路不穩(wěn)情況產(chǎn)生，最終導(dǎo)致農(nóng)業(yè)電氣自動(dòng)化中智能儀器控制系統(tǒng)功耗上升以及工作穩(wěn)定性下降；第四，為了降低農(nóng)業(yè)電氣自動(dòng)化中智能儀表控制系統(tǒng)能耗，我們還可以針對(duì)其單片機(jī)采取掉電模式，這樣一來除了改模式下機(jī)器處于工作狀態(tài)以外，系統(tǒng)別的設(shè)備則會(huì)于休眠，如此一來也有助于實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

3.2 對(duì)影響智能儀表系統(tǒng)的不同干擾因素進(jìn)行有效控制

基于對(duì)智能儀表系統(tǒng)的深入研究得出，智能控制儀表系統(tǒng)在運(yùn)行過程中會(huì)受到不同干擾因素影響，具體來說主要有兩個(gè)方面：一是智能儀表控制系統(tǒng)內(nèi)外共模與差模干擾，這統(tǒng)稱為電氣干擾；二是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、采用的元器件、安裝質(zhì)量以及設(shè)備處于何種環(huán)境條件等。這兩方面干擾因素不僅會(huì)造成農(nóng)業(yè)電氣自動(dòng)化中智能儀表控制系統(tǒng)運(yùn)行可靠性以及安全性大大降低，并且還會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)反饋的數(shù)據(jù)信息無效。為了避免或盡可能的降低干擾，工作人員必須做到對(duì)影響智能儀表系統(tǒng)正常運(yùn)行的不同干擾因素進(jìn)行有效地控制，對(duì)于智能控制儀表的選擇方面除了要確保能夠滿足實(shí)際要求之外，還應(yīng)要求智能控制儀表系統(tǒng)在受到外界不同因素影響時(shí)，系統(tǒng)可以進(jìn)行自動(dòng)安全防護(hù)與調(diào)整。若是由于系統(tǒng)受到外界因素的干擾而導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)偏差，應(yīng)基于對(duì)故障原因的準(zhǔn)確分析，通過對(duì)誤差的計(jì)算對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，保障智能控制儀表系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量。除此之外，為了更有效地降低智能儀表控制系統(tǒng)所受到的干擾，我們還需要給系統(tǒng)中包括供電、通道等部分設(shè)計(jì)一定的抗干擾措施，同時(shí)對(duì)外部噪聲源、電路板進(jìn)行控制，如此一來將有助于確保智能儀表控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)較高的工作穩(wěn)定性，從而促使其在農(nóng)業(yè)電氣自動(dòng)化中有效地應(yīng)用。

4 結(jié)束語

綜上可知，智能控制儀表系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)電氣自動(dòng)化中的有效應(yīng)用，迎合了農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的需求，同時(shí)日益進(jìn)步的科學(xué)技術(shù)水平使得智能控制儀表系統(tǒng)性能也在不斷提升，儀表的可靠、穩(wěn)定性能也在不斷增強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了多功能、高精度的檢測(cè)效果。然而，值得注意的是，隨著農(nóng)業(yè)自動(dòng)化發(fā)展要求越來越高，智能控制儀表系統(tǒng)的應(yīng)用性能也應(yīng)同步提升，為此則需要對(duì)智能儀表進(jìn)行創(chuàng)新、改造，以提升儀表的應(yīng)用質(zhì)量與穩(wěn)定性能，更好地促進(jìn)我國(guó)農(nóng)業(yè)的自動(dòng)化發(fā)展。有鑒于此，上文在充分結(jié)合筆者對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)研究以及自己多年工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)情況下，就農(nóng)業(yè)電氣自動(dòng)化中智能儀表控制系統(tǒng)的應(yīng)用提出了幾點(diǎn)看法，以供廣大同行參考。

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作者簡(jiǎn)介：趙彥鴻（1971-），男，廣西橫縣人，學(xué)士，高級(jí)講師，研究方向：農(nóng)業(yè)機(jī)電應(yīng)用。