農業電氣智能控制儀表體系發展及運用研究

董潔

摘要：如今，農業發生了巨大改變，變得更加智能化、現代化、自動化、信息化，取代了依靠人力進行生產的傳統工作方式，促進了我國經濟發展，提高了人民生活質量。尤其是在農業電氣中使用智能控制儀表，很大程度上提高了農業的發展水平。智能控制儀表能夠對農業中的土壤、水質、空氣、天氣等進行實時檢測，還能夠對相關的數據信息進行提取、存儲、分析，使得農作物能夠科學進行施肥、澆水等操作，提高農作物的生長速度、安全性和質量，促使農業向更高水平發展。所以文章將主要對農業電氣智能控制儀表進行分析，首先對智能控制儀表進行分析，對其進行簡介，分析其工作原理和特點。然后再對農業電氣智能控制儀表的發展進行分析，最后對智能控制儀表在農業中運用進行分析?？傊?，為了促進我國農業發展，需要不斷對智能控制儀表進行優化設計，與其他科學技術結合使用，然后提高其在農業中的應用效果。

關鍵詞：農業電氣;智能控制儀表;發展;運用

中圖分類號：S24;TM76

文獻標識碼：A

文章編號：1001-5922（2020）12-0181-05

由于我國的科學技術發展迅速，使得各行各業的經濟發生了迅猛增長，其中比較突出的就是農業發展，因為傳統的農業完全依靠人力，效率非常低，如今在農業中應用計算機技術和微電子技術等，從而很大程度上提高了生產了效率，而且還可以解放勞動生產力[1-2]。在引入這些技術的同時，還會結合我國農業發展情況，不斷發現問題，然后對儀表結構進行改造，使之更加適合我國農業的發展應用。并且在對儀表進行改造時，也可以用到相關的科學技術和儀器檢測技術，然后制作一種智能化儀表[3-4]。這種儀表的功能更加強大可靠，能夠彌補傳統儀表的缺陷。而且使用相關的科學技術能夠對儀表的電路進行簡化，增強其安全性、精度性和穩定性，還可以實現功能多樣化。這種新型智能化儀表不僅具有控制能力，而且還可以對數據進行自動檢測和處理。所以將這種智能控制儀表應用到農業電氣中將有助于農業的發展，所以文章將對其發展和運用進行研究。

1 智能控制儀表分析

1.1 智能控制儀表簡介

在智能控制儀表中最重要的兩個部分就是單片機和傳感器，并且這兩個部分也是智能控制儀表的主要構造，在儀表中分擔著重要作用[5]。智能控制儀表中傳感器負責的任務就是采集數據信息，此時的數據信息并不能被使用，需要對其進行轉化，于是使用分析軟件將其轉化為電信號，以便能夠對這些數據信息進行利用[6]。智能控制儀表中的單片機負責的任務就是對這些轉化后的電信號進行分析處理，然后將其形成控制信號。廣泛使用的分布式測控系統其中就是通過使用智能控制儀表組建而成，在電氣、石油、化工等行業中發揮重要作用。

在運行過程中，分布式測控系統使用PC機進行管理，然后單片機會收集測量數據，從而實現單片機和PC機的融合。隨著需求和科技的發展，智能控制儀表在應用過程中不斷被優化，所以如今的儀表具有更好的性能。而且智能控制儀表的類型也更加的豐富，在市場上已經有不同種的儀表出現。所以在選擇智能控制儀表時不能盲目選擇，需要有針對性的選擇適合農業部門生產和運行的智能控制儀表，才有助于更好的發揮其作用，促進我國農業發展。

1.2 智能控制儀表工作原理

在農業電氣中為了能夠充分發揮智能控制儀表的功能，需要能夠對其工作原理進行熟練了解。所以智能控制儀表的工作原理如下所示：作為重要組成部分的傳感器采集測量數據信息之后，將其轉變為電信號，此時的電信號中帶有干擾信號，所以需要使用濾波器對其進行清除，然后再將電信號傳輸到多路模擬器開關中，此時單片機就會進行選通，然后再讓電信號傳到程控放大器中進行放大，最后使用A/D轉換器將電信號轉化為脈沖信號然后傳到單片機中，即為智能控制儀表的工作原理[7]。其中單片機的作用功能非常強大，會通過事先設定好的程序然后自動進行運算、數據處理工作，能夠打印或者顯示數據。另外，單片機還會將其運算結果和內速存儲器和電可擦除存儲器中的參數進行對比，完成對應控制信號的輸出工作。

1.3 智能控制儀表的特點

智能控制儀表因其優勢較多，所以具有廣泛的應用，其主要特點如下：

1）自動操作的性能。隨著科學技術的進步，智能控制儀表從現代化轉變為自動化，自動化技術的應用使得智能控制儀表使用更加方便，對農業領域的發展將會更好。而且智能控制儀器在運行過程中會使用微控制器，于是就會使得農業自動化能力變得更加強，所以智能控制儀表的特點就包含自動操作性能。

2）較好的自測功能。在運行狀態時，智能控制儀表會對相關數據和運行狀態進行監控，當發現存在某些問題時，會自行進行調整，然后將不準確的數值進行校準，從而使得智能控制儀表能夠正常運行。另外，還可以對整個系統進行全面檢測，該檢測是自動進行，所以能夠及時發現智能控制儀表的故障位置，有助于維修人員提高維修速度，還有助于降低工作人員的工作壓力。

3）可操控能力。因為在運行過程中智能控制儀表會和通信接口進行連接，并且會對其接口進行規范，于是起到控制儀表的作用。所以因其可操控能力能夠使智能控制儀表在農業中具有更好的應用效果，更有利于促進我國農業的發展。

4）數據處理能力。任何一個儀表在工作過程中都可能出現一定程度的問題，智能控制儀表也不例外，但是智能控制儀表中存在數據處理能力，能夠及時發現問題，并使用軟件邏輯技術對問題進行處理，從而可以提高智能控制儀表的運行穩定性。比如，在電氣中數字萬用表能夠測量電流或者電壓，僅僅起到一個測量作用，但是缺少對數據進行處理的功能，而智能控制儀表不僅不能夠獲取相關數據，而且還能夠對數據進行計算分析，這樣就可以使用儀表進行計算，而不需要工作人員進行計算，就可以給工作人員節約一部分時間，而且通過智能控制儀表計算的數據其準確性將會更高。

5）人機對話功能。在智能控制儀表中最具特點的功能就是人機對話功能，因為該功能能夠實現語音搜索內容，當然也能夠使用鍵盤進行搜索，由于具有語音搜索，所以其應用將會更加簡單，與傳統的操作方式相比，有人機對話功能的儀器應用起來更加方便，并且在使用該功能進行搜索時，其查詢的結果也會具有比較高的可靠性。尤其對于不會使用鍵盤進行搜索的人員來將，人機對話功能使人們使用該系統更加方便。另外，智能控制儀表還具有非常好的靈活性。

2 農業電氣智能控制儀表的發展

農業經歷了1.0時代到4.0時代，1.0時代時，農業生產主要使用人工勞動力進行，并且相關的數據信息也是依靠人進行記錄，然后涉及到的施肥澆水也是憑借經驗進行用量，所以其農業生產量就會比較低，產品質量也比較差。然后隨著我國科學技術的快速發展，農業中也逐漸使用各種科學技術代替人工，如今農業4.0時代，已經在農業中應用了物聯網、區塊鏈、大數據等技術，通過使用智能控制儀表能夠實現農業全方位的監測[8]。

農業電氣智能控制儀表很大程度上促進了農業的發展。傳統的農業依據人工進行勞動，使得農業的生產模式喪失競爭力，但是使用智能控制儀表之后，能夠整合農業生產要素，銜接農業產業鏈，使得我國的農業建設不斷發展。而且通過使用智能控制儀表在很大程度上改善了資源浪費現象，可以提高農作物生產產量和質量，能夠保護環境，促進我國的農業向更高水平發展。而且當前使用智能控制儀表，有助于推動智慧農業的發展，能夠改善農業技術數據薄弱，增強農業生產數據意識，使得農業發展變得更加的科學化。

當前我國使用頻率最高的農業電氣智能控制儀表是TFW-VⅢ型智能環境監測儀表等，其主要作用就是完成農業的檢測，且該儀表能夠滿足當前農業的發展需求。但是由于社會在不斷進步，任何性能較好的儀表都需要隨著時間的發展而變得更加強大，才能具有可持續發展的力量。所以為了推動農業向機械化和智能化等方向發展，就需要對智能控制儀表進行不斷優化設計。而且由于當前的智能控制儀表的類型比較豐富，在選擇過程中需要重視其穩定性和精度性，要能夠保證該系統具有比較好的數據處理能力。而且為了考慮能夠在農業電氣中發揮穩定長久的效果，需要儀表具備低能耗、低功率的特點，還需要考慮到所選擇的儀器具有比較好的抗干擾能力，然后在整個智能化系統的構件在紅將儀表和其他設備能夠完成比較好的聯動工作。而其農業在以后的發展中，將會更加重視智能控制儀表的綜合功能，會通過結合使用其他新興技術，比如物聯網等技術，然后更好的提高智能控制儀表在農業電氣中的應用效果。

農業電氣智能控制儀表必然會隨著時間的推移，其設計和性能將會朝著操作方便、性能可靠、模塊化、使用便捷、便于維護等方便發展，而且還會具有更加廣泛的適用性，能夠在農業領域中發揮較好的應用效果，而且還可以在其他領域中廣泛使用，比如林業、煙草、城市綠化等領域。另外，在設計智能控制儀表時好需要考慮到其主要是應用到農業領域中，所以需要考慮到其生產環境特點，比如將控制系統應用到溫室大棚中檢測食用菌的生產，就需要能夠了解到菌類的生產要求，目的在于使得控制系統能夠調節按照需求調整環境因子，也就是需要使得智能控制儀表更加具備針對性。農業電氣智能控制儀表以后的發展也會朝著這些方面繼續前進。而且為了提高智能控制儀表的發展穩定性.需要對該儀表進行不斷優化設計，然后控制干擾智能控制儀表的因素，下面將對這兩點進行詳細分析：

1）優化智能控制儀表。為了農業電氣智能控制儀表具有可持續發展，需要對其進行不斷優化設計，并且使用合理的方法對其進行優化，從而提高其綜合性能和判斷性能。農業電氣智能控制儀雖然能夠帶來很多好處，但是如果其微處理比較差，在進行數據分析和處理時就會出現問題，于是就會造成農業向相反的方向發展，所以在選擇儀表時，需要非常慎重，要選擇測量誤差比較小的微處理器，然后也需要對其微處理器的數據精確度進行優化設計，從而保證智能控制儀器能夠發揮重要作用。另外，節能環保理念不斷加深，所以在智能控制儀表中也需要將考慮到其節能環保性能，所以在設計過程中需要降低其功耗，提高其工作效率。于是設計人員在進行低功耗處理時，需要遵循一定的原則從而保證低功耗的成功設計，其原則主要包含有：儀表和電壓之間的聯系需要有一個深入了解，有利于工作人員在電壓升高的狀況下對其進行控制，可以增加智能控制儀表的使用壽命;然后就是設計工作者對系統進行供電是使用方法最好是分區分時，于是能夠實現電力成本的節省;最后就是設計工作者需要選擇性能較好的CMOS集成電路，目的在于提高儀表運行的穩定性和安全性。

2）控制干擾儀表的因素。由于儀表在運行過程中，必然會受到諸多因素的影響，導致其無法正常運行，甚至會使得智能控制儀表在對數據進行分析時準確性降低，所以會誤導人們做成正確的判斷。智能控制儀表主要會受到兩種情況的干擾，分別為差模干擾和外部共模干擾。所以為了控制這些因素對儀表的影響，工作人員需要選擇最為合適的設備，設備的質量必須經過檢查能夠符合標準規范，然后受到外界干擾之后，智能控制儀表就會具有比較好的安全防護性能，能夠抵抗住這些因素的干擾。另外，在對智能控制儀表進行設計和安裝時，需要增加其可靠性和穩定性。如果智能控制儀表在運行過程中已經被某些因素干擾，使之無法正常工作，此時需要深入檢測儀表的故障位置，然后還需要對其誤差進行計算，因為此時的儀表數據分析的精確度會降低。為了降低干擾因素對儀表的影響，可以使用一些抗干擾的方式，提高印制電路板和外部噪聲源的運行效率。農業電氣智能控制儀表不管是目前的發展還是以后的發展，都需要對其進行不斷優化設計，然后控制干擾因素對其影響程度，才能使得儀表具有可持續發展狀態。

3 農業電氣智能控制儀表的運用

如今的農業已經發生了翻天覆地的變化，不再是機械性的操作，而是向著智能化、現代化、信息化和便捷化等方向發展，使得農業變得更加簡單、快捷。農業領域中也更多的使用智能控制儀表，從而提高農業生產效率和質量，還可以降低人工的勞動強度，使得農業部門增加了更多的力量和活力。發展至今的智能控制儀表已經具備比較好的檢測功能和測量精準度，而且其使用方式比較簡單，能夠對水質和土壤等進行準確監測。比如土壤中的鹽分、濕度、微量元素、酸堿值等都可以使用智能控制儀表進行檢測，還能夠對土壤中磷、鉀等元素進行測量。該儀表在水質中的檢測方面也會非常多，比如溶解氧、溫度、電導率和酸堿度等。智能控制儀表不僅能夠測量土壤和水質，而且還可以對空氣的溫度和濕度進行測量。而且智能控制儀表還具有GPS定位功能，能夠對安裝的地方進行定位，然后可以測量經緯度和海拔高度。

智能控制儀表在農業中的應用范圍比較廣泛。我國農業部分已經規定了設計智能控制儀表應用的方案和策略，目的在于能夠完全的發揮智能控制儀表在農業中的應用優勢。當前使用比較普遍、性能較好的智能控制儀表就是TFW-VⅢ型智能環境監測儀表，它的主要作用有監測土壤濕度、溫度及其成分，然后收集大量土壤數據信息，還能夠打印、存儲各種信息數據等作用。然后再將智能控制儀表和計算機網絡技術進行結合使用，于是可以將有用的各種信息數據進行記錄分析，從而幫助農業部分作出決策和管理?？傊畬⒅悄芸刂苾x表應用到農業中能夠推進農業的快速發展。

4 智能控制儀表的設計和應用方案

圖1即為一種智能控制儀表的結構圖，其中使用了大數據技術，然后融合PHP開源算法，對農田等作業區進行全方位監測，比如濕度溫度、天氣狀況、光照情況、土壤情況等。該儀表還能夠對農田中的蟲害進行檢測，能夠發出預警功能，能夠進行拍照和錄像功能，能夠對數據進行采集、分析、分類、傳送，然后可以遠程對農田進行檢測和自動指導等功能。為了能夠使得智能控制儀器的具有高清檢測效果，所以使用物聯網傳感器布局。所以相關工作人員不需要在現場就可以隨時了解到現場作物的生長狀況。由于儀表具有氣象監測功能，所以能夠提前了解天氣變化，做好農業的提前保護工作，降低天災風險的應對能力。在智能控制儀表中視頻監控設備屬于其主要構成部分，能夠實現可視化的監控作用，這點與傳統的控制儀表不同。智能控制儀表能夠檢測到缺水狀態時，可以自動進行補水操作。與過去的自動化儀表檢測設備相比，智能控制儀表最主要的優勢在于具有遠程智能控制的功能，遠程監控所使用的屏幕可以進行鼠標操作，還能夠進行觸屏操作，能夠進行整體的數據分析，然后將其進行統計，制作成表格形式，方便管理者做出更好的決策。另外，該智能控制儀表還能夠對農業中多個環節施工進行標準化管理，于是可以提高農產品的質量。總之，智能控制儀表能夠提高農業的發展速度。

5 結語

由于科學技術更加先進，所以如今使用的智能控制儀表能夠在農業中發揮非常好的運用效果，可以提高農產品的生產質量，促進農業向更高水平發展?？傊疄榱颂岣呶覈r業的發揮，還需要不斷對智能控制儀表進行優化，然后還需要控制干擾智能控制儀表的因素，使得儀表能夠高效率、高準確度的完成工作。將來，我國的農業需求將會不斷提高，智能控制儀表需要不斷注入新思維、新技術、新功能等，使之能夠滿足不同時代農業的需求。

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