淺談機電一體化技術在農業機械化發展中的應用

朱策策

（邢臺職業技術學院 河北邢臺 054000）

農業機械化的基本含義就是將機械化手段全面應用于農業生產過程中。農業技術人員應當結合機械化手段來實現農業生產的良好綜合效益，并依靠機械化手段替代農業技術人員的人工勞動方式，從而節約農業運行資源。由此可以判斷出，農業機械化模式應當被視為現代農業生產必不可少的關鍵實現方式。在此過程中，技術人員針對機電一體化技術必須進行有效利用，充分展現機電一體化模式融入農業生產實踐的作用與價值。

1 機電一體化技術的基本特征以及技術運用優勢

1.1 機電一體化技術的基本內容

機電一體化技術具有多學科融合與滲透特征，其基本含義為：技術操作人員運用計算機軟件來操控特定領域的生產運行過程，并且運用信息自動化處理手段、計算機控制手段以及微電子技術手段，有效達到生產控制過程簡化以及生產過程可靠性提升的技術[1]。作為全新的農業生產控制模式，機電一體化模式目前已經融入農業生產過程，相關技術人員可以依靠自動化與一體化的農業機械設施來完成特定的農業生產操作，而不必親自去從事整個的農業生產環節[2]。

1.2 機電一體化技術的運用優勢

機電一體化技術即是有機結合工程機械技術以及網絡信息技術，確保在農業機械化領域中實施自動化的農業生產流程控制，充分滿足現階段農業機械化的基本技術標準，通過實施自動運行控制的方法，來創新農業生產的各個工藝流程，改進傳統農業生產的實施模式。

農業生產的人工操作過程具有煩瑣的特征，包含比較復雜的農產品生產以及加工處理環節。但是在機電一體化技術的幫助下，農業機械化的各個加工環節不再需要人工完成。農業技術人員可以直接將產品參數輸入自動控制軟件，然后輸出相應的產品，該技術有助于節約農業機械化的運行成本。在自動化軟件的控制下，農業機械化的各個生產加工環節都能得到全面的控制，充分保障了農業機械化符合農產品經濟效益最大化的標準。在自動控制軟件投入農業生產運行的基礎上，機電一體化的各個生產環節都能夠實現自動化控制[3]。

現階段多數大型農業機械設施都需要機電一體化軟件來實現機械運行控制，因此，相關的保障與支撐不可或缺。農業生產資源具有稀缺性的特征，運用機電一體化方式可以確保珍貴的農業生產資源得到最優化的科學分配，從而在最為合理的限度內改進農業資源的配置模式，對于人工實施農業生產導致的農業資源浪費現象予以有效地避免[4]。

2 在農業機械化發展中應用機電一體化技術的具體實施要點

2.1 GPS 高精度傳感技術

依靠超聲波與傳感器系統的GPS 高精度傳感控制技術，基本特征就是充分利用虛擬化的農業生產監控儀表，通過設定立體化的生產控制坐標系來構建三維的立體控制模型，從而讓農業技術人員精確掌控農業生產場景。現階段，很多農耕機械以及其他的大型農業機械都需要建立在GPS 高精度傳感以及立體化場景控制模式的前提下[5]。

農業技術人員通過實施現場調度的方法，對于各種運行精度要求較高的農機設備都能做到面面俱到、實時的安全生產控制，能夠充分消除農耕機械設備以及農業收割自動化設備的安全運行風險。為了達到優化分配以及合理控制農業生產運行過程的目標，有必要引入自動控制軟件來操控各種農業機械設施，依靠傳感控制模式來自動感知農業生產操作，隨時糾正農業生產運行誤差。此外，技術人員對于集群化的大規模農機設施的控制一般來講也必須以高精度的傳感監控技術手段作為保障。

2.2 CAD 計算機輔助控制技術

CAD 技術也可作為計算機的自動化輔助運行控制技術，該技術手段主要側重于自動化修改、設計與優化現有的農機設施產品，通過更改與調整特定的農機運行參數來完善綜合性的機械化輔助控制過程。農業技術人員以運用CAD 手段作為大型農機的輔助控制措施，達到提高各項機械參數輸出精確度、提升農機運行可靠程度以及減少農機控制資源的目標。為了實現縮短新農機換代與更新周期的效果，技術人員目前有必要重點引進CAD 的農機運行控制模式，依托自動化軟件來設置農機參數。

例如，針對大型犁地機在進行全面的農機系統優化與更新實踐中，有效運用CAD 模式能夠起到農耕操作效率提高的效果，并且能夠對煩瑣的農耕操作過程進行全面的簡化處理[6]。農業技術人員在完整建立數學模型的前提下，可以保證犁地機的整個運行操作過程都置于模型運行監控范圍，進而創新動力學與機械化視角下的農耕運行過程。

2.3 自動化生產監控技術

自動監控的現代農業技術手段側重于實時采集農業生產圖像，通過匯集各個時間段的場景圖像，進而形成完整程度較高的自動監控畫面。在此基礎上，農業技術人員只要觀察顯示屏，即可觀看到完整的農業生產圖景，并及時糾正農耕機等大型機械設施的運行軌跡偏差。

近年來，自動化的農耕監控技術、農作物的機械化收割監控技術以及其他的農機運行監控手段都已得到更新，有效確保了相關技術人員對于農業生產監控鏡頭的全方位、完整收集，防止監控要點的遺漏。

2.4 農業生產中的虛擬現實技術

早在20世紀末，某些發達國家就已經逐步嘗試虛擬現實模式與農業機械化的融合。到目前為止，虛擬現實技術手段已經完整滲透于現代農業生產中。在虛擬現實的自動化手段輔助下，技術人員可以進入三維立體化的實時生產控制環境中，結合虛擬建模的農業生產場景來操控整個的農機運行過程。

除此以外，虛擬現實技術還體現在傳感器控制模式、自動圖像生成、處理及識別等模式中。即便在遇到突發農業生產災害的情況下，農業技術人員都能夠運用該技術對極端的惡劣氣候加以應對，防止作物受損等不良后果的產生。

表1為農業機械化領域中的機電一體化實踐運用要點：

表1 農業機械化中的機電一體化技術

3 機電一體化技術在農業機械化領域的未來發展趨勢

大型農機設施的運行效率、作業行進速度、駕駛舒適程度與作業覆蓋范圍都取決于農業機械化目前達到的發展水準。農業機械化的各項自動控制技術手段正在得到全面的創新與逐步地完善，進而產生了農業生產領域的遙感自動化控制技術、一體化的機電運行控制技術、激光掃描與自動定位控制技術等新技術。但是，從農業機械化的綜合發展角度來講，上述各項技術手段仍然沒有達到最為完善的層次。同時，國內的農業機械化與機電一體化兩種關鍵技術模式之間的融合程度仍然有待增強。作為農業技術人員，現階段應當側重于不斷提升農業機械化素養，如此才能保證自身做到熟練掌握以及正確運用多種類型的現代農機設施。

在農業機械化進行全面調整的具體過程中，總體的改進目標就是要更多突出機電一體化控制手段的重要地位，全面實施針對農作物收獲量、作物產量、待收割作物品質以及作物生長濕度各項要素的實時性監控。經過以上農業機械化模式的完善創新，農業生產操作人員針對自動化的聯合收割作物以及耕種作物專用機械設施將會明顯提高農耕精確度，依靠微機處理手段以及傳感控制技術來實現全方位的激光調平機械運行控制目標，節約更多的農業生產資源。

4 結語

經過分析可見，農業機械化的各個實施環節都必須依靠機電一體化技術手段。進入新時期后，農業技術人員不再完全依靠人工勞動來完成農業生產操作，而是將多學科融合的機電一體化手段貫穿于日常生產中。機電一體化方式具有可靠性與自動性的明顯優勢，其中涵蓋了GPS 高精度傳感技術、CAD 計算機輔助控制技術、自動監控技術及農業生產中的虛擬現實技術。在未來實踐中，農業技術人員對于以上農業機械化手段應當充分加以利用，結合自動化控制的模式來保證農業生產高效、安全開展。