農業電氣自動化中智能控制儀表系統的應用研究

劉澤革

摘 要：在全球智能化建設的背景下，智能化設備和系統應用成為各行業的重點研究方向和應用介入點，各類設備的智能化控制及使用是智能化產業的重點推進項目。農業是我國的支柱產業，在農業生產過程中引入智能化設備，可以帶來傳統人工勞力所不能比擬的效率與產量。電氣自動化智能系統作為農業產業中主要的智能控制設施，在農業產量提升和質量控制方面有重要意義，應重視此項系統的應用。就目前農業中應用的電氣智能控制系統原理、優勢、應用方向及未來可提升方向作了相關探究。

關鍵詞：農業;電氣自動化;智能控制儀表;系統應用

文章編號：1004-7026（2020）21-0150-02? ? ? ? ?中國圖書分類號：S24? ? ? ? 文獻標志碼：A

隨著計算機技術的變革發展，傳統的設備儀器逐漸趨于形體縮小、功能增加和整體控制。微型計算機技術逐漸成熟，使智能控制儀器更加便捷和高效。智能設備可以避免傳統設備存放、控制不便的缺點，應用到農業生產中的精度更高。在經濟和技術迅猛發展的今天，農業電氣智能控制設備有更多優勢。了解目前智能儀表的運行原理，借助系統優勢進行融合應用研究的價值十分明顯。

1? ? 智能儀表控制系統的運行原理

智能儀表控制系統通常由傳感器、模擬器、單片機、信號處理軟件、轉換、存儲設備等6部分構成。傳感器是整個系統中的“先行軍”，負責將接收到的指令或者文字信息轉化為各種信號，信號轉換后需經過過濾波過濾，以減少無用信號干擾，經過整理的電信號此時被傳遞到模擬器設備，在單片機的控制下被逐個接通進入信號放大區域，到此信號的處理基本完成;接下來經細化處理的信號會在轉換器的作用下演變為單片機能夠編制的脈沖信號，然后單片機在此時會進行兩種操作，一是對其按照預設設置進行相關運算、打印，二是聯合存儲模塊對信號作運算對比，并結合程序設定的對比結果規則進行相應的轉化輸出，從而完成整體系統的一次運行。

明確系統運行原理是相關技術人員操作和應用農業智能儀表的基礎。只有掌握了系統的原理，相關人員才能正確使用、合理利用，從而讓系統更好地在農業行業中發揮價值。

2? ? 儀表控制系統智能化的特性

2.1? ? 自動化操作

智能控制儀表系統實現了農業生產自動測量和自動控制的目標。自動化目標的實現改善了傳統耕種方式下需要設備與人配合作業甚至需要人力手工翻耕的情況，大大解放了農民的雙手，使得其可以有富裕的精力去開展副業，增加收入。

除此之外，智能儀表的自動化操作也讓我國農業的發展向現代化耕種方向更進一步，貼合了國家對農業建設的需求。

2.2? ? 智能自檢，及時修復

目前市面上應用的智能儀表控制系統多擁有自檢功能，系統在開始運行時和運行過程中都能夠對預設信息作自動調回工作，例如檢測數據自動歸位、系統故障自我診斷等。這一功能不僅解放了農民的雙手，更是極大地減輕了相應技術人員的監督、維修負擔。一旦系統在運行中出現故障，智能自檢就會即刻開始自查，找出故障原因并報錯。更加智能的系統甚至會為技術人員提供具體的出錯位置和維修建議。這種智能控制儀表系統的出現，無疑減輕了人員成本和時間，為技術工人創造了便利[1]。

2.3? ? 智能化的數據接收與處理

能夠對數據進行再次處理是電氣智能儀表系統的一大特點。區別于傳統的機械儀器或者電子儀器，智能儀表系統因為有單片機或者微控制器的加入，使得其在問題解決上更增加了軟件備選方案，提升了解決能力和方便度。以萬用表為例，傳統的機械指針表或者電子表對數據的處理都是停留在測定階段，能夠從中得到的數據也只是單純的電流、電壓、電阻大小、通路是否正常等，針對多組數據的綜合計算要記錄后由人工操作。智能儀表系統則不同，其中的萬用表模塊不僅能夠測定某一單項數據，而且能夠對多組數據進行合并求和或者整體統計。對于需要二次計算的使用人來說，智能儀表萬用表有效縮短了用戶的計算步驟，提升了用戶體驗并保持了儀表本身的核定精度。

2.4? ? 智能對話，操控便利

智能儀表控制系統擁有智能對話的特點。相比傳統的開關控制，儀表系統的智能化讓遠程操作和反饋成為現實。在系統使用前期，技術人員只要在程序中預存好相關指令就能完成操作。使用中，技術人員遠程鍵入信息，系統可以自動搜索和執行過程。

同時，所測數據能夠實時顯示在屏幕中，節省了以往需要技術人員兩端跑的時間或者要配備2名人員的人力，方便技術員及時、直觀地查看、對比[2-4]。

2.5? ? 通信連接，構建復合程控操作環境

由于智能電氣儀表控制系統中內設對外GPIB或者點對點接口，使得其除了單獨使用外還可以與其他機器連接，創建更加復合的檢測環境、豐富系統檢測功能，適用于更廣的任務范圍。正是由于這一特點，使其成為農業科研領域的常用系統[5]。

3? ? 智能控制儀表在農業自動化中的應用策略

3.1? ? 慎選設備，優化系統，適配我國農業需求

現今我國農業生產中的智能儀表控制系統應用還未進入廣泛推進階段，且已有的智能控制儀表系統也多為引進使用。在這種情況下，相關部門如何引入合理的設備，并對引入系統進行貼合地區的改善，從而更加適用于我國農業發展需求成為重點。結合目前系統應用背景，可以從以下方面進行把控和優化[6-7]。

一是重視和控制引入系統及設備的硬性條件，著重對系統運行的穩定性、抗干擾性、數據計算準確性、設備測量精度等方面進行考察，深入了解系統測試階段的整體表現，從而選擇一套性價比最優的設備系統。

二是適當優化系統能耗。在明確系統各功能及各時段能耗使用情況的前提下，通過分區分段的方式來調整電力持續輸出的模式，降低電力消耗。能耗是系統設備工作壽命長短的重要影響因素。相關技術人員也可在解析系統電壓與控制聯系的基礎上，盡可能縮小電壓變化對整體系統的損傷，進而達到優化、提升設備效率的目的。

3.2? ? 減輕干擾影響，保障系統穩定運行

智能儀表控制系統使用復雜，故而對不同項目，如測溫、風力、土壤條件等參數測定時，周圍條件甚至機器本身的不同因素都可能會對測定過程產生干擾，影響最終數據的結果計算統計。為了預防和減弱干擾所導致的影響，首先，需要相關人員就設備儀器本身進行設定。在測定系統穩定性之前通過不同情況的預設考察其本身的抗干擾性能，明確系統對干擾項的處理速度和能力，從而確保整體系統測定效果[3]。其次，可以在系統設備安裝時結合實地情況調整部分結構和參數設定，降低外力影響。

除此之外，為穩定系統測試效果，相關技術人員在系統使用的過程中也要及時處理發生的故障，減輕因故障對測定結果的影響。數據測定和結果反饋對智能儀表的控制動向非常重要，因此排除干擾影響、保障測定結果準確也在一定程度保障了農業活動的正常進行[8]。

3.3? ? 結合我國農業發展方向，創造更豐富的系統功能

隨著我國推進智能儀表控制力度的不斷增大以及國家農業、農業電氣自動化的不斷發展，智能儀表系統在未來必然要做更深入的功能研發。針對這一點有兩方面可以進行延伸[9]。

一是增添專屬儀表智能控制系統模塊。通過一定的技術手段實現系統使用人員針對特定作物種類的主動選擇，允許其針對某項作物如玉米進行專職數據測定、對比，從而改善特定地區作物生長無法掌控的情況，更好地提升地區的農業水平[10]。

二是功能延伸。可以考慮與其他設備的聯動，逐步開發農業生產所需的其他機械與智能儀表系統連接的可能性，最終形成一個完整的聯動環境，實現智能、無人生產的目標[11]。

4? ? 結束語

雖然目前我國農業生產智能化儀表控制還處在初期，但隨著國家智能化規劃及國內技術條件成熟，智能控制儀表必然會成為農業生產自動化的一個重要環節。在此背景下，農業科研、技術單位及相關人員對系統運行原理和特點優勢的掌握十分重要。只有掌握了系統原理和特點，才能合理地與我國農業現狀相結合。只有明確了系統運行要點，才能更有針對性地進行優化和二次創造研發。我國作為有能力創造“超級水稻”的農業大國，相信在不久的將來，智能儀表控制系統研發、應用與農產自動化的目標也都會逐步實現。

參考文獻：

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[11]樊愛霞，李秀平，崔凱.農村電氣化建設及農村用電發展趨勢分析[J].電力需求側管理，2010，12（3）：69-71.