農機自動化技術實現農機裝備智能操作的應用研究

馬 創

（長江大學文理學院，湖北 荊州 434000）

1 農機自動化技術概述

農業機械自動化是指將控制論、系統工程、計算機技術、電子學、液壓氣壓技術等廣泛應用到農業機械設計上，使農業機械可以完全不依靠人工操作而獨立地完成田間作業任務[1]。農機自動化技術能夠進一步節省人力、物力，減少人類操作農機可能會存在的一些危險，通過農業機器智能操作來實現農田的灌溉、收割乃至除草、施肥等作業。近年來，農機自動化技術一直在不斷完善和發展。農業機械自動化的發展會極大程度地降低農民負擔，簡化工作流程，提高生產效率。

2 農機自動化技術實現農機裝備智能操作的應用價值

2.1 簡化農機裝備智能操作要求

一直以來，自動化操作最重要的基礎模型就是控制模型，但是控制模型的操作非常困難，容易出現控制失準、誤差過大等嚴重問題[2]，這很大程度上限制了農機裝備智能操作的發展空間。農業機械裝備控制模型更是受到精確程度、機器流暢運轉、準確運行等問題的困擾。農機自動化技術會在最大程度上代替人工，進行機器的運轉和控制，確保每個機器運轉的每個階段的誤差控制在一定的范圍內，保障農業機械裝備控制模型的操作。這在自動化控制領域是一個非常大的突破，也極大地減少了農業損耗。

2.2 提高農機裝備智能操作性能

在提升自動化控制要求的基礎上，農機自動化技術的應用還能對機器進行智能化操控，避免了人工操作帶來的誤差。智能化操控主要依賴于控制調節機械的方式、技術動作的完成時間和延遲時間、合理的算法這三者的相互協調控制。三者的相互配合提升了智能化自動控制的準確性，可以讓農機自動化技術更科學地被應用在平時的工作中。提升自動化控制性能可以進一步保障人身安全，節約人力資源，提高工作效率，降低生產過程中的風險。

2.3 強化農機裝備自動化控制的一致性

農機裝備自動化控制中產生的不一致主要在于人工工作中產生的誤差無法避免，相對于人體，機器有著更高的精密度和更低的犯錯率。傳統的農機自動化技術希望技術動作越簡單越好，這樣易于機器的操作。但是隨著計算機技術的發展，現在的農機自動化技術中可以加入算法，現代工程師可以通過算法實現對機器的復雜操作，并且保證科學性和可行性。現在的農機自動化技術加入了算法，在農機裝備自動化控制的一致性方面有了相當大的提升，機器不僅可以完成高難度危險性的技術動作，還能保證最短時間內的流暢作業。

3 農機自動化技術應用與農機裝備智能化操作的重要性與特點

傳統的農機裝備操作技術，更加依賴于人工，人體有著本身的局限性，精密程度不足，容易犯錯。高危險性的技術操作容易傷害到操作人員或者是技術人員。農機自動化技術更加注重技術動作的一致性、科學性、連貫性和安全性。在建立控制模型的過程中，農機自動化技術可以精確操作，減小傳統操作帶來的誤差。此外，農機智能化技術在農機裝備工程項目實施過程中也可以給出準確的反饋，及時地對每臺機器進行檢測，對隱患和不正常的地方都進行報備，操作人員可以根據農機自動化技術的主系統進行排查，防止事故的發生。技術員把算法導入到農機自動化技術中，機器可以及時根據需求做出相應的動作，完成一些人們無法完成或者危險性較大的高難度動作，避免人體直接接觸到危險的機器。這不僅提升了操作的安全性，也提高了技術操作的靈活性，讓工程師更加得心應手地使用數控設備。目前，農機自動化技術仍然處于發展階段，還有很大的發展空間，農機自動化技術正朝著多元化、數字化、網絡化的方向不斷邁進。

4 自動化技術在農機裝備工程中的具體應用

4.1 精確診斷故障

農機裝備工程項目在實施階段，設備故障是難以避免的。傳統的故障診斷需要人工進行診斷，需要用儀器進行探測，當設備內部精密部件出現故障時，人工和儀器可能都難以診斷出來，甚至會留下隱患。農機自動化技術可以根據系統設備各方面的數據來精準診斷設備故障的位置和故障原因，并且給出解決辦法。此外，診斷過程更加迅速，并且農機自動化技術可以對設備進行遠程監控，完整地查看設備故障的始末，并且在修復之后定期對設備進行細致的檢查。農機自動化技術可以極大程度地縮短診斷時間和修復時間，節省資源成本，產生更高的效益。

4.2 優化自動化設計

傳統的自動化優化主要是靠人工進行優化，這樣的優化速度慢，耗費人力和技術人員的精力。農機自動化技術的優化，主要根據設備運行過程中出現的問題和數據制定優化方案，在尋找問題這方面節省了技術人員的精力。并且，根據設備呈現出的數據，農機自動化技術可以根據設備的協調運行要求，自動提交出一份優化的方案供工程師參考，技術人員進而可以對總體的自動化設計進行優化，給出方案，這提升了農機裝備的運行效率。

4.3 可編程邏輯控制器技術

可編程邏輯控制器在自動化控制技術的發展中扮演著極其重要的角色，它在農機裝備智能操作中主要負責協調電力，保證電力系統的穩定運行。在農機自動化技術的應用中，可編程邏輯控制器技術也已升級，在原來的基礎上，它逐漸替代了機電控制器，能滿足供電體系切換自動化的需求。目前，它已經成為農機裝備智能操作中的核心部件，負責整個系統的協調作用。隨著農機裝備的發展，它也將會有更加多元化的發展和突破。

4.4 算法的應用

隨著當前科技的發展，計算機技術已經深入到各行各業。農機裝備智能操作中更多地應用了計算機技術。傳統的自動化控制主要依靠人工完成危險性較高的動作，機器的自動化只能用于完成一些簡單的技術動作[3]。隨著智能化的不斷成熟、完善，現在已經把計算機技術引入自動化技術當中。在智能化的大背景下，人們導入工程師已經寫好的算法，對機器進行控制，機器可以完成一些復雜的、高難度的技術動作，這相比以前是非常大的進步。此外，這很好地解決了技術員的人身安全問題，算法的應用為自動化技術注入了生命，它使得自動化技術控制農業機器有了更高的靈活性，大大提升了農機的工作效率。

5 自動化技術在農機裝備智能操作方面的應用

5.1 溫室大棚智能化監控設備的應用

由于我國地處于亞歐大陸的東部地區，大多數城市全年四季分明，人們為了在不同季節也能吃到各種各樣的蔬菜水果，建立起了溫室大棚。因為很多農作物對于溫度以及環境都有要求，只有通過對溫室大棚人工進行溫度調節，才能滿足各種農作物的生長要求。由于溫室大棚的溫度調節需要嚴格按照農作物的生長要求來進行調節，而一般的溫室大棚規模也比較大，其中所耗費的人力物力也較為巨大。智能化監控設備的引入，不但能夠根據農作物生長的階段來調控溫度，而且能夠連接自動灑水系統，供應農作物的生長所需，極大程度上解放了可用的勞動力。同時，其智能化監控設備連接整個大棚，其效率也較之人工操作要強得多，監控設備不僅起到了監控溫度的作用，還能記錄農作物各個階段生長情況。倘若其中出現了一些問題，也能夠通過監控及時發現，及時解決，極大地減少了因為意外情況對農作物造成的損耗[4]，如圖1所示。

圖1 溫室大棚智能化監控設備的應用

5.2 節水灌溉自動化設備的應用

農作物灌溉在農業的發展中也起到了極大的作用，很多地區全年少雨，導致很多時候都需要人工灌溉，整體灌溉效率低下，水資源浪費大。自動化設備的引入，不僅大大節省了人力物力，還能夠節約用水。這類設備大多數都是運用傳感器以及計算機技術，在監控農作物生長的同時，分析農作物在生長時的整體狀態，在農作物需要的時候適時地對農作物進行灌溉，在其后臺系統中設置一定的出水量，保證農作物需水量飽和之后，立刻停止水源的灌溉。這樣便能夠在保證節約用水的基礎上保證農作物健康生長，如圖2所示。

圖2 節水灌溉自動化設備在農業灌溉中的應用

5.3 其他農業機械設備的應用

農機自動化技術除在溫室大棚和灌溉方面的應用之外還有很多應用，如拖拉機自動化、谷物干燥機自動化、收割機自動化等。通過高新技術與計算機技術的聯合使用，既給農業種植帶來便利，也給農戶帶來更高的經濟效益，成為當前我國農業發展的重點。當然，為了更好地實現農機裝備智能操作，還應該加強該專業人才的培養，并大力宣傳該方面的知識，讓農民能夠熟練掌握各項農機自動化技術，促進農業的進一步發展[5]。

6 小結

農機自動化技術給農機裝備工程行業帶來了全新的變革。其對自動化控制的作用最為明顯，它在自動化控制技術中有著極高的應用價值。實踐證明，農機自動化技術既可以精確診斷故障，又可以優化自動化設計；既可以升級可編程邏輯控制器，又可以在工作中引入算法。可以這樣說，農機自動化技術已經成為我國農機行業未來發展的主流趨勢，在農業發展中占有極其重要的位置。