機電一體化系統在農業機械工程中的應用策略

鄭州工業應用技術學院 牛璐

引言

隨著當今農業生產技術的發展，機械化已經成為農業發展的一個必然趨勢。通過農業機械的應用，不僅實現了農民勞動強度的有效降低，同時也進一步提升了農業生產效率與農業經濟效益。尤其是隨著機電一體化系統的應用，農業機械更是在技術水平上實現了突破性的發展。因此，在農業機械工程的應用與發展中，技術人員一定要加強機電一體化系統的應用研究，以此來發揮其充分優勢，促進農業機械工程的良好發展。

1 機電一體化系統概述

機電一體化系統是將當今先進的計算機技術、信息處理技術、控制功能以及可控性驅動元件組合在一起所形成的一種現代自動化與智能化機械系統。在機電一體化系統中，主要的組成要素包括結構組成要素、運動組成要素、動力組成要素、智能組成要素以及感知組成要素[1]。在這些組成要素的內部以及各個組成要素之間，都借助于接口耦合、物質流動、動作傳遞、能量轉換以及信息控制等方式集合成一個整體的有機系統。圖1是機電一體化系統的基本組成結構示意圖。

2 農業機械工程中的機電一體化系統應用分析

就當今的農業機械工程領域來看，機電一體化系統中的計算機輔助設計技術、高精度GPS技術、電子信息技術以及虛擬技術都發揮出了顯著的作用。將這些機電一體化技術合理應用到農業機械工程中，不僅會對農業機械的設計與開發提供足具科學性的技術支撐，同時也可以為農業機械的良好應用奠定堅實的技術基礎。以下是幾種主要機電一體化系統技術在農業工程領域中的應用分析。

2.1 計算機輔助設計技術的應用

計算機輔助設計技術屬于機電一體化技術中的一種，在這種技術中，計算機制圖、數據庫和網絡通信等的各種功能實現了有效集成，并發揮出了良好的綜合型技術效果。將該技術應用到農業機械設備的設計中，可以讓設計變得更加直觀，并通過計算機對農業機械設計內容進行優化，然后直接將最優的設計結果輸出。具體設計中，計算機輔助設計可將常用的農業機械結構作為依據，結合空間作用力、動力學以及運動學等的分析，對農業機械的運動軌跡進行模擬，并以此為依據來進行農業機械三維立體模型的構建，再結合具體的設計要求，對其中的各項參數進行優化，以此來實現農業機械工程設計水平的進一步提升。通過這樣的方式，不僅可以實現農業機械設計效率的顯著提升，還可以使其設計和研發周期進一步縮短。

2.2 高精度GPS技術的應用

在農業機械工程中，高精度GPS系統主要是借助于傳感技術、超聲波技術以及GPS拆分技術，精準地將農業機械設計參數、三維坐標、儀表顯示參數等各種詳細信息反饋給計算機，它是機電一體化系統中的一種新型技術形式。但是就目前來看，這種技術形式的應用范圍比較有限，僅在一些大型農場中用來進行農業機械的混合作業控制[2]。通過該技術的應用，可以讓工作人員及時發現農業機械運行中存在的異常，并對可能會發生的故障做出科學判斷，以便及時處理相應的異常，避免農業機械故障所帶來的不利影響，確保農業機械工程的安全可靠運行，并進一步提升其運行質量與效率，滿足農業生產實際需求。

2.3 電子信息技術的應用

就當今的農業機械工程發展來看，電子信息技術已經在其中得到了廣泛應用。而在這樣的條件下，農業機械工程也開始朝著節能化、高效化、集約化、自動化與智能化的方向發展，這與我國當今社會的節能環保發展理念十分相符。同時，電子信息技術的應用也為農業機械工程的發展與創新創造了更多的契機，通過此項技術的應用，可實現農業機械的遠程監控、故障診斷以及通信等的各項功能，讓整個農業生產過程得以良好控制，確保農業機械按照既定的標準來進行各項操作，在實現人力資源節約的同時提升農業機械的工作效率。在傳統形式的機電一體化設備中，其監控主要為人工方式，這種監控方式不僅具有較大的局限性，且監控效率也非常低，在機電一體化設備的風險與故障檢查中存在較大漏洞，一般情況下，故障只有在出現之后才可以被發現和處理，進而很容易對設備造成傷害，嚴重的情況下甚至會損壞設備。而在現代化的機電一體化系統應用中，借助于機電一體化監控技術，便可在設備的整個運行過程中對其進行實時監控，并將監控信息實時傳輸給機電一體化系統終端，讓操作者對設備的實際運行情況做到實時了解，并通過機電一體化系統中的總控制臺來實農業機械的遠程操作與控制。

2.4 虛擬技術的應用

在機電一體化系統中，虛擬技術主要是借助于多媒體技術、計算機制圖技術、圖片模式識別技術以及傳感技術等的支持，將用戶的實際設計要求作為基礎來進行一個三維立體場景的構建。將該技術應用到農業機械工程中，可實現農業機械的動態建模，以此來實現整個農業機械三維立體模型的全方位構建，并通過這個模型來全面展示農業機械的外形及其所有的實體結構[3]。就本質而言，虛擬技術也屬于集成技術的一種，將該技術應用到農業機械工程中，可按照農業機械設備的實際運動過程和農業生產的具體特征來進行相應的幾何模型、運動模型以及物理模型等的構建，這樣便可在最初的設計環節對農業機械做到最佳優化。同時，通過虛擬技術的應用，也可以將農業機械結構更加直觀地展示給用戶，以便用戶對農業機械做到全面了解，且能夠將農業機械的運行場景展示給用戶，向其傳輸一些極端狀況的應急技巧，這樣便可有效降低農業機械運行故障所帶來的不利影響，為其安全穩定運行提供良好保障。

3 農業機械工程中的機電一體化系統應用前景分析

3.1 實現農業機械的輕量型發展

隨著當今微電子技術以及集成電路技術等的不斷發展，機電一體化系統的應用可以讓農業機械在體積和質量方面得以良好優化，有效解決傳統農業機械體積大、重量大、移動不便等的各種弊端，實現農業機械的輕量型發展。將這樣的輕量型農業機械應用到農業生產中，不僅可以為操作者提供足夠的便利，同時也可以進一步提升農業機械的運行效率，滿足農業生產的實際需求，讓先進的農業機械帶動農業經濟發展[4]。

3.2 實現高智能化的發展

在機電一體化系統的應用過程中，一個最顯著的特征就是其智能性很強，將其中高度智能化的技術應用到農業機械工程領域中，便可實現農業機械的智能化發展，使其緊隨當今時代發展的潮流，實現更加智能化的控制，以此來提升農業機械工作效率，降低人力資源成本。尤其是在人工智能技術的不斷發展中，機電一體化系統的應用更是可以讓農業機械對運行環境進行智能識別，根據實際的環境條件、結合實際的生產需求，來進行各項運行參數的合理調整，以此來滿足農業機械的實際應用需求，提升其環境適應性。同時，借助于機電一體化系統中的人工智能技術，也可以對農業機械運行中的相應故障進行智能化的識別與處理，以此來確保農業機械的良好運行，為農業生產工作的順利進行與農業生產質量的良好保障奠定堅實的技術基礎。

3.3 實現綠色環保型的發展

就目前來看，雖然農業機械的應用為農業生產與農業工作者帶來了極大的便利，但是隨之而來的環境問題卻越來越嚴重。當今的很多農業機械都屬于燃油型機械，如果運行質量不佳，燃油便會出現燃燒不充分的情況，排放物中所含的污染物也會增多，這與我國資源與環境的可持續發展目標嚴重不符[5]。而隨著機電一體化系統的應用與發展，借助于其中的自動化與智能化控制技術，便可對農業機械運行中的各項參數做到合理調整，以此來確保燃油的充分燃燒，在提升能源利用效率的基礎上達到良好的環境保護效果，這對農業機械設備運行效率的提升、節能環保效果的保障以及運行成本的節約都將起到非常積極的促進作用。同時，伴隨著機電一體化系統的發展，更多的清潔能源也將會逐漸被引入到農業機械工程領域中，以此來促進農業機械工程領域的綠色環保型發展。

4 結語

綜上所述，在當今時代的社會經濟與科學技術協同發展中，機電一體化系統的應用與發展也十分可觀。將機電一體化系統應用到農業機械工程領域中，通過各種先進技術的應用，便可讓農業機械的設計、開發與應用得以科學優化。因此，在農業機械工程領域，生產企業、技術人員以及操作者一定要加強對機電一體化系統的了解，并將其在農業機械工程中加以合理應用，這樣才可以充分發揮出機電一體化系統的應用優勢，促進農業機械工程的良好發展，為農業生產與農業經濟的發展提供足夠的技術支撐。