自動控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用探討

張友朋

（山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，山東泰安 271018）

0 引言

我國作為農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展發(fā)揮著重要的影響，我國農(nóng)業(yè)發(fā)展水平對國家未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生直接作用，對居民的生活也會產(chǎn)生直接影響。為此隨著社會的發(fā)展和進(jìn)步，對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式也要進(jìn)行不斷創(chuàng)新和探索，在信息化時(shí)代背景下，在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展過程中要加大對農(nóng)業(yè)機(jī)械的使用，借助先進(jìn)的智能傳感技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，促進(jìn)農(nóng)業(yè)自動化進(jìn)程的推進(jìn)。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中自動化控制技術(shù)的應(yīng)用，可以有效減少人力成本，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和農(nóng)業(yè)發(fā)展水平[1]。但目前在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中還有很多地區(qū)仍然采用傳統(tǒng)人力手工的耕作方式，對農(nóng)業(yè)發(fā)展產(chǎn)生限制，為此對自動化控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用探討非常有必要，為農(nóng)業(yè)規(guī)模化發(fā)展和現(xiàn)代化發(fā)展提供參考依據(jù)。

1 自動化控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中應(yīng)用優(yōu)勢

1.1 實(shí)時(shí)控制

自動化控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中的應(yīng)用，實(shí)際上是通過電氣控制來提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，在自動化控制技術(shù)實(shí)際使用過程中，對信號傳輸速度快，所需時(shí)間短，在農(nóng)業(yè)機(jī)械操作中通過自動化控制技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)施控制的優(yōu)勢，可以快速對各類信息進(jìn)行處理，程序高速運(yùn)轉(zhuǎn)，在農(nóng)業(yè)機(jī)械安全防護(hù)中發(fā)揮著重要作用和優(yōu)勢，能有效提升農(nóng)業(yè)機(jī)械操作安全性，并通過實(shí)時(shí)控制來保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行良好，促進(jìn)農(nóng)業(yè)穩(wěn)定發(fā)展。

1.2 可靠性高

自動化控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械操作中應(yīng)用，通過信號輸入和輸出來實(shí)現(xiàn)光電隔離，保證機(jī)械運(yùn)行內(nèi)部電路和外部電路之間產(chǎn)生系統(tǒng)隔離，從而保證輸入端的時(shí)間常數(shù)和濾波器的適宜性，進(jìn)而保障在機(jī)械運(yùn)行中各個控制系統(tǒng)都會產(chǎn)生相應(yīng)的屏蔽措施，提高了農(nóng)業(yè)機(jī)械對于環(huán)境的適應(yīng)性，無論在良好的環(huán)境下還是惡劣的生產(chǎn)環(huán)境中，機(jī)械都可以得到良好的運(yùn)作[2]。在選擇農(nóng)業(yè)機(jī)械控制元件時(shí)要保證電子控制元件的質(zhì)量，保證開關(guān)電源的耐用性，對元件質(zhì)量嚴(yán)格把關(guān)，才能確保機(jī)械在后期運(yùn)行中的穩(wěn)定性和安全性。

1.3 售后成本低

在農(nóng)業(yè)機(jī)械使用過程中，自動控制技術(shù)的應(yīng)用可以有效提高機(jī)械設(shè)備對于環(huán)境的適應(yīng)力，提升農(nóng)業(yè)機(jī)械生產(chǎn)效率，減少機(jī)械故障的發(fā)生，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率提供了切實(shí)的保障，有利于推動現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的發(fā)展。在農(nóng)業(yè)機(jī)械中自動化控制技術(shù)的應(yīng)用，減少了對人力的需求，減少了工作人員勞動強(qiáng)度，從而減輕了農(nóng)業(yè)成本投入。

1.4 自我故障診斷

自動化控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中應(yīng)用，可以對機(jī)械本身具有良好的故障診斷作用，在自動控制機(jī)器設(shè)備中良好的自我診斷功能更有利于農(nóng)業(yè)機(jī)械和技術(shù)發(fā)展，在機(jī)械實(shí)際運(yùn)行過程中，可以通過傳感器技術(shù)來實(shí)行信息實(shí)時(shí)監(jiān)測，保證機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)良好、穩(wěn)定，在農(nóng)業(yè)機(jī)械運(yùn)行和發(fā)展中自動化控制技術(shù)發(fā)揮著重要的作用[3]。在機(jī)械運(yùn)行中一旦發(fā)生故障問題，自動化控制技術(shù)可以及時(shí)進(jìn)行故障診斷，并觸發(fā)報(bào)警信號，減少損失發(fā)生，保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全。

2 農(nóng)業(yè)機(jī)械自動化控制技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中已經(jīng)對現(xiàn)代化自動控制技術(shù)展開了深入的研究和探索，國內(nèi)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入新的階段，但由于我國農(nóng)業(yè)機(jī)械自動化控制技術(shù)起步較晚，和發(fā)達(dá)國家相比在高端技術(shù)應(yīng)用方面還存在明顯的差距。近年來，我國在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中針對傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)機(jī)械已經(jīng)開展了自動化改革，擴(kuò)大原有機(jī)械使用范圍，提升機(jī)械使用效率，保證農(nóng)業(yè)機(jī)械運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。其次，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中還大力發(fā)展無人自動操作機(jī)械農(nóng)業(yè)，針對一些操作相對簡便，且重復(fù)率高，具有危險(xiǎn)性的農(nóng)業(yè)活動通過自動無人操作來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人力勞作，解放生產(chǎn)力，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率大大提升[4]。此外，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中已經(jīng)全面展開了無人全自動操作技術(shù)的應(yīng)用，在大規(guī)模農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)了全程無人操作生產(chǎn)，使生產(chǎn)成本大大降低，提升了農(nóng)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。最后，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中農(nóng)業(yè)機(jī)器人技術(shù)也得到了大力推進(jìn)，在規(guī)模化農(nóng)業(yè)和現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中農(nóng)業(yè)機(jī)械自動化控制技術(shù)已經(jīng)成為未來發(fā)展的主要方向和趨勢，其中自動化控制技術(shù)在應(yīng)用中需要將多種技術(shù)進(jìn)行整合，充分利用云計(jì)算技術(shù)、人工智能技術(shù)等來實(shí)現(xiàn)中央電腦的集成控制，讓農(nóng)業(yè)機(jī)械生產(chǎn)變得更加科學(xué)和規(guī)范。

3 自動化控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)發(fā)展中的具體應(yīng)用

3.1 農(nóng)作物種植中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式是需要通過人工來進(jìn)行勞作和生產(chǎn)的，需要耗費(fèi)大量的人力和物力，且種植效率和質(zhì)量參差不齊，對農(nóng)業(yè)收成產(chǎn)生直接的影像。早期在農(nóng)業(yè)機(jī)械中主要是通過耕地及、拖拉機(jī)等半自動化機(jī)械來進(jìn)行農(nóng)業(yè)種植，但這些機(jī)械自動化水平較低，雖然能夠有效緩解農(nóng)民的體力勞動，提升農(nóng)業(yè)耕作效率，但對于我國的農(nóng)業(yè)發(fā)展還是起到制約。隨著科技的發(fā)展和進(jìn)步，農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)也在不斷的發(fā)展與進(jìn)步，在農(nóng)業(yè)機(jī)械中已經(jīng)廣泛采用了一些新的技術(shù)和手段，憑借新進(jìn)的智能化感應(yīng)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，全新自動化控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中得到普及應(yīng)用，使農(nóng)作物種植工作更好的開展[5]。如在水稻種植中通過自動化耕種農(nóng)業(yè)機(jī)械，根據(jù)水稻種類對水位高低要求，種植間距要求等，實(shí)現(xiàn)自動化精細(xì)化調(diào)控，提升水稻的種植質(zhì)量，降低農(nóng)民勞作強(qiáng)度，提升水稻種植效率。

3.2 農(nóng)作物生長的溫濕度控制

自動化控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中應(yīng)用，還要根據(jù)農(nóng)作物在生長過程中對于周圍生長環(huán)境的需求進(jìn)行適當(dāng)調(diào)控，及時(shí)對外界溫度、濕度等數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)調(diào)整，才能更加適宜農(nóng)作物的生長，通過設(shè)備來對溫度、濕度等進(jìn)行調(diào)節(jié)，確保農(nóng)作物處于最佳生長環(huán)境內(nèi)，提升你報(bào)給你作物的產(chǎn)量。例如在大棚種植蔬菜時(shí)，部分蔬菜屬于反季蔬菜，當(dāng)外界的環(huán)境無法達(dá)到農(nóng)作物生長要求的情況下，大棚會創(chuàng)建出模擬生長環(huán)境，通過對大棚內(nèi)的溫度和濕度調(diào)節(jié)，讓反季節(jié)蔬菜也可以更好的生長[6]。在農(nóng)作物監(jiān)管時(shí)，還可以利用自動控制技術(shù)來對大棚內(nèi)蔬菜水果等生長信息進(jìn)行監(jiān)控，確保農(nóng)作物的生長狀況符合生長需求。除此之外，還會通過傳感器技術(shù)來進(jìn)行信息采集，在大棚各個位置布置傳感器，將大棚內(nèi)蔬菜的生長數(shù)據(jù)和信息收集到系統(tǒng)中，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對大棚內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和下達(dá)指令，通過自動控制技術(shù)來執(zhí)行命令，確保設(shè)備在應(yīng)用中準(zhǔn)確對接，從而對大棚內(nèi)溫度和濕度實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。

3.3 農(nóng)作物自動采收

在農(nóng)作物成熟后通過自動化設(shè)備來實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物自動采收，在自動化控制技術(shù)的應(yīng)用中對相關(guān)設(shè)備設(shè)定參數(shù)，并通過程序自動控制，讓設(shè)備執(zhí)行程序命令，從而實(shí)現(xiàn)自動采摘。在農(nóng)作物采摘過程中，還要根據(jù)農(nóng)作物生長特性對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行測量，如對果蔬某階段成熟特征分析，果樹成熟位置分析等，并將相關(guān)數(shù)據(jù)錄入到系統(tǒng)中，通過自動化設(shè)備來執(zhí)行命令，完成設(shè)備自動采摘[7]。此外，自動化控制技術(shù)也可以通過傳感器來獲取一些外界的數(shù)據(jù)和信息，對設(shè)備內(nèi)部設(shè)定自動控制程序參數(shù)，在自動采摘時(shí)可以讓程序參數(shù)更符合農(nóng)作物采摘需要。

3.4 影像識別技術(shù)

在農(nóng)作物生長過程中對外部的光照強(qiáng)度也有一定的要求，在大規(guī)模農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中通過影像識別技術(shù)來識別外部的光照強(qiáng)度，對大棚內(nèi)的燈光強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)整，并對農(nóng)作物在不同生長階段對陽光需求量的差異來進(jìn)行科學(xué)調(diào)整，讓農(nóng)作物更加科學(xué)合理的生長，滿足農(nóng)作物在生長過程中對光照強(qiáng)度的需求。在大棚自動控制中通過影像識別技術(shù)可以對農(nóng)作物生長狀態(tài)顏色進(jìn)行識別，并將其與外界光照強(qiáng)度進(jìn)行對比，通過系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)對大棚內(nèi)部光照強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)控，從而避免資源浪費(fèi)，提升農(nóng)作物經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)語

綜上所述，在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中自動控制技術(shù)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)自動耕種，自動采摘等，大大減少了人力資源的投入。在農(nóng)業(yè)機(jī)械應(yīng)用中，還要加大對自動控制技術(shù)的研究和探索，根據(jù)農(nóng)作物的生長需求和要求，對自動控制技術(shù)進(jìn)行合理應(yīng)用，提升農(nóng)機(jī)生產(chǎn)水平，提高農(nóng)作物的生產(chǎn)效率和質(zhì)量，逐步實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)規(guī)模化生產(chǎn)和自動化生產(chǎn)，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的改革和進(jìn)步。