自動控制技術在農業機械中的應用

郭學理

摘要：無論科技或者是工業發展得多么蓬勃，但農業始終是我國的立國之本，是人民之所以能夠長久生存的根基。因此持續進行農業發展，以科技以及現代化手段來促成農業生產的機械化模式，為農業的發展持續加碼也是必須進行的一項國家發展大計。而科技以及現代手段為農業帶來的新的發展力量就是各種農業機械了，而農業機械在發展與不斷更新的過程中應用得最多的就是自動控制技術了。基于此，文中對于自動化控制技術在農業機械中的應用進行了研究，從其應用現狀，缺點，上升空間等方面對其進行了探析，希望可以幫助我國農業的機械化水平變得越來越高。

關鍵詞：自動控制技術;農學機械;自動控制技術的應用

我國是人口大國，土地面積大國，也是農業大國，無論是中華民族骨子里對于種植的深愛，還是我國在農業種植技術方面的持續研究，都幫助我國在農業生產方面一直處在較為領先的地位。農業的發展對于一個國家的經濟水平以及其整體的實力競爭力等是有著極為重要的影響的，也因此，我國在農業生產以及發展方面一直比較重視，農業科技以及糧食產量的不斷進步就是這一重視的最好體現。在進行農業相關機械設計的過程中，為了確保最終獲得的機械產品能夠具備安全高效等使用特點，需要在其中應用自動控制的技術。不過，現階段雖然我國在自動控制技術方面的研究已經處于十分完善以及先進的階段，但這一技術在農業機械上的應用還不夠成熟，還需要從技術應用以及應用管理等多個方面對其進行優化改善，文中就對這些問題進行了探討。

1 在農業生產中應用自動控制技術的必要

自動化控制技術的運用具有兩點顯著優勢，其一，配置簡單;其二，穩定性高。為踐行我國集成化和智能化農業生產理念，運用自動化控制技術，能夠實現精準收割、保障采摘等活動的安全性。自動化控制技術在農業生產活動中的運用，能夠方面農業技術人員實時控制，從而提高生產效率。比如，自動化控制技術實際上就是通過電力技術、電氣控制來提升農業的生產速度，提高生產效率。在傳統的工業生產過程中，農業的生產效率都需要依賴人工的工作效率，對于農業信息各項數據的搜集、處理和分析都需要浪費較大的人力投入以及實踐成本，并且從農業機械的操作上而言，安全性也不夠強，農業生產人員也要通過人力監管來確保農業生產的安全開展。而自動化控制技術則可以通過實時控制來達到減少人力監管、確保農業生產安全和穩定的效果。自動化控制技術能夠利用信號快速獲知農業生產信息，其信息的傳遞速度很快，用時較少，并且在搜集信息時能夠快速、準確，與人工搜集農業生產數據相比，其數據的搜集穩定性和準確性都更高，而且實時控制也能夠得到更準確的數據，并且通過自動化控制程序能夠對傳輸過來的信息進行及時的處理和分析，從而能夠幫助農業生產人員做好農業機械以及農業生產的安全保護工作，在實時控制中如果監測到異常情況，也有助于農業生產人員及時調整，快速采取防護措施。自動化控制技術的實時控制，能夠根據農業生產情況進行調節和控制，確保農業生產能夠安全穩定的運作，從而促進農業生產的良好發展。

其次，自動化控制技術還具有極強的可靠性。自動化控制技術其實就一種通過信號進行電氣或電力工作的技術。能夠在信號的輸入、輸出之下隔離光電，從而能夠讓農業機械設備在運行過程中，確保內外兩個部分的電路系統有效隔離，從而讓整個農業機械設備能夠在控制系統的運作下產生相應的屏蔽，能夠有效確保農業機械設備在不同的農業生產環境中都可以穩定運行，具有極強的可靠性。加上自動化控制技術的控制屏蔽，使得農業生產機械可以更好地適應各項工業生產工作，無論是在復雜的生產工作、復雜的生產環境亦或是簡單的工作、良好的環境中，農業生產機械都能夠根據生產工作和環境的不同科學的運作。

并且，自動化控制技術的售后成本較低。實際上，成本問題是農業機械使用的中比較突出的問題之一，由于農業機械需要在農業生產中大量使用，因此很容易出現磨損、故障等問題，這些置換、維修機械都需要花費一定的金錢，售后成本累積下來很高。而自動化控制技術能夠讓農業生產機械提高對農業生產環境的適應能力，能夠更加安全可靠，并且能夠通過實時控制掌握農業生產機械的實際狀況，不但能夠有效提高機械在農業生產過程中的效率，還能夠增強其環境適應能力，減少機械的磨損以及故障情況，能夠實時控制機械操作，從而為農業機械的良好使用提供保障。并且農業機械的使用也要配對相應的機械操作人員，而自動化技術能夠大大減少人力成本，加上自動化的實時控制，農業生產人員的勞動強度和工作量也會相應減少，加上自動化控制技術并非一次性技術，但作為技術學習和知識學習是一次性成本，因此成本較低，能夠有效減少農業生產的成本投入。而且由于自動化控制技術能夠實時控制農業機械設備，能夠及時獲得農業生產的各項數據，因為可以通過對數據信息的處理和分析，快速發現農業生產的異常情況，尤其是機械的異常情況，比如農業機械設備出現故障，自動化控制技術就能夠根據故障展開自我診斷。在傳統的農業生產過程中，農業機械一旦發生故障，都需要維修人員來診斷故障原因，需要花費一定的時間，而自動化控制技術能夠自我診斷，從而讓農業生產人員快速明確農業機械的故障原因，從而對癥下藥，以便排查故障或者送去維修。自動化控制技術能夠通過傳感器實時監測農業機械設備的使用情況，在監測下確保農業機械狀態穩定，能夠開展農業生產工作，一旦農業機械狀態出現不穩定或機械故障，自動化控制技術就能夠立刻排查不穩定因素及故障原因，并立即警報告知農業生產人員，從而能夠讓農業生產人員第一時間發現問題、排查原因、解決問題。

此外，在過去傳統的農業生產中，人們多是使用蠻力來進行農業的各階段生產，對于人力的消耗比較大，且在效率上非常低。但到了現代化的社會中后，更多的人去進行腦力勞動，能夠用于農業生產的勞動力本身就變得不再足夠，而隨著經濟的發展與社會的不斷前進，社會民眾對于農產品的質量要求也變得更高，這些無疑都對現代化的農業生產提出了更多更高的要求。之所以所當代農業的發展離不開自動化控制技術也與當前的這種狀況有著離不開的關系。在農業生產過程中使用自動控制技術，首先能夠從根源上解決勞動力不足的問題，傳統農業生產過程中需要數十人乃至于上百人進行的工作，在使用自動控制技術進行機械化作業之后一兩人就能完成，節約了勞動力的同時也降低了需要在人力上付出的成本。再者在農業發展過程中使用自動控制技術之后其生產的效率也會變得更高，舉個簡單的例子，傳統人力收割水稻，一天可能也就能收割一兩畝地，但使用應用了自動控制技術的收割機械之后，一個人一天可以操作機械完成上百畝水稻的收割。除此之外自動控制技術應用在農業生產中還能夠幫助作物的產量變得更高[1]。應用了自動控制技術之后不但在作物的收獲期能夠進行更及時有效的收割，在作物的生長期還能夠進行更加精細化的管理，給予農作物更好，更適宜的生長環境，幫助農作物的產量變得更高。總而言之，自動控制技術應用到農業生產中對于農業的發展是有著極大的促進作用的，值得我們的大力提倡與推廣。

2 現階段農業自動化機械的發展

農業自動化的相關技術不但在我國不斷推廣發展中，在全球范圍內也在不斷被研究完善著。比如說美國以及荷蘭都屬于農業發展極為迅猛的國家，且其農業生產的規模也一直都是比較大的。就拿美國來說，其在農業機械的研究上甚至于已經超過了我國，有相關的研究者已經研究出了在農業機械上安裝上GPS定位系統，幫助其在作業位置的定位上變得更加準確，且在機械作業的精度上也有了明顯的提高。而更加精準化，智能化的農業生產管理也是未來農業發展的主要研究方向。當然這些在目前來說都還只是初步的設想而已，距離其成果誕生還需要一段不斷的時間要走，需要更多技術以及資金上的投入。我國是從21世紀才開始推行農業的機械自動化的，而我國地域廣闊，種植的農作物產品的種類也比較多，因此在實際應用自動化機械的過程中還是需要對一些細節進行合理處理的。比如說南北方的氣候，地形，作物生長周期等都存在較大的差異，因此使用同樣功能的農業機械也需要根據實際需求選擇不同型號的設備[2]。我國現有的農業機械研究成果主要集中在自動化的收割機以及自動插秧機等方面。我國南北方一些比較平坦，種植面積比較大的區域對于這些農業機械的應用比較多一些，而一些種植面積小，地勢不夠平坦的地區則因為地域，以及應用成本等的限制對農業機械的應用不夠。除此之外，我國現階段對于農業機械的研究還是比較統一的，在對農業機械的因地制宜使用上研究不足，還需要更多技術及經驗上的推進。

3 自動控制技術在農業機械中的具體應用

在與農業相關的各種機械的研究與設計過程中，自動控制技術絕對是其中最為關鍵的一種，并且在當前的多個國家的農業機械研究項目中有著極重要的應用。比如說為了幫助農業生產的整個過程得到更加精細化的管理，在農作物種植區域安裝了電子監控系統。而隨著當代信息技術以及科技手段的發展，農業機械已經由自動化向著更加智能化的方向發展了，比如說農業機械中已經有了對分布式控制技術的應用，對于人力在農業生產中的要求變得更低了，而效率卻更高了[3]。這種分布式的控制技術將一系列的拖拉機系統連接在一起，通過智能化程度更高的計算機系統以及終端系統來對其進行統一控制，而所有的子系統之間又是相互獨立的，并配備有標準統一的接口，所有信息都能夠靈活地在系統中匯集，而網絡通信的不斷發展完善以及局域網功能的不斷被開發利用也讓這些農業機械的控制以及操作變得更加標準化以及規范化，這對于農業機械的發展以及自動化技術在其中的應用本身就打下了一個極為堅實的基礎。

除了技術上的不斷發展與交融之外，自動控制技術在農業機械中應用的過程中，相關的制度也在不斷被完善中，無論是國家政策方面給予的支持還是各級政府對于農業機械研究的重視，從近些年來的農業機械研究來看，其明顯在向著設備成本更低，應用靈活性更高的方向發展。在國家以及政府的支持下，農業機械的研究者們一直致力于堅決小面積農耕區應用機械設備困難的問題，通過對機械作業精準度的提升，機械設備體積的減少來不斷幫助農業機械的應用范圍可以變得更廣，能夠更因地制宜地解決不同農耕地區，不同農作物生產中所遇到的不同問題，為農作物的種植戶們解決日常生產所需的同時也幫助我國農業的發展速度可以變得更快。

自動控制技術在農業機械中的應用除了體現在作物的日常管理以及機械應用的廣泛性上，還體現在了作物的采收上。比如說當前應用成果喜人的茶葉的機械化采收，就是根據不同茶園的地形，以及不同茶樹品種的生長特性來設計更加適合茶葉采摘的機械，幫助茶葉采摘的效率變得更高，成本更低，增加了茶農們的經濟收益。在自動化控制技術的運用中，可以對關聯設備設置參數后通過程序實現自動控制。當設備執行程序命令后，便能實現自動采摘。當然在采摘過程中常會根據農作物的生長特性來測量相關數據，例如對果蔬某個階段的成熟特征、果樹成熟位置分析等，將相關數據錄入到系統后，便能借助于自動化設備接受命令完成自動采摘。此外，自動化控制技術還能用傳感器來獲取外界信息和數據，設置相關參數以保障更符合農作物的采摘需求。由此可見，自動控制技術在農業機械中的應用已極為廣泛，農業的機械化發展也已經成為其發展必然趨勢。

另外，自動化控制技術在農業發展中運用還體現在“農作物生長的溫濕度控制”、“影像識別技術”等方面。其一，農作物生產過程中常常需外界的溫度、濕度加以調整，使其更適應農作物的生長，通過設備來使其處于最佳生產環境內，進而提升產量。例如在大棚種植蔬菜中部分蔬菜屬于反季節蔬菜，當外界環境無法滿足農作物生產需求時，就可以利用自動化控制技術模擬出一個生長環境，并對其生長信息加以監控。例如利用傳感器來進行信息采集，分析后實時調節棚內溫濕度。其二，關于影像識別技術。農作物生產對于外部光照強度也有一定要求，因此可利用影像識別技術調節棚內的燈光強度，并針對農作物生長中不同階段對于陽光需求量的差異及時調節，避免出現資源浪費，提升了農作物經濟效益。其三，關于施肥技術的運用。在借助于有關地理信息技術幫助下，對需要施肥的區域提前做好預估，隨后將肥料輸送到制定區域，結合自動化控制的方式能夠保障投放更為準確，減少了中間的人力勞動和相關成投入。同時在施肥過程中也要對區域內的產量提前做好把控。運用施肥控制技術后，能夠減少不必要的人力資源耗費，也促使了更多作業未來朝自動化趨勢發展。

4 結語

在農業機械中應用自動控制技術并將自動化的農業機械推廣出去對于我國農業的發展有著非常重要的作用，目前自動控制技術在我國農業機械的應用中是比較廣泛的，比如說對農作物生長進行常規管理的自動化機械，對農作物的自動收割等。而在今后自動控制技術與農業機械的不斷交融中，我國農業機械乃至于整個農業產業的發展也都會越來越好。

參考文獻

[1] 張傳國.自動控制技術在農業機械中的應用探討[J].南方農機，2020，342（2）：36.

[2] 許常青.自動控制技術在農業機械中的應用分析[J].農家科技，2019（6）：148.

[3] 林強.自動控制技術在農業機械中的運用探析[J].南方農機，2018，300（8）：33.