農(nóng)業(yè)機(jī)械中的自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用

林長(zhǎng)年

（公主嶺市農(nóng)業(yè)機(jī)械化學(xué)校 培訓(xùn)科，吉林 公主嶺 136100）

諸多農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)表明，農(nóng)業(yè)機(jī)械的自動(dòng)化和智能化水平，是農(nóng)業(yè)發(fā)展水平的重要體現(xiàn)。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的提高主要依賴農(nóng)業(yè)自動(dòng)化和機(jī)械化水平的進(jìn)步。為推動(dòng)農(nóng)業(yè)機(jī)械化轉(zhuǎn)型升級(jí)，基于自動(dòng)控制技術(shù)的內(nèi)涵，分析其在灌溉、施肥、播種等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的的應(yīng)用原理和優(yōu)勢(shì)，為促進(jìn)自動(dòng)化技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的更深入應(yīng)用提供借鑒。

1 自動(dòng)控制技術(shù)的內(nèi)涵

總的來說，自動(dòng)化技術(shù)的主要發(fā)展歷程為：古代控制（庫太西比奧斯水鐘）—近代控制（蒸汽機(jī)）—現(xiàn)代控制（智能）。

當(dāng)今，將計(jì)算機(jī)技術(shù)與電力機(jī)械結(jié)合起來實(shí)現(xiàn)機(jī)械的自動(dòng)控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的無人化管理。自動(dòng)化技術(shù)以計(jì)算機(jī)編程設(shè)定的指令或程序?yàn)橹С郑捎靡幌盗袉纹瑱C(jī)控制部件和各種程序控制各種元器件自動(dòng)運(yùn)行。自動(dòng)控制技術(shù)不是一種單獨(dú)的技術(shù)，而是集成計(jì)算機(jī)技術(shù)、微處理技術(shù)、傳感與檢測(cè)技術(shù)、信息處理技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)。這些綜合技術(shù)使自動(dòng)化控制不斷得到發(fā)展和提高。總體來說，自動(dòng)控制系統(tǒng)大體可以分為兩種類型，即縱向控制（工作范圍、作業(yè)量、位置信息）和橫向控制。

隨著自動(dòng)化技術(shù)不斷發(fā)展，其在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用也不斷深入，在農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域中的主要優(yōu)勢(shì)如圖1所示。

圖1 自動(dòng)控制的優(yōu)勢(shì)Figure 1 Advantages of automatic control

2 自動(dòng)控制在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用

自動(dòng)控制技術(shù)用在農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域中的主要應(yīng)用見圖2。

圖2 自動(dòng)控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用Figure 2 Application of automatic control technology in agricultural machinery field

2.1 自動(dòng)播種控制技術(shù)

將PLC控制器植入播種機(jī)的電氣化控制系統(tǒng)中，應(yīng)用延時(shí)控制方法實(shí)現(xiàn)對(duì)耕地、種子數(shù)量、填土情況等的監(jiān)測(cè)，大幅提升播種機(jī)的自動(dòng)化水平、播種精準(zhǔn)度和播種效率。播種自動(dòng)化運(yùn)行水平的提升，可為農(nóng)作物的生長(zhǎng)創(chuàng)造更加有利條件。

2.2 自動(dòng)灌溉控制技術(shù)

近年來，自動(dòng)化技術(shù)在節(jié)約農(nóng)田灌溉用水和提高水資源利用率方面發(fā)揮著重要作用。集成計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)、通信技術(shù)的智能灌溉系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)農(nóng)田情況并進(jìn)行精準(zhǔn)灌溉。其主要特點(diǎn)有3個(gè)：一是可靠性高，若田地的環(huán)境惡劣，屏蔽措施可以幫助機(jī)械消除外界干擾；二是高效、高性能的傳感器會(huì)診斷機(jī)械故障，為維修提供便利；三是覆蓋范圍大，提高田間工作效率，節(jié)省人力物力。

溫室灌溉自動(dòng)控制系統(tǒng)包括灌水器、水分傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、水位傳感器、雨量傳感器等，系統(tǒng)可自動(dòng)啟閉水泵和按一定的輪灌順序灌溉，實(shí)現(xiàn)灌溉自動(dòng)化和動(dòng)態(tài)管理控制策略，控制原理如圖3所示。

圖3 自動(dòng)灌溉自動(dòng)控制原理Figure 3 Automatic control principle of automatic irrigation

2.3 自動(dòng)施肥控制技術(shù)

灌溉和施肥都是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的灌溉設(shè)備能耗高，且容易發(fā)生故障。為提高肥料的使用率和人工成本，利用自動(dòng)控制技術(shù)采集分析土壤、作物、氣象等各類因素后，由操作系統(tǒng)發(fā)送相關(guān)指令并對(duì)各類控制閥門進(jìn)行控制，可以降低人工分析不合理性因素造成的農(nóng)業(yè)灌溉損失。同時(shí)，將灌溉環(huán)節(jié)和施肥環(huán)節(jié)結(jié)合起來，通過合理控制雙方壓力來實(shí)現(xiàn)灌溉和施肥的自動(dòng)化、智能化。這樣不僅可提高肥料的使用率和農(nóng)作物產(chǎn)量，還可以減少人工和時(shí)間成本。

2.4 自動(dòng)溫室控制技術(shù)

溫室大棚在我國(guó)北方農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有重要位置。將自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用到溫室生產(chǎn)中，對(duì)棚內(nèi)的溫度、濕度、光照、二氧化碳含量等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并根據(jù)農(nóng)作物生長(zhǎng)規(guī)律自動(dòng)進(jìn)行調(diào)控，為農(nóng)作物生產(chǎn)創(chuàng)造更適宜條件，有利于提高作物的成活率和產(chǎn)量。

3 結(jié)語

自動(dòng)化控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域中的應(yīng)用不斷提高，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)朝著數(shù)字化、智能化方向發(fā)展。自動(dòng)化控制技術(shù)不僅能大幅提高農(nóng)作物生產(chǎn)效率，還能提高農(nóng)業(yè)機(jī)械的安全運(yùn)行水平、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。尤其是自動(dòng)化節(jié)水灌溉技術(shù)、自動(dòng)施肥控制技術(shù)和自動(dòng)化溫室控制技術(shù)的應(yīng)用，可以提高農(nóng)作物產(chǎn)量和資源利用率，對(duì)環(huán)境保護(hù)、土地資源利用和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。