農業機械自動化關鍵技術及應用研究

梁 強

（新鄉職業技術學院，河南 新鄉 453006）

隨著我國農業科技的快速發展，農業機械化程度不斷提高，對我國農業生產產生了重要的影響。然而，我國農業機械自動化發展目前還面臨著諸多問題，特別是與世界先進水平相比，發展較為滯后。因此，必須認識到當前農機自動化的發展狀況，對存在的問題進行剖析，并提出相應的對策[1]。

1 農業機械自動化發展的價值及意義

隨著農業經濟的持續快速增長，我國對農業機械越來越重視，農業機械的廣泛應用，有效促進了我國農業機械化整體水平的不斷提高。在我國工業化進程不斷加快的背景下，推動農業機械化進程，對于我國農業向現代化農業快速發展有著重要意義[1]。在農業發展初期，我國就已經開始使用機械來進行農業生產，但在隨后的發展過程中，由于使用的農業機械較為落后，農業機械自動化水平較低，甚至出現了機械設備不配套、機械化效果不理想等問題，嚴重制約了我國農業機械化發展。目前，我國正逐步向智能化、標準化與現代化方向努力與前進，農業生產也向著自動化、智能化、高效化方向發展，機械自動化在實際農業生產中發揮著重要作用。因此，需要不斷提高農業機械自動化水平，進一步提高農業機械生產效率及作業質量，從而促進農業的現代化發展。

2 農業機械自動化技術分析

2.1 自動控制技術

農業機械自動控制技術主要包括動力控制技術、自動作業控制技術、自動安全防范技術、自動駕駛技術等。動力控制技術是指利用電動機帶動變速箱驅動變速裝置，實現動力傳動的有效控制與傳遞[2]。如通過傳動裝置的輸入輸出電流動作來實現各類型動力傳動系統的自動控制，利用扭矩驅動變速裝置產生的扭矩信號控制各類型動力傳動系統。自動作業控制技術是指利用計算機控制各類型農業機械使其按照預定方式工作。自動駕駛技術和安全防范技術，是指利用計算機控制各類型動力裝置來實現自動駕駛操作與安全防范，可在交通條件較差時保證安全距離，防止事故發生。基于自動安全防范技術研究成果，可有效防止和減少人為危害行為。我國在該領域的研究程度比較高，且已取得一定成果，并得到了迅速發展。

2.2 自動測距技術

自動測距技術是指農業機械通過自動測量其與外界測距設備（如傳感器）之間距離和方位，據此調整自身的運行速度和運行軌跡，從而實現農業機械的精準作業[3]。目前，這一技術已經被廣泛應用于汽車及拖拉機等多種農業機械和船舶設備當中。在農業機械使用過程中，自動測距是控制農業機械準確行駛至某一位置，并完成規定作業任務，保證工作質量的關鍵。一般情況下，一個農場配備幾臺拖拉機用于耕種作業，為了保證耕地工作質量和作物產量穩定，在農田平整或耕種時都必須有一名操作人員進行農業機械耕耙作業，因此自動測距系統成為需要專門研發和研究利用計算機進行測距控制方案中不可缺少的重要部分。測距控制器是以測距傳感器為基礎建立起來的測距網絡工具，其基本原理是根據測距儀提供的信息對農業機械進行控制，并實時提供測距信息作為其運行狀態反饋給計算機。該系統可實現農業機械之間、農業機械與其他車輛之間自動地測距和傳輸信息。

2.3 自動避障技術

現代農機的技術越來越先進，人們的思想也在不斷改變，但人們對拖拉機、收割機等農機的避障技術卻不是很了解。事實上，在拖拉機等農業機械運行過程中，對于障礙物，幾乎都是可利用現有設備，通過對障礙物的速度、位置等參數進行測量并與自身進行比對，來確定障礙物是否存在、方位是否正確以及車輛能否正常行駛等。此外，隨著車輛行駛速度加快，許多道路兩旁的障礙物也隨之不斷增加，如何規避障礙物，避障工作如何進行，也成為農機面臨的一個重要課題。據有關部門統計，拖拉機駕駛過程中因地面有障礙物造成事故的發生比例為40%，在公路上因障礙物造成事故的發生比例為35%。此外，10%是由駕駛員對障礙物位置和角度判斷不準確造成的[4]。因此，為保證拖拉機等生產機械在行駛過程中與障礙物進行合理有效的接觸，避免事故發生，農機應加強避障工作。目前，我國對農機避障方面的研究較多，如利用紅外線傳感器檢測障礙物并在障礙物附近放置紅外傳感器；利用雷達測距技術避障，可以有效避免碰擦事故出現；利用激光測距技術避障，可以有效避免碰擦責任事件發生等。

3 農業機械自動化技術存在的問題

3.1 技術更新緩慢

在農業機械生產過程中，其農業機械裝備結構與機械性能隨著時間和條件變化而發生變化[5]。同時隨著計算機信息技術的發展與普及，技術和設備的更新與升級將對現代農業機械設備作業過程產生積極影響。目前，我國一些高科技的現代化設施已在逐步投入使用，但是與當前我國科技創新能力與高質量發展的要求仍有一定差距。在現代化建設過程中，會產生一些高科技設備以及科技產品，但這些設備以及產品在日常工作中很難保證使用效率和質量[6]。而且由于科技更新緩慢等原因，目前國內的設備和產品在某些方面存在一定缺陷，并不能達到現代化水平，我國在農業機械自動化技術以及設備方面的自主創新能力不足。當前我國面臨著農產品價格高、生產成本高、農產品銷售不暢等問題，而這也制約了我國農業機械設備及產品向高效高質方向發展。

3.2 應用環境不適宜

農業機械自動化技術的應用必須具備一定的自然環境。一方面，在農田里面作業的農機設備一定要有良好的工作環境或者適宜的氣候條件，尤其是在地勢較為低洼的地區。如果不能為拖拉機等農業設備提供良好的工作環境，那么這些機器必然無法正常工作，進而導致農民的勞動成本增加，造成一定損失。另一方面，農業機械的使用具有較強的季節性，要根據當地氣候條件合理地選擇使用環境。只有充分考慮到當地氣候條件、地理情況等因素制定合理的應用方法與方式措施，才能有效地提高農業機械化水平與效率。從目前我國許多地區的農業機械使用情況來看，如果當地氣候環境和地理條件并不適合機械耕作農作物，如土地碎片化，使用農業機械反而會增加農民耕作難度，導致農作物種植效益較差。總之，就是要充分考慮到當地氣候條件和土壤條件等因素，科學合理地規劃使用方式，以確保各種類型農業機械都能夠正常工作。

3.3 人員素質有待提高

我國經濟發展速度不斷加快，農業現代化建設速度也不斷加快。作為一個農業大國，農業機械化發展中也需要高度重視人員素質。我國部分地區在農業機械自動化相關技術人員培養方面存在很多問題，無法滿足當前對此類人員的需求。同時，我國經濟高速發展，人口大量增加，人口老齡化問題日益突出，在未來很長一段時間內人口老齡化問題依然嚴重[7]。

4 農業機械自動化技術發展策略

4.1 優化產品設計

產品設計是農業機械產品生產的基礎，也是產品開發工作的核心內容。通過對農業機械產品的設計優化，可以提高農業機械產品市場競爭力，為農業機械自動化技術應用提供良好條件[8]。為了滿足農業生產需要，在農業機械自動化技術應用中，首先要對農業機械產品進行合理設計。農業機械產品設計優化要從以下兩方面進行：第一，從外觀設計方面對農業機械產品進行優化和改進[9]；第二，農業機械產品使用具有很強的季節性并且閑置時間較長[1]，所以農業機械產品設計要以節約農業生產成本為目標，在考慮農業機械產品安全性、可靠性等方面的同時，還要考慮產品運行過程中的成本投入問題。對于農業機械產品設計來說，要根據農業機械產品在農業生產中所發揮的作用以及存在的問題進行分析探討，同時要對農業機械產品設計問題進行合理規范處理。

4.2 提高產品質量

在農業生產中，農業機械產品質量的好壞直接影響到農業機械自動化技術中各項參數的設計、調整和控制，從而對農業機械自動化技術的應用效果產生一定影響。因此，在農業生產中一定要提高農業機械產品質量，以適應農業發展特點。首先，在農業機械自動化技術應用過程中，應該嚴格按照相關標準來設計和制造農業機械。比如通過選擇優良農機設備、科學合理運用機械配置技術等確保生產出高質量農業機械設備。其次，還要注重農機產品的安全性。對于農機產品生產而言，其安全性能是重中之重。因此，在農業機械自動化技術應用過程中，必須注意農機產品的質量問題，要通過建立安全生產責任制來有效保障農機產品的質量。

4.3 優化作業方式

在對農業機械自動化技術的應用中，優化作業方式是提高農業機械自動化技術應用效率的重要環節。優化作業方式是推動農業機械自動化技術應用的關鍵措施之一，主要包括以下幾個方面。首先，科學引導、督促相關單位工作人員提高對農機自動化技術應用的認識。其次，要結合當前農村土地承包制度改革要求對農機自動化技術進行優化。同時，農業機械自動化技術在應用過程中要不斷優化應用程序。最后，有關工作人員要改進應用農業機械自動化技術時的工作態度和方法。

4.4 加強農機具維護

不僅要對農業機械自動化技術進行改進，也要對機械設備進行必要的維護。只有農業機械的各項性能得到保證，才能提升農業生產效率，實現農業生產效益和經濟效益的最大化。當前，我國農業機械自動化技術還沒有得到很好的普及。要想更好地提高農業機械性能，還需要在其維護、保養等方面進行改善。首先，使用前要對農業機械進行全面檢查，要確保農業機械性能良好。其次，要對農業機械開展日常維護工作[10]，閑置時期做好零件的保養。定期對農業機械進行檢修和維護工作，以保障農業機械能夠正常運行。

4.5 加強農機具安全監管

為保障農機具安全運行，有效提高我國農業機械的效率和質量，相關部門應該加強農機具安全監管工作。首先，政府要加大對農機具安全生產政策的宣傳力度，提高農機具生產者、使用者的安全生產意識，推動農機具安全和可持續發展。其次，相關部門要建立健全農機具安全監督管理體系及責任體系。在監督管理過程中，要強化企業主體責任以及政府相關部門監管責任，有效防范農機具安全事故發生。最后，相關部門要強化農機具使用安全培訓工作。要加大農機具使用安全教育培訓力度，不斷提高相關人員的農機具使用安全意識。此外，在使用農業機械自動化技術的過程中應該加強操作人員安全意識建設，確保農機具安全運行，并且在使用農機具過程中，相關人員應該嚴格遵守安全操作規程。

5 結語

在農業生產中，將機械自動化技術應用于智能化種植、收割和加工中，極大地提高了我國農業的智能化、自動化和精準化水平。在農機自動化技術的推廣中，必須優化計算機技術，創新播種技術、灌溉技術，進一步加強人才隊伍建設，助推鄉村振興，促進農業農村現代化。