自動控制技術在農業機械中的應用

劉樂強，許 敏

（比亞迪汽車工業有限公司，廣東 深圳 518000）

0 引言

農業的發展和國民經濟增長有著直接的關系，隨著科學技術的快速發展，農業的生產方式也有了巨大的改變，要創新農業生產方式，若采用傳統的農業耕種方式，已經無法滿足當下的發展形勢，加大農業生產中機械設備應用的管控力度，才能提高農業生產的效率和質量。

1 我國農業自動化控制現狀

1.1 農業機械部分自動化控制技術

農業機械中自動化其中一部分就是機械要具有自動化的裝置，例如，拖拉機，傳統的拖拉機在運行過程中，會受到自身的抖動給機械零部件帶來較強的摩擦，此時就會產生熱量，若熱量聚集就會產生火災。采用新型的拖拉機，會有自動裝置，就能有效感應到機體的問題，就能有效控制拖拉機，也能讓拖拉機發生故障的概率有所降低，大大提高了應用率，也讓拖拉機的使用壽命得以延長。半自助灌溉操作主要是工作人員來有效控制自動計劃，通常情況下對于農耕地開展劃分，設備會劃分為3 片區域，然后確定出灌溉的范圍，就能起到很好的節約成本效果。采用自動化灌溉技術，也能有效的降低農民工作量，還能有效控制水資源的浪費問題，發揮出水資源的價值[1]。

1.2 在精細化農業中應用自動化控制技術

自動控制技術，主要是通過精細化管理模式在農業中應用。在精細化模式下，農業就能實現生產和管理的優化，也能大大提升農業生產的效率和質量。現階段，在精細化農業自動化技術中，有溫室，技術人員是通過泵站對于農產品進行監控，就能了解到生長的情況，也能做好日常的設備的維護。現階段，在精細化農業中，自動控制技術還在初期環節，后期優化的方向就是操作人員的任務量要降低。在操作的過程中，技術人員采用計算機、互聯網技術就能進行監測和測量，獲得的數據完成整理和匯總后錄入自動控制系統內，就能開展自動化管理。

1.3 自動控制技術的農業機械設備種類多元化

現階段，隨著科學技術的快速發展，最近幾年農業機械設備在農業生產中占據了重要的地位，很多的農業設備都需要自動化技術的支撐，在耕作中的優勢也比較明顯。例如，傳統的80 拖拉機，經過改良換代之后升級成為72 的拖拉機，不僅在操作上比較簡單，同時價格更經濟[2]。

2 自動控制技術應用于農業機械的優勢

2.1 提高可靠性

傳統的農業機械在比較惡劣的環境下，會受到不小的阻礙。在農業機械控制中采用自動控制技術，可大大提高可靠性，可以讓農業機械設備能夠快速適應惡劣的環境和不同自然條件，主要是通過自動化控制技術中信號的輸入、輸出，然后利用光電隔離技術，可以在電路之間形成良好的電氣系統，起到很好的隔離效果，就能有效屏蔽各個模塊。

2.2 對農業機械進行實時控制

電氣控制在研發和應用中，讓自動控制系統具備了良好的運行效率，主要是在電氣控制中，在短期內就能讓信號完成接收和處理，可實現農業機械設備的實時控制，并且在配置上更加靈活。隨著科學技術的快速發展，在農業機械中控制器、傳感器的應用，多種靈活的方式也促進了農業機械自動控制系統的完善，不僅讓農業機械在運行期間滿足了自動控制現場信號需求之外，也能通過模塊化的結構來提高農業自動化的工作效率。

2.3 及時發現故障并組成自我診斷

在農業機械操作過程中，自動化控制技術要有良好的自我故障診斷功能。在機械設備的運行過程中，要及時并有效完成自我診斷，自我檢查一些故障存在的問題，就能大大提高農業機械維修工作效率。另外，在機械設備運行過程中，要采用傳感器技術針對設備展開系統化、全面的監測，才能鎖定出故障的具體位置，通過有效的措施進行處理。在自動化控制中，自我故障診斷期間有自檢，發現故障就立即報警，及時通知檢修人員開展維修，有效降低了故障擴大率，還能確保農業生產的安全性[3]。

2.4 提高農業機械設備使用效率

現階段，自動控制技術中會采用到控制器、傳感器，都是國際上比較通用的零部件，因此在選擇和更換的過程中就會比較方便。隨著科學技術的快速發展，自動控制技術的零部件結構也越來越簡化，不僅靈活性更高，同時適用性更強，自動控制技術在農業機械設備運行需求上可更好地滿足。結合各種農業機械設備的需求，自動控制技術更適用于小型控制器以及模塊化結構，可以靈活調節，大大提高了農業機械設備的使用率。

3 在農業機械中應用自動控制技術

3.1 溫度濕度自動控制技術的應用

目前，反季節的蔬菜不僅會讓人們品嘗到不同季節的蔬菜，還能給農戶們帶來較大的經濟效益，但是反季節的蔬菜在生產環境、生長條件下會有較高的溫度、濕度要求，并且管理的過程也通常較為復雜。主要是農戶在種植蔬菜過程中，蔬菜的生長整個全過程都要進行管理和監督，作為研究人員要在大棚中安裝濕溫度的傳感器，要在大棚的幾個位置將濕溫度傳感器進行固定，主要是能夠將農作物的生長全過程都能進行記錄，同時將數據傳輸到系統，通過計算機就能獲得參數，利用這些數據就能有效調節濕溫度，掌握濕溫度的變化，然后展開加濕、排風、干燥、制冷、除熱等操作，能夠讓大棚的濕溫度控制在適合農作物健康生長的狀態下。

3.2 自動采摘技術的應用

目前，自動控制技術在農業機械中得到了廣泛的應用，同時也讓農作物實現了自動化的管理。例如，農作物的采摘設備，就能按照之前設定好的路線進行采摘，采摘完畢就能立刻返回系統，然后計算機再次進行指令的下達，采摘設備就能按照設定好的路線進行采摘活動，也能結合自動傳感器對農作物成熟狀態進行反饋進行有效的判斷。在采摘的過程中不符合采摘的條件，要及時確定出影響因素。通常情況下，采摘技術的在自動化程度方面要求較高，主要是適合全面自動化的農作物大棚，同時，對于工作人員的計算機水平要求也較高，需要操作人員要按照農作物的不同來設定好采摘的指標。自動化采摘技術的最大優勢，就是降低了人工采摘過程中的失誤率，還能避免煩瑣枯燥的采摘工作帶來的失誤，也節省了非自動化采摘設備帶來的浪費問題，同時也節省了采摘設備的數量，讓農戶的設備成本有所下降。

3.3 視覺識別技術的應用

一般情況下，農作物對于光照的需求是有很大的差異的，種植蔬菜的大棚來說，農戶要結合蔬菜的具體生長周期、生長現狀來合理調整光照的強度，對于農戶來說就是很大的工作量，并且在操作中難度很大，無法做到精確的控制。通常在蔬菜大棚自動化控制系統中，要安裝視覺識別系統，就能對于大棚中不同的蔬菜展開劃分，結合生長周期、現狀、外觀等進行自動遮光系統的調整，就能讓不同蔬菜都能滿足光照的需求，得到很好的光照強度，通過識別系統，就能有效讓農戶的勞動成本降低[4]。但是應用視覺識別技術，成本一般較高，通常都是適用于高附加值的蔬菜，在普通蔬菜大棚中應用不多。

3.4 灌溉控制技術

灌溉在農業發展中發揮著重要的作用，尤其是我國的農業發展進程中，已經采用到了灌溉控制技術，傳統的灌溉技術已經無法適應當下的發展形勢和農業現狀，也滿足不了當下農業生產的特點。目前，我國的水資源比較緊缺，十分匱乏，加強水資源利用成為社會一個問題，因此要節約用水，讓水資源得到高效的利用，也是農業灌溉技術最需要解決的問題之一。自動農業灌溉技術，就是采用先進的技術來解決灌溉中水資源浪費等問題，主要是該技術系統中包含了很多技術，其中有自動控制、傳感、通訊等，促進農業生產，同時也能很好地給城市起到綠化作用。另外，自動化灌溉技術還能節省人力，大大提高生產的效率。現階段，最常見的灌溉方式就是兩種，一種是噴灌，另外一種是微灌，自動化控制技術中可實現遙控檢測功能，也能有效檢測到農作物、土壤等實際情況，將檢測結果上傳到控制中心，就能對灌溉的水量和灌溉的時間進行有效調整，農作物不僅能夠得到很好的灌溉，也能有效緩解水資源浪費等。

3.5 施肥控制技術

施肥控制技術在應用過程中要和自動化灌溉技術相結合，要利用壓力將肥料灌入溶液系統中，就能進行農作物的灌溉和施肥，該技術在應用中也是實現精確的管控，和自動化灌溉技術基本一致，通過自動施肥技術，就能有效控制施肥量，還能讓農作物得到施肥，降低了浪費等情況。但是目前，我國在自動灌溉技術應用方面還尚未得到廣泛的應用，主要是該技術缺乏規范化。另外，施肥控制技術在灌溉施肥面積上會受到影響，一套系統的應用在農業生產中可以節省很大的成本，但是農業面積小，系統會有閑置情況發生，就會造成成本升高。自動化施工控制技術在應用中只需要一個人操作，也大大節省了人工，施肥系統在運行中，可按照檢測的數據來有效分析農作物、土壤等，就能結合實際情況來調整肥料的比例，充分利用肥料，避免肥料的浪費，影響到四周的環境。

3.6 溫室控制技術

在農業生產過程中，資源要充分利用，同時要創造出更大的經濟效益，也是我國農業在發展中一個目標。在農耕時代，人們受到了傳統思想的影響，對于農業生產在認識上比較狹窄，種植作業過程中都是結合天然的土壤資源，會遭到天氣、溫度等因素的影響，因此在農業生產中就會處于被動，播種都是按照自然規律和季節，在古代，尤其是冬季，農作物就會遭到各種惡劣的天氣，就會給農業的發展帶來影響。現階段，隨著科學技術的快速發展，溫室大棚成為農業發展中重要的一項技術，通過溫室大棚就能讓農作物生長的環境得到改善，還能調節溫度、濕度等，利用透光材料，例如，塑料薄膜等起到很好的阻隔作用，與此同時還不被陽光所阻擋，大大確保了農作物的光照。在溫室大棚的內部，要由系統來進行有效的采光和通風，利用設備就能為農作物生長提供良好的環境。

3.7 糧食烘干的自動化技術

最近幾年，我國的糧食烘干自動化技術得到了廣泛的應用，自動烘干設備投入使用，可以讓進糧自動化，還能完成自動烘干，溫度自動調節，熱風實時循環等功能，烘干的過程都是提前設定好程序，通過傳感器就能有效檢測到農作物的烘干情況，全程不需要人工操作，實現了自動化。

3.8 農作物自動采收

傳統的農業生產模式，或者是半機械化的方式，農作物在采收的環節中需要消耗量大量的人力。然而加入自動控制技術，在自動采摘裝置上安裝感應器，可以有效辨別出農作物的成熟程度，就能結合農作物具體情況完成自動化、科學的采摘。另外，自動控制系統還能結合農作物的生長屬性來有效判斷出果實成熟度，滿足農作物采摘要求就能完成自動采收。采摘機械主要是通過激光瞄準系統，就能鎖定好目標，可確保農作物采摘的高效性。

4 提高自動控制技術在農業機械中的應用效率

4.1 結合農業機械需求來選擇自動化模式

隨著城鎮化水平的加快，城市中人口數量的增多，也加大了農業生產的需求，農業勞動力和資源是目前最需要解決的問題之一，因此要提高機械設備的使用率，采用先進的機械設備來提高生產的效率和質量，降低勞動力的投入。另外，我國在農業的發展中，要堅持節約、綠色、環保的道路，在農業自動化模式中要采用自動控制技術，同時結合農業機械的需求來合理選擇自動化模式，才能提高我國的農業自動化水平和能力[5]。

4.2 提升農業機械中的自動控制技術水平

分析我國的農業發展進程，目前正處于現代化轉型的環節，需要我國政府部門和相關的部門給予大力的支持和幫助，需要有大量的資金和先進的技術，才能促進我國農業轉型。和國外的發達國家相比，我國的農業機械自動化技術還有很大的距離，隨著科學技術的快速發展，我國的自動化技術水平也不斷提高，要想確保農業的機械化水平，就要加大自動化控制技術研究和應用，要研發適合我國實際情況的技術，才能讓農業生產實現智能化、自動化。

5 結語

綜上所述，隨著科學技術的快速發展，也促進了我國農業生產水平，和國外的發達國家相比，我國的農業自動控制技術還有很大的差距，因此作為科研人員就要加大農業機械的研究，以及自動控制技術的應用水平，研究出適合我國國情的自動控制模式，才能提高我國農業機械自動化控制水平，為我國的現代化農業發展奠定基礎。