机电一体化技术的发展及其在现代农业中的应用

2017-02-27甘肃省成县陈院镇农机站杨宏军

河北农机 2017年3期

甘肃省成县陈院镇农机站杨宏军

甘肃省成县陈院镇农机站杨宏军

随着机电一体化技术的发展，许多生产和生活领域都将这项技术引用和改进。现代农业的发展也大量引入机电一体化技术来带动现代农业机械、现代农业种植以及农产品销售等方面的发展。本文从机电一体化技术的特点及在现代农业发展中起到的作用入手，结合现代农业发展的特点找到机电一体化技术在现代农业应用中存在的问题，并针对这些问题提出一些建议。同时，还对机电一体化技术在现代农业未来发展方面的应用进行了研究和分析。

现代农业；机械；降耗；智能

引言

如今，机电一体化技术广泛应用于生产的各个领域，在我国现代化农业高速发展的今天，机电一体化技术应用起着更加重要的作用。国家在重视农业发展的同时，也在大力发展机电一体化技术在农业生产中推广的现代化农业机械技术、农业种植技术、农业生产检查技术等。

1 机电一体化技术的概念及特点

1.1 机电一体化技术及其组成要素

机电一体化是一门综合了机械、电子、计算机等多项技术的新兴学科。机电一体化技术的应用将过去分立发展的力、热、光、电子等科学融为一体，共同为现代电子机械技术和电子技术服务。同时，计算机技术的快速发展也为机电一体化技术带来了广泛的、不可估量的发展前景。

一个完整的机电一体化系统由以下五个要素组成，包括：机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感测试部分、控制及信息处理部分。构成机电一体化系统的五大组成要素其内部及相互之间都必须遵循结构耦合、运动传递、信息控制与能量转换四大原则。

1.2 机电一体化技术的特点

1.2.1 操作过程精准

从机电一体化技术的机械本体和控制处理部分分析，由于运用机械技术、电子技术和计算机技术等，不但能严格执行操作者的命令，精准完成指令，更能在很大程度上使操作人员远离危险的工作平台，避免对操作人员造成人身伤害。

1.2.2 工作效率较高

从机电一体化技术的工作动力与驱动部分分析，依靠电力驱动设备，动力源稳定，保证了产能。同时，与人工操作相比，机电一体化技术的应用大大提高了工作效率，且节省人力，操作过程也相对简单。

1.2.3 使用功能逐渐强大

从机电一体化技术最终能够实现的操作性能和生产功能分析，随着机械技术、计算机技术、传感技术等科学技术的发展，机电一体化能够完成和实现的功能也越来越强大。如：最开始的机电一体化技术仅能通过手控操作平台完成部分形状规则或生产区域情况简单的生产，且很多极端环境下机械是无法进入工作区域正常工作的，而随着微电子技术、远程传感技术等先进科技的发展，机电一体化技术能够实现的功能被逐渐开发和完善。同时，各类新型材料的出现也使得机械本体等部分能够适应于更极端的工作条件，拓宽了人类的工作领域。

1.2.4 人工智能便于操作

人工智能是机电一体化最为显著的技术特征。许多机械设备庞大、复杂的部件逐渐被智能芯片、微型处理器和微型传感器等取代，即用智能控制系统取代机械本体传统的“大脑”。

1.2.5 机械维护与调试简单化

采用机电一体化技术的各类设备，可以根据实际工作需要对其操作系统进行调试和改变，使其控制程序便于实际工作的使用和调节。机电一体化技术的预设和存储系统还能记录大量的参数，每次相应的操作可以通过直接选定参数完成，这不但降低了机械操作人员对新设备的控制难度，还有效减少了因操作失误造成的损失。

2 机电一体化技术应用于现代农业中的意义

2.1 机电一体化技术的应用能有效提高农业生产效率

机电一体化技术在提高生产效率上有着非常显著的作用，因此，将机电一体化技术应用于现代农业生产中，首先出现的成果就是大大加快了农业生产的速度。在农业机械设备上采用机电一体化技术，不但能够节省劳动力，还能提高工作效率。过去玉米等粮食作物靠人工收割、分离，而采用现代化农机设备，不但能一次性完成粮食的收割、分离，还能直接将秸秆等粉碎成饲料或直接还田。

2.2 机电一体化技术的应用可降低农业生产损耗

机电一体化技术在降低农业生产损耗方面成效显著。过去传统的农业机械由于生产效率低，工作范围和工作区域有限，造成农业机械在使用过程中有着较大的损耗和资源的浪费。将机电一体化技术应用于现代农业中，能提高现代农业机械工作效率，节约大量劳动力，以实现提高现代农业能源的损耗和成本的降低。

2.3 农业生产的发展促进机电一体化技术的发展

作为农业大国，我国农业发展备受关注。机电一体化技术应用于农业机械现代化不但能提高生产效率，还降低了农业生产损耗。现代化农业是我国农业的必然发展趋势，国家对现代化农业的发展十分重视。因此，现代化农业生产的发展需要机电一体化技术，机电一体化技术也能借助农业发展的动力促进自身的发展。

2.4 机电一体化技术应用于现代化农业的标志

现代农业发展的最显著标志就是采用了现代科学技术，而现代农业采用的现代科学技术主要集中在现代生物技术、科学管理技术和现代农业机械方面。如甘肃省定西市作为全国最大的马铃薯种植、生产和加工基地，机电一体化技术应用于现代农业不但改变了传统的种植方式、田间管理方式和收获方式，还将马铃薯的加工带入了现代机械加工的新时代。多种马铃薯产品的诞生提高了农作物的附加值，不但给农民带来了更大的收益，也通过农产品加工工厂的建立为更多的人提供了岗位。因此，机电一体化技术不但开创了现代农业发展的新时代，更成了现代农业发展水平的重要标志之一。

3 机电一体化技术在现代农业中的应用

3.1 机电一体化技术在我国农业应用上存在的问题

3.1.1 现代农业技术普及率低影响机电一体化技术的发展

如今，美国等农业现代化程度高、人口少的国家，农业机械现代化基本实现全面普及，不但节约了生产成本，同时也缓解了劳动力缺乏的压力。而我国农业现代化程度虽有很大提高，但要实现农业生产全面现代化还有很长一段路要走。在东北平原地区，由于其耕种面积较大，适于农业机械化推广，因此，部分地区现代化机械程度已达到90%以上。但对于耕地面积小，人口密集的西南地区，因受诸多条件的限制，现代农业机械很少使用，仍处于传统耕种状态。这样的情况就大大限制了机电一体化技术的应用。

3.1.2 机电一体化技术水平有待提高

我国的现代科技起步较晚，且在农业机械、农业科技等方面落后于发达国家，但机电一体化技术的出现让我国现代化农业技术有了质的飞跃。但目前机电一体化技术的研究还主要集中在提高工作效率、拓宽机械工作领域等方面，而国外的机电一体化技术已经朝着自动采集控制、数据信息批量处理、GPS全球定位系统和激光扫描、信息遥感等现代尖端技术、装备应用方面发展。因此，我国的机电一体化技术还有待进一步改进和完善。

3.2 提高机电一体化技术在现代农业中应用的措施

为突破现代农业生产中机械使用的条件限制，机电一体化技术可朝着以下几方面发展：首先，通过机电一体化技术的不断改进和完善，让农业机械适应更广泛的工作环境，拥有更多的工作方式，扫清农业机械化发展道路上的使用环境限制等诸多屏障；另外，发展更为智能化、自动化以及便于操作的核心技术，不但让农业机械提高农业生产效率，更让农业机械工作安全性提高，操作舒适度提高。还有，提高技术水平，降低产品成本，有助于现代农业机械化的普及。机电一体化技术应用于农业机械只有降低成本才能让现代农业机械得到推广，才能更有效地带动机电一体化技术的提高，增加农民的经济效益。

3.3 机电一体化技术在现代农业中的应用

3.3.1 农业机械设计方面

现代农业机械的设计不再采用传统技术生产零件，而是采用CAD等计算机辅助设计技术对现代化农业机械进行设计。这样的设计技术不但精度高、易于修改，还能通过各类数学模型将设计的农机进行三维图形等效果的展示，便于技术人员对其性能和使用功能进行改进。

3.3.2 虚拟技术方面

虚拟技术是一项综合性技术，它集合了传感、数据处理、图形图像处理、声像处理等多项技术。而虚拟技术应用于现代农业，不但能对农业生产环境进行动态模拟演示，还能建立农业机械的动态建模等。这项技术不但有利于农业管理人员对农田生产管理有直观认识，还能通过虚拟技术声情并茂的展示进一步提高农业机械操作人员的培训效果。

3.3.3 电子信息技术方面

现代农业中电子技术主要集中在对农业机械工作过程的控制和操作，农业生产中的农药、化肥使用等方面的监测和田间科学管理以及农产品销售等诸多方面。电子信息技术的应用给农业生产带来了高效、节能、环保发展的新气象。另外，电子信息技术的应用让农民不必蹲守在田间，让农业生产工作人员的工作环境得到改善。还有，电子监视仪表也在代替人工读取仪表，再次节省了劳动力。

3.4 机电一体化在未来对现代化农业的发展影响

3.4.1 光学技术的引进推动现代化农业发展

随着科学技术的发展，光学技术在生产生活领域的应用也越来越广泛深入。将光学技术研究成果与机电一体化技术结合，不但能促进农业机械传感技术的推广和发展，还是动力发展的一个主要趋势。通过将光学技术引入机电一体化技术当中，可有效地增强和改进机电一体化系统中的传感系统等，还能使农业机械的生产精度更高。

3.4.2 集成电路为电子技术引入现代农业发展

微型机电一体化技术的发展能够在很大程度上减少农业机械对工作区域和工作环境的要求。如过去传统农业机械体积较大，且精度不高，造成只有较大面积的耕地或场地才能使用机械。但随着微机电一体化技术的出现，现代农业机械的体积将不断减小，自身消耗燃料也会减少，有效地降低了农业生产成本。