农机自动化控制技术的应用

王金锋 徐 德

（河南农业职业学院，河南 洛阳 471000）

农业经济是我国国民经济发展的基础，因此我国始终重视农村经济发展，持续推进农业生产机械化，实现农业高质量、高精度、高效率生产的同时［1］，节约劳动力、物力，控制好生产成本。而要想全面实现农业机械化，保证农业生产效率和质量，需要将自动化控制技术应用于农机中，持续开发新的机械化生产技术，把先进、适用的机械化设备与技术应用到实际生产中，以弥补劳动力不足的问题，同时提升生产效率，促进农业经济发展，促进新农村建设。

1 农机自动化控制技术应用现状

与以往的耕种情况相比，当下国家推广的农机自动化操控技术不仅仅提高了农业生产效率、节约了农业劳动力，而且大大提升了农业经济收益。但因为我国引入农机自动化控制技术的时间较晚，相应的技术不够成熟，因此在具体应用时出现了许多问题［2］。首先，农户自身机械化生产意识较为淡薄。因为大部分农户非常依赖以往的耕种方法，对于农业机械化知之甚少，也不具备相应的专业知识。其次，通常机械设施价格昂贵，造成农机推广、应用受阻。再次，机械设备结构设计不合理，难以满足广大农户的需求，设施操作起来比较复杂，农户未掌握设施操作技巧，反而降低了耕种效率。最后，农机自动化控制技术的推广应用需要相应的资金保障，但当前在此方面投入的经费不足。例如，机械设备研发期间因为资金投入不足，导致研发工作难以有效落实，制约了农机的优化升级。

2 农机自动化控制技术的应用优势

2.1 元器件高精度反馈

应用自动化控制技术的农机的控制精度通常依附于每项元器件所产生的信号反馈，所以元器件自身的反馈精度会严重影响农机本身的精度。以位置信息的反馈为例，以往机械设备中传感器的位置反馈精度约为5 cm，而现阶段使用的一般都是光电编码器，其可以把反馈精度控制在0.2 cm 以内，这就使农机自身的自动化控制精度得到了提升。另外，以往机械设备中的传感器的实际功耗会超出理论功耗，并且需要定期更换组件。但光电编码器不需要直接接触，相应的磨损和功耗较低，这也是现阶段光电编码器在农机中得到广泛普及的重要因素。

2.2 自我诊断

与其他农机有所不同，运用自动化控制技术的农机可以实时监控自身的工作情况，如果系统中某一部分发生异常情况，系统会触发声音与光纤报警，同时准确显现故障位置［3］。针对一般故障，系统能展开自我诊断与修复，让系统可以时刻处于最佳工作状态。而当一些比较重要的组件或硬件遭到损坏时，需要专业维修工作者实施维修。

2.3 可靠性很高

农机在操控中所有I/O 输入或输出的信息大多运用的是采光隔离方式，这样能让农机在正常工作时其外部的电路和控制器内部电路间能隔离开来。每个输入端所运用的滤波器都是正确的，同时挑选的滤波时间常数也是比较适合的。控制系统中的每个模块都运用了有效的屏蔽措施，避免农机在较为恶劣的工作条件下受到干扰，并且对电控元件进行严格挑选，选取质量好的传感器与开关电源，因而保证了农机应用的可靠性。

2.4 配置简便灵活

当下，控制器与传感器技术发展非常迅速，I/O 卡件的种类日益多样化，很多厂家生产的自动化操控元件及系统逐渐成熟，并且其运用更加简单化与灵敏化。针对各种农机在工作期间的自动化控制项目需求选择相应的现场信号，如脉冲或者电位、开关量及模拟量、强电或者弱点、电压或者电流等，还有对应的I/O模块、所有的器件与设备等［4］。为了顺应每种农机操控的需要，排除一些单元式小型操控器外，大部分操控器所运用的都是模块化结构。例如，操控器的各种组件如CPU、电源与I/O 均运用模块化设计，各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。由于采用模块化结构，一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方法，使机械设备迅速恢复运行。例如，光电传感器发生故障后，可更换其模块，并对替换下的模块进行检修，进而节约维修时间，提高农机的工作效率。

3 自动化控制技术在农机中的应用

进行农业生产时，运用自动化控制技术的农机能进一步提升生产效率，减少人们的生产负担。下面以智能蔬菜大棚内部运用的小型机械设施作为案例，分析其运用的自动化控制技术。

3.1 空间温度与湿度自动化控制技术

大棚蔬菜种植可以给农民带来更多的经济收益，但以往在大棚蔬菜种植期间需要农民加强实时的监督与管理。针对此，研究者进行自动化大棚设计期间，需要在大棚中适宜的位置安装足够的温度与湿度传感器，实时收集温度与湿度信息，同时把信息发送到主计算机上，主计算机能依据提前设计的阈值操控排风、干燥与加湿操作，确保大棚内部的温度与湿度维持在适合农作物生长的范围内。

3.2 自动化采摘技术

随着科技的不断进步，自动控制技术的应用已经比较成熟，可以同时实现对多种农作物的自动化管理。例如，采摘设备根据预设的路线，将采摘目标的相关情况返回系统，再由计算机对采摘设备下达指令。采摘设施按照制定的路线，可以利用不同类型的传感器对蔬菜的生长情况进行分析，判断其是否达到采摘条件，对于达到标准的蔬菜实施采摘。该技术需要操作员根据不同的蔬菜种类设置采摘指标，对工作人员计算机操作水平提出了较高的要求。

3.3 视觉识别技术

由于不同蔬菜对光照的需求不同，农户需要不断根据蔬菜的生长周期来调整光照类型和强度。这对农户来说难度较大且劳动量较大，难以实现精确控制。在蔬菜大棚的自动化控制系统内添加视觉识别系统，可以对大棚内不同的蔬菜进行区分，根据不同生长周期对应的不同外观变化调整棚内自动遮光系统的转动，从而实现对光照强度的控制。这一过程不需要人为参与，可有效降低劳动成本。但是，视觉识别技术应用成本较高，因此更适用于种植高附加值蔬菜的大棚。

4 结语

农机自动化控制技术的应用能确保生产质量与效率的提升，降低农业生产所带来的环境污染，提升农产品产量与品质，加大农产品销售量，从而增加农民经济收益，推动国家经济发展。现阶段，我国农民的机械化生产意识还有待提高，对自动化农机设备的应用认识不足，导致自动化农机设备的推广应用受到了一定阻碍，需要农业部门加强宣传与培训，转变农民的认识，并提高其农机操作水平。