农机自动化技术实现农机装备智能操作的应用研究

马 创

（长江大学文理学院，湖北 荆州 434000）

1 农机自动化技术概述

农业机械自动化是指将控制论、系统工程、计算机技术、电子学、液压气压技术等广泛应用到农业机械设计上，使农业机械可以完全不依靠人工操作而独立地完成田间作业任务[1]。农机自动化技术能够进一步节省人力、物力，减少人类操作农机可能会存在的一些危险，通过农业机器智能操作来实现农田的灌溉、收割乃至除草、施肥等作业。近年来，农机自动化技术一直在不断完善和发展。农业机械自动化的发展会极大程度地降低农民负担，简化工作流程，提高生产效率。

2 农机自动化技术实现农机装备智能操作的应用价值

2.1 简化农机装备智能操作要求

一直以来，自动化操作最重要的基础模型就是控制模型，但是控制模型的操作非常困难，容易出现控制失准、误差过大等严重问题[2]，这很大程度上限制了农机装备智能操作的发展空间。农业机械装备控制模型更是受到精确程度、机器流畅运转、准确运行等问题的困扰。农机自动化技术会在最大程度上代替人工，进行机器的运转和控制，确保每个机器运转的每个阶段的误差控制在一定的范围内，保障农业机械装备控制模型的操作。这在自动化控制领域是一个非常大的突破，也极大地减少了农业损耗。

2.2 提高农机装备智能操作性能

在提升自动化控制要求的基础上，农机自动化技术的应用还能对机器进行智能化操控，避免了人工操作带来的误差。智能化操控主要依赖于控制调节机械的方式、技术动作的完成时间和延迟时间、合理的算法这三者的相互协调控制。三者的相互配合提升了智能化自动控制的准确性，可以让农机自动化技术更科学地被应用在平时的工作中。提升自动化控制性能可以进一步保障人身安全，节约人力资源，提高工作效率，降低生产过程中的风险。

2.3 强化农机装备自动化控制的一致性

农机装备自动化控制中产生的不一致主要在于人工工作中产生的误差无法避免，相对于人体，机器有着更高的精密度和更低的犯错率。传统的农机自动化技术希望技术动作越简单越好，这样易于机器的操作。但是随着计算机技术的发展，现在的农机自动化技术中可以加入算法，现代工程师可以通过算法实现对机器的复杂操作，并且保证科学性和可行性。现在的农机自动化技术加入了算法，在农机装备自动化控制的一致性方面有了相当大的提升，机器不仅可以完成高难度危险性的技术动作，还能保证最短时间内的流畅作业。

3 农机自动化技术应用与农机装备智能化操作的重要性与特点

传统的农机装备操作技术，更加依赖于人工，人体有着本身的局限性，精密程度不足，容易犯错。高危险性的技术操作容易伤害到操作人员或者是技术人员。农机自动化技术更加注重技术动作的一致性、科学性、连贯性和安全性。在建立控制模型的过程中，农机自动化技术可以精确操作，减小传统操作带来的误差。此外，农机智能化技术在农机装备工程项目实施过程中也可以给出准确的反馈，及时地对每台机器进行检测，对隐患和不正常的地方都进行报备，操作人员可以根据农机自动化技术的主系统进行排查，防止事故的发生。技术员把算法导入到农机自动化技术中，机器可以及时根据需求做出相应的动作，完成一些人们无法完成或者危险性较大的高难度动作，避免人体直接接触到危险的机器。这不仅提升了操作的安全性，也提高了技术操作的灵活性，让工程师更加得心应手地使用数控设备。目前，农机自动化技术仍然处于发展阶段，还有很大的发展空间，农机自动化技术正朝着多元化、数字化、网络化的方向不断迈进。

4 自动化技术在农机装备工程中的具体应用

4.1 精确诊断故障

农机装备工程项目在实施阶段，设备故障是难以避免的。传统的故障诊断需要人工进行诊断，需要用仪器进行探测，当设备内部精密部件出现故障时，人工和仪器可能都难以诊断出来，甚至会留下隐患。农机自动化技术可以根据系统设备各方面的数据来精准诊断设备故障的位置和故障原因，并且给出解决办法。此外，诊断过程更加迅速，并且农机自动化技术可以对设备进行远程监控，完整地查看设备故障的始末，并且在修复之后定期对设备进行细致的检查。农机自动化技术可以极大程度地缩短诊断时间和修复时间，节省资源成本，产生更高的效益。

4.2 优化自动化设计

传统的自动化优化主要是靠人工进行优化，这样的优化速度慢，耗费人力和技术人员的精力。农机自动化技术的优化，主要根据设备运行过程中出现的问题和数据制定优化方案，在寻找问题这方面节省了技术人员的精力。并且，根据设备呈现出的数据，农机自动化技术可以根据设备的协调运行要求，自动提交出一份优化的方案供工程师参考，技术人员进而可以对总体的自动化设计进行优化，给出方案，这提升了农机装备的运行效率。

4.3 可编程逻辑控制器技术

可编程逻辑控制器在自动化控制技术的发展中扮演着极其重要的角色，它在农机装备智能操作中主要负责协调电力，保证电力系统的稳定运行。在农机自动化技术的应用中，可编程逻辑控制器技术也已升级，在原来的基础上，它逐渐替代了机电控制器，能满足供电体系切换自动化的需求。目前，它已经成为农机装备智能操作中的核心部件，负责整个系统的协调作用。随着农机装备的发展，它也将会有更加多元化的发展和突破。

4.4 算法的应用

随着当前科技的发展，计算机技术已经深入到各行各业。农机装备智能操作中更多地应用了计算机技术。传统的自动化控制主要依靠人工完成危险性较高的动作，机器的自动化只能用于完成一些简单的技术动作[3]。随着智能化的不断成熟、完善，现在已经把计算机技术引入自动化技术当中。在智能化的大背景下，人们导入工程师已经写好的算法，对机器进行控制，机器可以完成一些复杂的、高难度的技术动作，这相比以前是非常大的进步。此外，这很好地解决了技术员的人身安全问题，算法的应用为自动化技术注入了生命，它使得自动化技术控制农业机器有了更高的灵活性，大大提升了农机的工作效率。

5 自动化技术在农机装备智能操作方面的应用

5.1 温室大棚智能化监控设备的应用

由于我国地处于亚欧大陆的东部地区，大多数城市全年四季分明，人们为了在不同季节也能吃到各种各样的蔬菜水果，建立起了温室大棚。因为很多农作物对于温度以及环境都有要求，只有通过对温室大棚人工进行温度调节，才能满足各种农作物的生长要求。由于温室大棚的温度调节需要严格按照农作物的生长要求来进行调节，而一般的温室大棚规模也比较大，其中所耗费的人力物力也较为巨大。智能化监控设备的引入，不但能够根据农作物生长的阶段来调控温度，而且能够连接自动洒水系统，供应农作物的生长所需，极大程度上解放了可用的劳动力。同时，其智能化监控设备连接整个大棚，其效率也较之人工操作要强得多，监控设备不仅起到了监控温度的作用，还能记录农作物各个阶段生长情况。倘若其中出现了一些问题，也能够通过监控及时发现，及时解决，极大地减少了因为意外情况对农作物造成的损耗[4]，如图1所示。

图1 温室大棚智能化监控设备的应用

5.2 节水灌溉自动化设备的应用

农作物灌溉在农业的发展中也起到了极大的作用，很多地区全年少雨，导致很多时候都需要人工灌溉，整体灌溉效率低下，水资源浪费大。自动化设备的引入，不仅大大节省了人力物力，还能够节约用水。这类设备大多数都是运用传感器以及计算机技术，在监控农作物生长的同时，分析农作物在生长时的整体状态，在农作物需要的时候适时地对农作物进行灌溉，在其后台系统中设置一定的出水量，保证农作物需水量饱和之后，立刻停止水源的灌溉。这样便能够在保证节约用水的基础上保证农作物健康生长，如图2所示。

图2 节水灌溉自动化设备在农业灌溉中的应用

5.3 其他农业机械设备的应用

农机自动化技术除在温室大棚和灌溉方面的应用之外还有很多应用，如拖拉机自动化、谷物干燥机自动化、收割机自动化等。通过高新技术与计算机技术的联合使用，既给农业种植带来便利，也给农户带来更高的经济效益，成为当前我国农业发展的重点。当然，为了更好地实现农机装备智能操作，还应该加强该专业人才的培养，并大力宣传该方面的知识，让农民能够熟练掌握各项农机自动化技术，促进农业的进一步发展[5]。

6 小结

农机自动化技术给农机装备工程行业带来了全新的变革。其对自动化控制的作用最为明显，它在自动化控制技术中有着极高的应用价值。实践证明，农机自动化技术既可以精确诊断故障，又可以优化自动化设计；既可以升级可编程逻辑控制器，又可以在工作中引入算法。可以这样说，农机自动化技术已经成为我国农机行业未来发展的主流趋势，在农业发展中占有极其重要的位置。