自动控制技术在农业机械中的运用

2021-11-28王盛熹刘俊勇

农机使用与维修 2021年5期

王盛熹，刘俊勇

(湖北文理学院机械工程学院，湖北襄阳 441053)

0 引言

农业机械中运用自动控制技术，推动了现代化农业产业的快速发展，机械自动化技术将传统的农业生产模式打破，促进了我国农业的现代化建设进程。机械自动化生产最早起源于西方农业，运用自动控制技术强化了生产效率。我国农业面临着人口众多、耕地资源贫乏的问题，有必要加强对农业现代化建设的研究，强化机械自动化的生产效率，将自动控制技术运用到农业机械中，推动现代化农业更长久的发展。

1 农业机械运用自动控制技术的特点

自动控制技术指的是包括补偿控制、闭环控制、开环控制在内的多种技术类别，由控制器、执行操作设备、被控制对象以及传感器等多个部分组成。将自动控制技术运用到农业机械中能够发挥出不可忽视的重要作用，推动了我国农业机械的现代化发展进程，大大提高了农业机械的运行效率，促进了农业生产质量的提升，保证农业生产的经济收益和良好的综合效益，使我国的农业现代化发展得到有力的推进。自动控制技术在农业机械中具有显著的优势特点，例如，其稳定性良好、功能配置更加灵活、实现了实时控制等[1]。

2 我国农业机械的自动化发展现状分析

我国经过了长期的发展，在农业领域中已经取得了显著的发展成绩，但是农业机械在自动化建设和发展方面仍旧存在诸多的不足和问题亟待完善，尤其是在我国不同的地区领域内，存在较大的农业自动化水平差异，偏远的农村地区农业机械的自动化水平普遍较低，应用自动化控制技术的程度不足。农业机械在自动化发展中缺少创新动力，整体的农业自动化技术智能水平偏低，和发达国家相比仍旧存在较大的提升空间。目前来讲将自动化技术运用到农业机械中，提高了农业生产的效率，使农业劳动力需求有所减弱，但是整体的机械化水平仍旧不足，很多农业生产过程中依然是以人力的方式为主开展生产活动，农民只是在部分机械操作中实现了精细化、智能化、自动化的控制和处理。现阶段发达国家的农业自动化技术逐渐完善并趋于饱和，我国的农业自动化应更进一步的研究和深入探索，致力于发挥出自动控制技术的优势，推动农业机械的自动化发展，提高我国农业机械的自动化水平[2]。

3 自动控制技术在农业机械中的具体运用

3.1 自动化地理信息技术应用

在农业机械中运用自动化控制技术，体现在农业生产中自动化地理信息技术的有效应用，地理信息系统是农业自动化发展中的重要技术手段，通过地理信息技术和自动控制技术的融入和有效运用，使农业科学工作和技术之间的关联更加紧密，发挥了二者的技术优势作用，提高了农业机械的自动化水平。例如，地理信息系统可以对相关数据进行详细的监测，包括土壤数据、土地农作物数据等，分析土壤环境和农作物的生长周期等各项具体情况，对整体的农业生产效率进行综合性的评估，实现信息动态化管理的最终目标[3]。以农作物的病虫灾害为例，运用地理信息系统可以将农作物病虫害的受灾面积、受灾程度等准确、全面的反映出来，展开详细的分析工作，由相关人员结合获取到的数据信息，制定切实可行的针对性解决措施，大大减少了投入生产中的人工成本。避免发生人力资源浪费的情况，减少了投入到农业生产中的时间，提高了农业生产的自动化水平[4]。

3.2 施肥自动控制技术应用

现代化农业的发展目标是实现最终的自动化、智能化农业生产管理工作，例如，可以在农业的施肥、灌溉水源等多个环节进行自动化的控制，保证化肥、水资源良好的利用效率，促进农业生产水平和生产效率的提升。以施肥控制为例，在施肥控制工作中运用自动控制技术，可以结合灌溉与施肥这两个重要的环节，将肥料和水在压力作用下充分结合在一起，实现自动化的施肥目标。现代化的自动施肥灌溉改变了传统的施肥灌溉模式，在时间、人力、材料成本上最大程度的减少了投入，提高了施肥工作的准确性，强化施肥的综合效率。运用施肥自动控制技术使农业机械的现代化、智能化水平有所提升，推动了农业自动化更好的发展[5]。

3.3 自动化温室控制技术应用

我国快速发展的科学技术应用到农业机械中，有效发挥了自动控制技术的作用，给农产品的生产方式带来了全新的发展机遇，运用自动化温室控制技术，降低了天气对农作物形成的不利影响。我国的农业温室大棚产业快速崛起，运用通风设备、室内采光设备等，实现了对温室大棚的科学合理控制，使其保持适宜的温湿度。通过精密温度控制系统，发挥自动化温室控制技术的有效作用，使自动控制技术和温度控制系统相结合，提高了温度控制的自动化水平，达到了自动化控制温度的目标。在必要的情况下，可以将自动温度感应器安装到农业生产的各个环节中，对温室大棚的室内温度、湿度以及二氧化碳含量进行随时随地的监测，向控制中心自动传送数据。经过数据中心的预算和分析研究后，得出最后的实施方案，以此为依据对室温进行自动的调整，可以打开温室大棚的通风窗、空气循环机等相关设备，保证能够根据农作物的生长状态和需求，对室内温度进行合理的调控。

3.4 视觉识别技术应用

农业生产中的农作物种类比较多，不同的农作物对光照的需求也存在一定的差异，以种植了多种蔬菜的大棚为例，人工方式下调整光照强度、对蔬菜的生长周期进行分析是一项系统、强度较大的工程，需要投入的人工成本较高。农业机械的自动化控制技术发挥了视觉识别技术的技术优势，结合农作物的实际种植情况，将视觉识别系统添加到蔬菜大棚的自动化控制系统内，可以区分大棚内不同的蔬菜。结合处于不同生产周期内的蔬菜类别，观察其外观变化，调整棚内的自动遮光系统，通过转动遮光设施可以控制光照强度的变化，满足不同蔬菜作物的光照需求。这一过程中，农户的劳动成本大大降低，不需要过多的人员参与即可完成视觉识别技术的应用过程。视觉识别是农业机械自动控制技术中的一项技术性较强的应用，投入成本高，因此在具有较高附加值的蔬菜种植中较为实用。目前在我国的普通农业种植中并未普及该技术，未来一段时间内，仍旧要在农业的机械自动化发展中，不断地探索加强对自动控制技术的有效运用，推广新技术、引进新设备，强化我国的农业生产综合实力。

3.5 自动采摘技术应用

自动采摘技术被广泛的运用到我国的农业机械和农业生产中，这一技术立足于计算机系统和计算机应用，设置相应的采摘方式和采摘路径，借助相应的指令要求对设备进行合理的控制。自动采摘技术是按照规定的路线前进，采摘设备会根据自动传感器的反馈，分析和判断蔬菜的生长情况，当农作物满足采摘的条件时，采摘设备会结合其它的各项因素，决定是否要对农作物进行采摘。该技术的自动化水平较高，在全面自动化的蔬菜大棚中适用性较强，提高了农业生产的效益，广泛运用自动采摘技术，能促进我国的农业机械自动化水平有所提高，推动了农业生产更快、更好的发展。