自动控制技术在农业机械中的应用分析

2022-11-16韩彦龙

农机使用与维修 2022年1期

韩彦龙

(河北石油职业技术大学机械工程系，河北承德 067000)

0 引言

农业机械生产发展中，对自动控制技术应用需求比较大，为能保障各项工作顺利开展，就需要从工作创新方面加强重视，将先进的技术融入到农业机械中，为农业生产发展提供技术上的支持，这是提高农业机械化生产能力的重要举措。现阶段，农业机械中对自动控制技术应用需求比较大，从工作创新的角度进行应用方案设计，有助于实现既定工作目标。

1 农业机械中自动控制应用作用和应用问题

1.1 农业机械中自动控制应用作用

农业机械中对自动控制技术应用有着重要作用，从以下几点作用进行阐述。

1.1.1 可靠作用

将自动控制技术和农业机械进行有机结合，发挥其高可靠性作用优势，这对提高农业机械化水平有着促进作用。农业机械在实际运用中通过输入以及传出信号，发挥光电隔离的作用，能够保障机械运营内外电路间运行隔离，机械运营每个控制系统都有自身模块对应屏蔽举措，能保障农业机械的使用效果以及使用质量[1]。

1.1.2 实时作用

自动控制的应用能发挥实时作用，主要是在应用自动化控制技术时，信号传输效率高，有效保障农业机械运行的安全，在操作上也能更加的有时效，从整体上提升了农业生产的质量，为农业稳定发展打下了坚实基础。

1.1.3 精准操控

自动控制技术应用的精准操控也是重要的优势，实现自动化控制目标，在严格规范控制系统的运用下，能保障系统功能正常，最大程度上提升自动控制技术应用质量，保障自动控制技术应用效果。

1.1.4 自我诊断

自动控制技术能发挥自我诊断的功能，农业机械使用的质量效果对生产状况有着直接影响，所以在实践工作中为能提高生产力水平，需要保障机械运行的正常，在出现故障的时候能够自我诊断，从而有效提升系统应用的效果[2]。而通过自动控制技术应用能发挥自我诊断故障的作用，传感器把采集的数据信息反馈到中央控制系统，通过专家系统研读数据，数据库当中对比分析外部参数，有利于对设备运行故障充分了解，做好系统自我修复，有助于提升设备正常运转的效果。

1.2 农业机械中自动控制应用问题

现阶段农业机械中对自动控制技术的应用存在着一定的问题，如应用自动控制技术的重视度不足，社会各方面对自动控制技术和农业机械进行结合的认识不全面，相关管理部门以及农业发展领域人员对该项工作的认识不充足，使自动控制技术发展存在的困难较大，自动控制技术无法在农业机械领域发挥应有的作用价值，影响了农业生产发展，也会对农业自动化发展产生很大的阻碍[3]。另外，自动控制技术和农业机械结合的研究能力还需要进一步强化，多数机械仅适用平原地区，对于地形复杂的山区来说，机械应用存在着不适用问题，在这一方面的技术应用研究工作相对缺失，对自动控制技术应用效果产生影响。

1.2.1 农业机械设备自动控制可行性问题

传统的农业设备，如农耕机、联合收割机、播种机等，其操控主要是通过人机交互实现的。在设备正常工作时，需要驾驶员操控设备，结合周边环境，实时调整设备运行参数。如直线耕种的农耕机可以适当提高播种速度，遇到转弯、耕地路况不良时要适当降低农耕速度以保证设备运转的安全性。人机交互的操控过程中，驾驶员起到的主要作用包括：操控农业机械设备启停、实时改变农业机械运转参数、紧急情况处理、农业机械设备运行轨迹控制等。而这些问题是可以通过自动控制技术得到解决的。通过自动控制技术中编程模块，控制农业机械设备的运行轨迹和运行参数，并根据具体需求，对自动控制编程模块进行修正和完善。通过控制农业机械设备内燃机启停、变速器挡位等实现农业机械运转参数的自动控制。这些自动控制功能都是在合理结合农业机械传统操控部件和机械操控方式基础上实现的。在农业机械自动化控制具体执行过程中，还要注以下问题。一是拓宽自动控制模块的柔性，即自动控制模块可以结合实际使用情况进行更新升级。二是增强自动控制模块对工作环境的适应性，大多数农业机械设备在运行时伴有噪音、振动、泥土飞扬等恶劣环境，要保证自动控制模块的工作可靠性。随着自动控制技术的飞速发展，上述技术问题都应当得到很好的解决。

1.2.2 自动控制技术模块与机械结构的兼容问题

现有农业机械设备大多采用内燃机作为驱动动力，而自动控制模块则需要电源来驱动程序。自动控制模块大多选用PLC编程电路板作为程序存储设备，而电路板的正常运行则需要控制电路的配合电源实现。在已有农业机械设备结构基础上，增加自动控制线路和电源，不仅会增加农业机械的结构复杂性，复杂的控制电路还可能阻碍农业机械正常功能的运行。由于现有农业机械设备在结构设计中，并未考虑控制模块的加入，并未留有控制电路的布线空间。应注意采用合理方法解决自动控制技术模块与机械结构的兼容问题。其一，处于研发阶段并未投产的农业机械设备，适当修改机械结构设计方案，为自动控制技术模块的键入和更新升级留有足够空间和结构支持。其二，已经生产的农业机械设备，采用模块化的自动控制电路板，随着自动控制电路板的更新升级，采用模块替换的方式来实现。

1.2.3 自动控制农业机械资金投入问题

随着《中国智能制造2025》战略的颁布和实施，国家加大了高精端智能制造设备的研发投入比例，如智能机器人、增材制造技术等。相比之下农业机械并没有得到足够的重视。其主要原因分析如下。其一，农业机械领域的研究学者和相关课题不够丰富，学者更加青睐于高精端的机械设备的研发，对于传统的农业机械设备兴趣不足。其二，我国作为农业大国，粮食的产量和储备可以较好的满足人民的需求，导致对农业机械的改进和升级缺乏主动性。其三，农业机械设备相对利润率低，设备低端，可替代性强，不具备足够的行业吸引力。基于这种现状可以采取如下措施得到改善。一是农业机械设备融合自动控制技术，充实设备利润率，提升农业机械行业的高度，吸引更多的投资团队。二是呼吁出台相应的政策扶持，对于从事农业机械设备研发、生产、应用的人员给予适当补贴，提高从业人员待遇，提升行业热度。

2 农业机械中自动控制技术应用

自动控制技术和农业机械有机结合，是促进农业机械自动化发展的重要保障，在实践方面要充分重视。

2.1 施肥自动控制技术

农业机械中对自动控制技术加以科学灵活运用，对于提升农业机械良好发展有着积极促进作用。实现施肥的自动化、智能化，提高生产管理质量，是带动农业生产发展的重要动力[4]。如农业施肥以及灌溉等环节，通过自动控制技术和农业机械进行紧密结合，提升化肥以及水资源的整体利用效率，这对农业生产水平以及生产效率的提升能起到促进作用，施肥过程在自动控制技术的支持下，能和灌溉施肥环节相结合，将肥料与水充分融合，一同输送到自动化施肥的目标位置。自动施肥灌溉改变了以往的工作方式，自动控制技术的应用能大大节省人工成本以及材料成本，提升施肥工作效率，大大推动了农业机械自动化发展。

2.2 地理信息技术应用

将自动控制技术与农业机械相融合，可以有效地发挥地理信息技术作用，从而为提升农业机械生产效率提供重要保障。地理信息系统作为农业自动化发展中的关键技术之一，合理融入到业机械，能够保障农业生产工作与控制技术紧密联系。将两者技术优势充分发挥出来，从而有效提升机械的自动化程度。发挥地理信息系统的作用，做好数据的细化监测，如分析土壤环境状况等，能对农业生产效率综合评估发挥有益作用，保障信息动态化管理的目标[5]。农作物病虫害受灾面积与程度可以运用地理信息技术全面了解，工作人员在收集到相关数据信息后迅速制定行之有效的措施，实现合理预估人工成本，最大程度上避免人力资源浪费，能最大程度上缩短农艺技术应用到农业生产中时间。

2.3 自动化采摘控制技术应用

运用自动采摘技术和农业机械生产活动相结合，在计算机系统以及计算机应用下，设备可结合自动传感器的反馈来分析判断蔬菜生长的状况，通过设置采摘方式和路径等指令对设备控制，在农作物满足采摘条件时依照规定路线前进并进行采摘，采摘设备能和其它相关因素进行紧密结合，实现对农作物进行采摘的决策[6]。自动控制技术能全面应用能在自动化蔬菜大棚当中，实用性强，可大幅提升农业生产效益。通过自动采摘技术科学化运用，可大大提升农业机械自动化水平，这对我国农业生产领域的发展能起到促进作用。

2.4 自动化温室控制技术实践

农业机械中对自动控制技术应用，是提升自动化生产质量的重要保障，从自动温室控制技术的应用方面来看，自动控制技术的应用下对农产品生产带来了新发展机遇，自动控制技术应用能降低天气因素对农作物形成的不利影响。现阶段我国农业温室大棚产业的发展较快，通风设备以及室内采光设备等科学应用，都能实现自动化的目标，为农业生产发展提供技术支持。自动化温室控制技术主要是对现代信息技术以及集成软件和物联网技术等诸多技术的应用，能够实现温室大棚控制设各环节的信息化以及标准化，有助于实现完备的信息基础支撑，能实现更加透彻的农业信息感知，以及集中化数据资源和互联互通，提供贴心的公众服务。如智能温控系统的应用，能实现实时远程获得温室大棚内部空气温湿度以及二氧化碳浓度和土壤水分温度等相应的信息，系统也能采用计算机以及收集端向管理者发送监测信息，有助于远程管理。

3 促进自动控制技术发展的相关策略

3.1 发挥政府的扶持作用

政府部门要继续加大对自动控制技术的政策扶持和引导力度。政府要继续给予我国农业自动化相关行业生产设备企业的科研技术支持，加强科研技术、资金以及相关政策扶持方面的支持，促进生产设备企业通过深入开展创新研发活动，大大降低智能机械的研发成本以及造价。各级政府部门要充分强化产业政策补贴扶持的引导作用，合理推广现代农机产业补贴扶持政策，带动广大农民积极加入现代农业机械自动控制技术智能农机和无人机的应用推广和规范使用中。

3.2 加强操作人员团队建设

保障我国农业专用自动控制设备的正常生产运用，需要大批高技术水平农业操作技术人员作为技术支撑。积极开展生产操作技术人员培训教育工作，能够不断提升技术人员的生产专业知识能力和生产实践中的操作水平。各级地方农业管理部门应高度重视专业操作技术人员培训服务工作，定期组织和派遣专业技术人员到现场进行专业入职培训，或集中组织和开设专业培训课程开展活动，为自动控制技术人员提供统一的专业学习和实践机会。此外，充分发挥我国政府的政策引导和农机企业的协调作用，规范专业操作技术人员的具体使用行为和操作流程，尽可能降低自动控制技术机的产品故障率，延长其产品的使用寿命，促进农业工程的健康、可持续化的发展。