农业机械自动化控制技术分析

2023-01-04黎松

南方农机 2022年9期

黎松

（武汉轻工大学，湖北武汉 430023）

现阶段，我国科技的迅速发展，大幅度提高了农业机械自动化水平。在农业生产中，农业自动化机械被广泛使用，农业机械化水平越来越高。但总的来说，农业机械自动化控制技术仍然存在一些不足，需要持续优化。

1 农业机械自动化控制技术的意义

农业机械自动化控制技术通过高效整理、总结、归集和分析历史数据，可以帮助农民进行劳作。将大数据分析技术和自动化农业机械物联网系统有效地集成，并与农业机械化生产管理系统高效衔接，既可以提高农产品种植业的精细化管理水平，还可以预见农业市场发展趋势，为农产品种植业方案的制订提供依据。农业机械自动化控制技术体系可以细分为以下几个部分：一是行动层，包含手机、笔记本电脑等各种智能产品，其目标是对农业种植实施远距离控制；二是包含自动化农业机械网络数据的搜集网络平台，主要功能为汇集、整理、数据分析、传感器搜集，是自动化农业机械的核心。此外，技术应用层一般由各类感应器组成，比如温湿度传感器、二氧化碳含量感应器等，可以有效地将影响粮食作物生长发育的信号传递至决策者，从而帮助技术专家对作物生长发育状况有较全面的了解，保证作物管理的有效性。农业机械自动化控制技术的研究和应用，能有效降低劳动强度，从而提高生产效率与庄稼的成活率[1]。

2 农业机械自动化控制技术的应用

2.1 在种植技术上的应用

农业机械自动化控制技术是国家实现种植计划的前提，我国农产品现代化种植技术的广泛应用给实现社会主义新型农业建设带来了契机。我国早期的农业播种机具主要包括拖拉机、农业机械车等，这些农业机械的应用实现了半自动化播种，减轻了人们在传统农业中繁重的体力劳动，但在后期依然需要人工进行维修和生产。随着时代的发展与进步，种植技术也不断提高，通过网络远程控制技术和智能传感技术的运用，农业机械自动化控制技术实现重大突破与革新。以水稻种植为例，自动化操作程序能够实时对水稻水位的高低、播种间隔进行控制，减轻了农民的劳动强度，大大提高了种植效率与农作物品质。

2.2 在生长技术上的应用

农业机械自动化控制技术的应用，对农作物后期的生长状况产生重要影响。首先是通过对农作物整体生长的监测，利用农业机械监测程序形成了对农作物的集成化管理和分级管理制度。例如，农业机械自动化控制技术可以将水稻、玉米、小麦等农作物加以分类分级，便于种植管理。尽管我国粮食资源相当充足，可是由于人口基数大，各种资源平均占用量也不多，一旦未对粮食资源做好调配管理，很容易产生资源匮乏等问题。水资源是保障庄稼正常生长发育的重要条件，将农机自动化控制技术应用到农产品灌溉中，能够更有效地进行节水灌溉，比如将过去的大水漫灌转化为喷淋、滴灌等方法。传感器与计算机的结合也为这一科技发展提供了支持，从而节省了水资源，提高了农产品产量，是当前绿色农产品发展的最新方向[2]。

2.3 在收割中的应用

在农作物的收割中，大致包括“收”和“存”两方面，一体化管理目前是农作物收割的主要发展趋势。农机自动化技术在农产品收割中的应用主要是按照农作物种类加以区分，对于不同的粮食作物可以采取不同的收割方法，对收集程序的自动化管理也有助于实现更精确的农作物收割。例如小麦收割机能够实时完成对小麦粒的收割处理。当机器设备完成农产品存储时，就不需要再执行多余的管理程序。农业机械自动化在收割时还能够实现烘干管理，谷物收割机除直接地收割谷物之外，还可将谷物的秸秆一并粉碎，使其成为耕地养分或者家畜的饲料。

3 农业机械自动化控制技术存在的问题

3.1 普及不到位

我国幅员辽阔，且不同地域的地形与经济发展水平存在着巨大的差异，这些都会影响农业机械自动化控制技术的普及。经济发展较快的平原地区，当地农民承担得起自动化农业设备的费用，那么他们可以很好地利用农业机械提高生产效率，促进当地农业的发展，形成农业与农业机械的良性循环[3]；反之一些经济落后的山区，由于土地的贫瘠导致农民的收入水平较低，当地种植方式主要还是依靠人工、畜力，生产效率较低，农民无法投入巨资购买新机具，无法满足农业机械现代化的需要。

3.2 缺乏技术支撑

现如今农业机械自动化方面的专业人员还比较稀缺。没有专业人员的科研技术就无法早日研发出适合我国农业发展的自动化机械设备，从而不能有效地推动农业机械自动化发展。虽然我国属于农业大国，但农业设备的自动化水平仍旧较低。因为农业生产者在从事农业活动中受到传统农业生产方式的影响，缺乏技术指导，几乎没有专业农业知识和技术的储备，造成自动化农机使用率较低，限制了农业机械自动化控制技术的发展和应用。

4 农业机械自动化控制技术优化措施

4.1 加大普及力度

由于农业机械自动化明显可以提高农业生产效率，应加强其在农民中的普及力度。因地域以及经济的差异，自动化设备需要的费用部分农民无法承担，为了更好地推动农业机械自动化发展，国家应该制定相关补助政策以帮助农民购买自动化农机设备，以此来扩大农业机械设备的普及范围，夯实农业发展基础。

4.2 信息化发展

信息化发展带来巨大效益，推动农业生产发展。信息技术的应用可以预测气候的变化，从而指导种植人员提前做好预防措施。此外，对一些作物信息处理分析之后可以进行十分准确的自动化作业，以满足作物生产要求，保证了生产质量。由此可见，信息化技术的应用能有效节省资源，并为工作人员决策提供依据。例如，英国在自动化农场上运用电子计算机而开发出了采蘑菇自动化机器人，自动化机器人可以对蘑菇区域进行精确定位，并按照蘑菇种类的不同加以分级管理。但是受经济发展水平以及科技创新水平等因素的约束，导致我国信息化技术在农业机械中的实际应用还需继续加强[4]。

4.3 精细化生产

农业生产的发展趋势必然是精细化方向。将现代科学技术与农机自动化控制技术结合起来，可以极大地提高农业生产效率。将GPS的定位系统与农业生产结合形成更高效的生产新模式，应用到灌溉作业、施肥作业、播种作业等方面，将大大减少人工的投入，有效提高农业生产精细化水平并促进农业机械自动化控制技术发展[5-6]。

4.4 培养专业人员

专业人员是推动农业机械自动化发展过程中的中坚力量，相关方面及高校需要加大对农业专业人员的培养力度。不断学习、借鉴国外先进的技术，积极研发智能化、自动化高端农业机械。除了加大对专业科研人员的培养外，对技术操作人员的专业素质也要进行相关培训，为推动农业机械自动化发展提供人力资源支撑[7]。

4.5 提升设备质量

农业设备的自动化控制技术对于农业技术的优化十分重要，可以改善农业机械的工作质量和效率。农机生产企业应结合农业生产者的实际状况，确保农机自动化控制技术符合使用标准。将农业机械与计算机深度融合，提高农业机械设备质量，可以有效检测农产品信息。例如利用计算机可视化技术对真菌进行定位，可以确定真菌是否成熟，并编写关于真菌生长的观察报告，从而减少农民的工作量[8]。

4.6 系统化机械设计

设计人员可以结合农业机械的基本结构以及机械的性能进行设计。首先，确定自己的设计方向，并对该设计进行规划，预测生产过程中可能存在的问题以及解决方法。其次，根据实践数据以及会出现的影响因素确定设计方案。上述过程结束后，研发人员应当对设计方案进行实践研究，最终确定一个最优设计，即最容易实施并且要保障设计产品质量以及效率的设计成果。研发人员可以使用数学规划法选择最优设计，并最终得出最优的实践结果。在将最优方案具体应用到实践过程中时，会涉及信息技术、计算机应用技术等多种技术，虽然过程比较复杂，但最优方案的实现将会大大提高我国农业生产整体水平[9]。只有不断完善每个阶段的最优方案，才能实现现代技术与农机研发的结合，我国农业发展才能更好更快。因此，农业研究人员应当不断进行创新性发明，逐步实现农业设计的现代化、全面化发展。最终提高我国农业经济水平，促进农机自动化控制技术长足发展。

4.7 自动化检测及包装

农机自动化控制技术的发展不仅表现在种养方面，从播种到收获过程的全面都有农机自动化控制技术的体现。例如，在种子品质检验以及农作物的运输包装上其同样扮演着关键角色。目前，中国农产品经营生产日益向高质量水平发展，越来越需要智能化以及自动化控制技术的支撑。自动检测包装机是新型的农产品自动化机械设备，该装置的问世实现了更高效率的农产品检验，是农产品进出口检验不可或缺的技术。同时，这项技术也为中国农产品市场竞争力的提高打下了基础[10]。