农业电气智能控制仪表体系发展及运用研究

董洁

摘要：如今，农业发生了巨大改变，变得更加智能化、现代化、自动化、信息化，取代了依靠人力进行生产的传统工作方式，促进了我国经济发展，提高了人民生活质量。尤其是在农业电气中使用智能控制仪表，很大程度上提高了农业的发展水平。智能控制仪表能够对农业中的土壤、水质、空气、天气等进行实时检测，还能够对相关的数据信息进行提取、存储、分析，使得农作物能够科学进行施肥、浇水等操作，提高农作物的生长速度、安全性和质量，促使农业向更高水平发展。所以文章将主要对农业电气智能控制仪表进行分析，首先对智能控制仪表进行分析，对其进行简介，分析其工作原理和特点。然后再对农业电气智能控制仪表的发展进行分析，最后对智能控制仪表在农业中运用进行分析。总之，为了促进我国农业发展，需要不断对智能控制仪表进行优化设计，与其他科学技术结合使用，然后提高其在农业中的应用效果。

关键词：农业电气;智能控制仪表;发展;运用

中图分类号：S24;TM76

文献标识码：A

文章编号：1001-5922（2020）12-0181-05

由于我国的科学技术发展迅速，使得各行各业的经济发生了迅猛增长，其中比较突出的就是农业发展，因为传统的农业完全依靠人力，效率非常低，如今在农业中应用计算机技术和微电子技术等，从而很大程度上提高了生产了效率，而且还可以解放劳动生产力[1-2]。在引入这些技术的同时，还会结合我国农业发展情况，不断发现问题，然后对仪表结构进行改造，使之更加适合我国农业的发展应用。并且在对仪表进行改造时，也可以用到相关的科学技术和仪器检测技术，然后制作一种智能化仪表[3-4]。这种仪表的功能更加强大可靠，能够弥补传统仪表的缺陷。而且使用相关的科学技术能够对仪表的电路进行简化，增强其安全性、精度性和稳定性，还可以实现功能多样化。这种新型智能化仪表不仅具有控制能力，而且还可以对数据进行自动检测和处理。所以将这种智能控制仪表应用到农业电气中将有助于农业的发展，所以文章将对其发展和运用进行研究。

1 智能控制仪表分析

1.1 智能控制仪表简介

在智能控制仪表中最重要的两个部分就是单片机和传感器，并且这两个部分也是智能控制仪表的主要构造，在仪表中分担着重要作用[5]。智能控制仪表中传感器负责的任务就是采集数据信息，此时的数据信息并不能被使用，需要对其进行转化，于是使用分析软件将其转化为电信号，以便能够对这些数据信息进行利用[6]。智能控制仪表中的单片机负责的任务就是对这些转化后的电信号进行分析处理，然后将其形成控制信号。广泛使用的分布式测控系统其中就是通过使用智能控制仪表组建而成，在电气、石油、化工等行业中发挥重要作用。

在运行过程中，分布式测控系统使用PC机进行管理，然后单片机会收集测量数据，从而实现单片机和PC机的融合。随着需求和科技的发展，智能控制仪表在应用过程中不断被优化，所以如今的仪表具有更好的性能。而且智能控制仪表的类型也更加的丰富，在市场上已经有不同种的仪表出现。所以在选择智能控制仪表时不能盲目选择，需要有针对性的选择适合农业部门生产和运行的智能控制仪表，才有助于更好的发挥其作用，促进我国农业发展。

1.2 智能控制仪表工作原理

在农业电气中为了能够充分发挥智能控制仪表的功能，需要能够对其工作原理进行熟练了解。所以智能控制仪表的工作原理如下所示：作为重要组成部分的传感器采集测量数据信息之后，将其转变为电信号，此时的电信号中带有干扰信号，所以需要使用滤波器对其进行清除，然后再将电信号传输到多路模拟器开关中，此时单片机就会进行选通，然后再让电信号传到程控放大器中进行放大，最后使用A/D转换器将电信号转化为脉冲信号然后传到单片机中，即为智能控制仪表的工作原理[7]。其中单片机的作用功能非常强大，会通过事先设定好的程序然后自动进行运算、数据处理工作，能够打印或者显示数据。另外，单片机还会将其运算结果和内速存储器和电可擦除存储器中的参数进行对比，完成对应控制信号的输出工作。

1.3 智能控制仪表的特点

智能控制仪表因其优势较多，所以具有广泛的应用，其主要特点如下：

1）自动操作的性能。随着科学技术的进步，智能控制仪表从现代化转变为自动化，自动化技术的应用使得智能控制仪表使用更加方便，对农业领域的发展将会更好。而且智能控制仪器在运行过程中会使用微控制器，于是就会使得农业自动化能力变得更加强，所以智能控制仪表的特点就包含自动操作性能。

2）较好的自测功能。在运行状态时，智能控制仪表会对相关数据和运行状态进行监控，当发现存在某些问题时，会自行进行调整，然后将不准确的数值进行校准，从而使得智能控制仪表能够正常运行。另外，还可以对整个系统进行全面检测，该检测是自动进行，所以能够及时发现智能控制仪表的故障位置，有助于维修人员提高维修速度，还有助于降低工作人員的工作压力。

3）可操控能力。因为在运行过程中智能控制仪表会和通信接口进行连接，并且会对其接口进行规范，于是起到控制仪表的作用。所以因其可操控能力能够使智能控制仪表在农业中具有更好的应用效果，更有利于促进我国农业的发展。

4）数据处理能力。任何一个仪表在工作过程中都可能出现一定程度的问题，智能控制仪表也不例外，但是智能控制仪表中存在数据处理能力，能够及时发现问题，并使用软件逻辑技术对问题进行处理，从而可以提高智能控制仪表的运行稳定性。比如，在电气中数字万用表能够测量电流或者电压，仅仅起到一个测量作用，但是缺少对数据进行处理的功能，而智能控制仪表不仅不能够获取相关数据，而且还能够对数据进行计算分析，这样就可以使用仪表进行计算，而不需要工作人员进行计算，就可以给工作人员节约一部分时间，而且通过智能控制仪表计算的数据其准确性将会更高。

5）人机对话功能。在智能控制仪表中最具特点的功能就是人机对话功能，因为该功能能够实现语音搜索内容，当然也能够使用键盘进行搜索，由于具有语音搜索，所以其应用将会更加简单，与传统的操作方式相比，有人机对话功能的仪器应用起来更加方便，并且在使用该功能进行搜索时，其查询的结果也会具有比较高的可靠性。尤其对于不会使用键盘进行搜索的人员来将，人机对话功能使人们使用该系统更加方便。另外，智能控制仪表还具有非常好的灵活性。

2 农业电气智能控制仪表的发展

农业经历了1.0时代到4.0时代，1.0时代时，农业生产主要使用人工劳动力进行，并且相关的数据信息也是依靠人进行记录，然后涉及到的施肥浇水也是凭借经验进行用量，所以其农业生产量就会比较低，产品质量也比较差。然后随着我国科学技术的快速发展，农业中也逐渐使用各种科学技术代替人工，如今农业4.0时代，已经在农业中应用了物联网、区块链、大数据等技术，通过使用智能控制仪表能够实现农业全方位的监测[8]。

农业电气智能控制仪表很大程度上促进了农业的发展。传统的农业依据人工进行劳动，使得农业的生产模式丧失竞争力，但是使用智能控制仪表之后，能够整合农业生产要素，衔接农业产业链，使得我国的农业建设不断发展。而且通过使用智能控制仪表在很大程度上改善了资源浪费现象，可以提高农作物生产产量和质量，能够保护环境，促进我国的农业向更高水平发展。而且当前使用智能控制仪表，有助于推动智慧农业的发展，能够改善农业技术数据薄弱，增强农业生产数据意识，使得农业发展变得更加的科学化。

当前我国使用频率最高的农业电气智能控制仪表是TFW-VⅢ型智能环境监测仪表等，其主要作用就是完成农业的检测，且该仪表能够满足当前农业的发展需求。但是由于社会在不断进步，任何性能较好的仪表都需要随着时间的发展而变得更加强大，才能具有可持续发展的力量。所以为了推动农业向机械化和智能化等方向发展，就需要对智能控制仪表进行不断优化设计。而且由于当前的智能控制仪表的类型比较丰富，在选择过程中需要重视其稳定性和精度性，要能够保证该系统具有比较好的数据处理能力。而且为了考虑能够在农业电气中发挥稳定长久的效果，需要仪表具备低能耗、低功率的特点，还需要考虑到所选择的仪器具有比较好的抗干扰能力，然后在整个智能化系统的构件在红将仪表和其他设备能够完成比较好的联动工作。而其农业在以后的发展中，将会更加重视智能控制仪表的综合功能，会通过结合使用其他新兴技术，比如物联网等技术，然后更好的提高智能控制仪表在农业电气中的应用效果。

农业电气智能控制仪表必然会随着时间的推移，其设计和性能将会朝着操作方便、性能可靠、模块化、使用便捷、便于维护等方便发展，而且还会具有更加广泛的适用性，能够在农业领域中发挥较好的应用效果，而且还可以在其他领域中广泛使用，比如林业、烟草、城市绿化等领域。另外，在设计智能控制仪表时好需要考虑到其主要是应用到农业领域中，所以需要考虑到其生产环境特点，比如将控制系统应用到温室大棚中检测食用菌的生产，就需要能够了解到菌类的生产要求，目的在于使得控制系统能够调节按照需求调整环境因子，也就是需要使得智能控制仪表更加具备针对性。农业电气智能控制仪表以后的发展也会朝着这些方面继续前进。而且为了提高智能控制仪表的发展稳定性.需要对该仪表进行不断优化设计，然后控制干扰智能控制仪表的因素，下面将对这两点进行详细分析：

1）优化智能控制仪表。为了农业电气智能控制仪表具有可持续发展，需要对其进行不断优化设计，并且使用合理的方法对其进行优化，从而提高其综合性能和判断性能。农业电气智能控制仪虽然能够带来很多好处，但是如果其微处理比较差，在进行数据分析和处理时就会出现问题，于是就会造成农业向相反的方向发展，所以在选择仪表时，需要非常慎重，要选择测量误差比较小的微处理器，然后也需要对其微处理器的数据精确度进行优化设计，从而保证智能控制仪器能够发挥重要作用。另外，节能环保理念不断加深，所以在智能控制仪表中也需要将考虑到其节能环保性能，所以在设计过程中需要降低其功耗，提高其工作效率。于是设计人员在进行低功耗处理时，需要遵循一定的原则从而保证低功耗的成功设计，其原则主要包含有：仪表和电压之间的联系需要有一个深入了解，有利于工作人员在电压升高的状况下对其进行控制，可以增加智能控制仪表的使用寿命;然后就是设计工作者对系统进行供电是使用方法最好是分区分时，于是能够实现电力成本的节省;最后就是设计工作者需要选择性能较好的CMOS集成电路，目的在于提高仪表运行的稳定性和安全性。

2）控制干扰仪表的因素。由于仪表在运行过程中，必然会受到诸多因素的影响，导致其无法正常运行，甚至会使得智能控制仪表在对数据进行分析时准确性降低，所以会误导人们做成正确的判断。智能控制仪表主要会受到两种情况的干扰，分别为差模干扰和外部共模干扰。所以为了控制这些因素对仪表的影响，工作人员需要选择最为合适的设备，设备的质量必须经过检查能够符合标准规范，然后受到外界干扰之后，智能控制仪表就会具有比较好的安全防护性能，能够抵抗住这些因素的干扰。另外，在对智能控制仪表进行设计和安装时，需要增加其可靠性和稳定性。如果智能控制仪表在运行过程中已经被某些因素干擾，使之无法正常工作，此时需要深入检测仪表的故障位置，然后还需要对其误差进行计算，因为此时的仪表数据分析的精确度会降低。为了降低干扰因素对仪表的影响，可以使用一些抗干扰的方式，提高印制电路板和外部噪声源的运行效率。农业电气智能控制仪表不管是目前的发展还是以后的发展，都需要对其进行不断优化设计，然后控制干扰因素对其影响程度，才能使得仪表具有可持续发展状态。

3 农业电气智能控制仪表的运用

如今的农业已经发生了翻天覆地的变化，不再是机械性的操作，而是向着智能化、现代化、信息化和便捷化等方向发展，使得农业变得更加简单、快捷。农业领域中也更多的使用智能控制仪表，从而提高农业生产效率和质量，还可以降低人工的劳动强度，使得农业部门增加了更多的力量和活力。发展至今的智能控制仪表已经具备比较好的检测功能和测量精准度，而且其使用方式比较简单，能够对水质和土壤等进行准确监测。比如土壤中的盐分、湿度、微量元素、酸碱值等都可以使用智能控制仪表进行检测，还能够对土壤中磷、钾等元素进行测量。该仪表在水质中的检测方面也会非常多，比如溶解氧、温度、电导率和酸碱度等。智能控制仪表不仅能够测量土壤和水质，而且还可以对空气的温度和湿度进行测量。而且智能控制仪表还具有GPS定位功能，能够对安装的地方进行定位，然后可以测量经纬度和海拔高度。

智能控制仪表在农业中的应用范围比较广泛。我国农业部分已经规定了设计智能控制仪表应用的方案和策略，目的在于能够完全的发挥智能控制仪表在农业中的应用优势。当前使用比较普遍、性能较好的智能控制仪表就是TFW-VⅢ型智能环境监测仪表，它的主要作用有监测土壤湿度、温度及其成分，然后收集大量土壤数据信息，还能够打印、存储各种信息数据等作用。然后再将智能控制仪表和计算机网络技术进行结合使用，于是可以将有用的各种信息数据进行记录分析，从而帮助农业部分作出决策和管理。总之将智能控制仪表应用到农业中能够推进农业的快速发展。

4 智能控制仪表的设计和应用方案

图1即为一种智能控制仪表的结构图，其中使用了大数据技术，然后融合PHP开源算法，对农田等作业区进行全方位监测，比如湿度温度、天气状况、光照情况、土壤情况等。该仪表还能够对农田中的虫害进行检测，能够发出预警功能，能够进行拍照和录像功能，能够对数据进行采集、分析、分类、传送，然后可以远程对农田进行检测和自动指导等功能。为了能够使得智能控制仪器的具有高清检测效果，所以使用物联网传感器布局。所以相关工作人员不需要在现场就可以随时了解到现场作物的生长状况。由于仪表具有气象监测功能，所以能够提前了解天气变化，做好农业的提前保护工作，降低天灾风险的应对能力。在智能控制仪表中视频监控设备属于其主要构成部分，能够实现可视化的监控作用，这点与传统的控制仪表不同。智能控制仪表能够检测到缺水状态时，可以自动进行补水操作。与过去的自动化仪表检测设备相比，智能控制仪表最主要的优势在于具有远程智能控制的功能，远程监控所使用的屏幕可以进行鼠标操作，还能够进行触屏操作，能够进行整体的数据分析，然后将其进行统计，制作成表格形式，方便管理者做出更好的决策。另外，该智能控制仪表还能够对农业中多个环节施工进行标准化管理，于是可以提高农产品的质量。总之，智能控制仪表能够提高农业的发展速度。

5 结语

由于科学技术更加先进，所以如今使用的智能控制仪表能够在农业中发挥非常好的运用效果，可以提高农产品的生产质量，促进农业向更高水平发展。总之为了提高我国农业的发挥，还需要不斷对智能控制仪表进行优化，然后还需要控制干扰智能控制仪表的因素，使得仪表能够高效率、高准确度的完成工作。将来，我国的农业需求将会不断提高，智能控制仪表需要不断注入新思维、新技术、新功能等，使之能够满足不同时代农业的需求。

参考文献

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