自动控制技术在农业机械设计及发展中的应用

刘文湦 高妍 魏林海

（1.鄂尔多斯生态环境职业学院，内蒙古 鄂尔多斯 017010；2.达拉特旗王爱召镇人民政府，内蒙古 鄂尔多斯 017010）

一、自动控制技术在农业机械设计中应用优势

当前，自动控制技术在农业机械设计领域当中的应用非常重要，并且为了进一步提升农业生产力，各国农业科研人员都在加紧研究，农业机械技术当中自动控制技术的良好应用。当前，在农业机械设计当中应用到自动控制技术，主要有以下几方面优势特点；

（一）实现实时监控

自动控制技术在农业机械手机当中的具体应用可以有效实现农业机械设备的自动监控功能。在农业机械的使用过程中，对于自身的功能实现监控，能够保证农业机械生产效率，减少农业机械的故障发生率。在应用自动化控制系统设计之后，系统的传感技术可以对农业机械的各组织工作性能信息进行有效的采集，并传达到自动控制系统当中，从而实现自动控制系统对农业机械的工作实时监控了解。

（二）故障自动排查

在农业生产中，农业生产工作比较复杂并且在实际的生产中也有可能遇到相对比较严重的天气[1]。所以，在实际的农业生产过程中，农业机械出现故障问题十分常见，但是一旦农业机械出现故障问题，农业机械的工作效率就会下降，甚至会出现瘫痪的问题，从而给农业生产带来麻烦。而在农业机械设计当中应用到自动控制技术，利用自动控制技术可以在很大程度上实现故障自动排查。在实际的应用过程中，自动控制系统可以实现对农业机械的各系统完成运行数据采集，并自动与内部的计算机系统进行数据对比，一旦发现数据出现异常立即开始故障分析和判断，同时对出现故障的位置实施报警，从而提升农业生产中机械故障的检测效率，对于农业生产效率提升也大有益处。

（三）实现工作效率提升

在农业机械设计当中应用到自动控制技术最大的优势就是完成农业机械生产效率的提升。传统的农业机械为手工操作发生，手工操作方式的主要问题就包括两方面问题，其中一方面问题就是手工操作，操作精度控制不良，经常出现操作失误，而影响到农业生产，另外一方面则是手工操作时间较慢，并且比较复杂，从而影响到农业机械的工作效率。

（四）实现自动维修

自动控制技术在农业机械设计当中的应用可以完成对农业机械的实时监控，而在自动化技术不断发展的过程中，尤其是计算机技术和传感技术应用后，自动化的农业机械控制技术可以实现自身故障的检修，并同时根据系统自动分析完成基础故障的处理。通过自动维修功能的实现，减少了农业机械的故障发生率，也提升了农业机械的故障维修次数，降低维修成本。

二、影响农机自动化发展的因素

尽管现阶段农业机械化发展的整体趋势良好，但在先进技术应用和推广过程中仍存在较多的不利因素，限制了先进的自动化技术与农机产品的快速普及。1.生产经营形势产生的限制。由于现阶段我国农业生产仍以小规模经营为主，集中生产和承包经营所占的比例仍不大，导致存在着土地连片化不良、生产面积小，从而受限于经营成本而无法引进先进的自动化农机设备，且自动化农机设备在小面积农田的作业能力也不易发挥，自动化农机装备的示范作用不易凸显。2.农业机械的技术能力不足。由于我国农业机械化发展时间相对较短，农业机械产品本身的成熟度不足，很难与先进的自动化技术相匹配。同时，很多农业机械厂家在自动化技术上研究与应用能力不足，或是对自动化技术的应用研发没有给予足够的重视，导致农业机械的自动化功能研发与应用缓慢，使市场上的农业机械产品长期处于技术含量低、功能落后的局面。3.农业生产的基础设施建设落后。农业机械自动化技术的实施需要很多现代化的基础设施支持，例如GPS基站、互联网覆盖等，但我国很多农村地区尤其是偏远地区和欠发达地区的农业基础设施落后，使很多先进的自动化装备难以应用。

三、自动控制技术在农业机械设计及发展中的应用

（一）农机导航技术与自动驾驶的应用

现阶段，很多农机装备配套了卫星定位技术，使大田农业机械实现了半自动化作业，卫星导航技术能够辅助驾驶员进行驾驶判断，帮助提供驾驶路线规划、行驶状态监测等功能，有利于农业机械在大面积农田作业时按照预计的方案执行，同时能够获取附近其他农机的位置信息，避免作业范围重合及农机碰撞事故的发生。对于很多新兴的农机装备，例如农业植保无人机、大棚果蔬采摘设备，卫星导航能够实现精确定位和行驶路线控制功能，帮助实现高精度的自动化作业。以无人机为例，卫星导航技术不仅实现了植保作业按预先设计的方案路线形式实施，并能控制多组无人机同时进行无干涉的作业，同时还实现了定点悬停、断点续喷等更多先进功能，有效提升了农机使用的便捷性。

（二）在农机故障检测上的应用

传统的农业机械在参与农业生产的过程中，若出现了故障问题或零部件损坏问题，驾驶员很难及时的发现并进行处理，往往造成较大的农业机械故障而影响农业生产效率。通过故障自动检测和诊断技术，在传统的农机装备关键工作位置布置传感器设备，检测农业机械工作过程中的振动、运转频率、温度状态等信息，并通过可编程控制器设置合理的参数范围，当农业机械的某些运行参数超出正常工作范围，会通过控制面板显示相应的故障问题，提醒驾驶员注意可能存在的异常风险。例如，对播种机排种器排种数量进行监测，当排种数量不足时可及时检查是否存在堵塞问题；对农机液压系统进行温度监测，温度过高及时提醒驾驶员检查是否存在散热不良、液压油变质等问题。

（三）自动控制技术在温室大棚当中的具体应用

自动控制技术在农业温室大棚种植当中也有非常良好的应用，温室大棚种植是当前农业种植当中非常重要的一种种植方式，也是一种种植效率非常高的种植方式，通过农业温室大棚的建设，可以完成农作物生长周期的缩短以及农作物的提前种植，对于农业生产而言具有非常重要的意义。而在农业温室大棚建设中，包括大棚基础架构建设、大棚内部温度控制建设、大棚内部供水以及照明建设等多方面内容。而传统的农业大棚建设施工较慢，并相关系统的连接性不够强，所以导致实际的大棚建设中出现效率问题。而应用到自动控制技术后，温室大棚建设可以完成集成控制系统的建设应用，利用温室大棚自动化控制系统设计，同时完成温控、光照控制、供水控制、照明控制等内容，从而保证温室大棚建设合理，也保证温室大棚能够良好地发挥作用。

（四）自动化灌溉技术的具体应用

农业种植和生产过程中水利灌溉是必不可少的内容，同时水资源也是农作物生长的必然条件，所以水利灌溉技术是农业种植技术中最重要的技术之一[2]。我国是传统农业大国，在工业革命之前，我国的农业技术是世界最为先进的农业技术。经过了上千年的技术发展，我国农业生产遗留下很多高效的农业水利灌溉种植技术及灌溉机械，如翻车、高转筒车、水转翻车、风力水车等对于我国的农业灌溉起到非常重要的作用。而在当前的农业生产中，传统的灌溉方式和灌溉机械已经不能够满足现代灌溉技术的应用，所以将自动控制技术应用到灌溉技术当中，实现农业灌溉效率的提升以及节能水利。

四、机械自动化技术的发展前景

（一）绿色化

绿色化是机动器件自己主动操纵、运行阶段优质竞争力获得并维持的基准。在开展机械自动化技术研制开发阶段，负责方应将绿色化及相关要素作为生产实践过程优化指标，借鉴其他国家或者地区绿色性能开发经验，将重点投入未来收益可持续提升上，保障机械自动化技术在促进国民经济发展方面优良效用的充分发挥。

（二）小体积

现今时代应用较为普遍的机械自动化技术支撑下的产品大体积特性较为突出，仅可满足建筑业、汽车业、农业等对产品体积要求不很严苛的领域，无法满足信息、军事、医学等领域要求。基于此，在未来机械自动化技术发展过程中，应逐步突破体积方面的瓶颈，以微型机械自动化的形式满足更多行业需求。

（三）虚拟化

随着不同类型机械制作工艺与模型构建技术、仿真技术的深层次融合，功能更加完善的虚拟化机械自动设备将陆续出现。虚拟化机械自动设备可以集中汇总、处理不同类型生产阶段涉及信息，在机器学习的再学习机制支持下，可以解决机械自动化生产阶段存在的各种类型问题，最大限度满足实际生产需求。

结束语：本文笔者在文章中从农业机械的具体设计应用、农业灌溉机械技术应用、农业施肥种植机械应用以及农业大棚技术当中应用四个方面阐述自动控制技术在农业机械当中应用，希望能够对农业种植技术的优化有所帮助。