农业机械工程自动化体系中智能化技术的应用

梁强

【关键词】农业机械工程；自动化体系；智能化技术；机械化生产；农业生产

引言

在科技与智能化飞速发展的社会环境下，农业生产也需要与高效率可持续发展的核心理念紧密结合，农业机械奠定了农业生产高效率和产品高质量的技术基础。智能化农业机械的发展促进了农业生产高效率的进一步提高。在时代发展的背景下，农业生产可以通过智能化技术改善生产条件，还可以根据精细化管理生产制造改进传统式粗放型的工作方式，进而降低成本，提升农业生产效益。电子计算机技术与智能化技术在现代农业机械中的运用能够开创出专业的农业生产机器设备。智能化农业机械与农业生产的持续结合可以改进农业生产的产业结构，以现代化的生产过程确保农业可持续发展道路的开拓[1]。

一、智能技术在农业机械中运用的必要性

在智能技术与农业机械结合的背景下，讨论农业智能技术的组成，必须先明确农业智能技术的使用优点。智能农机装备主要是指农业机械的设计、生产制造和运用，是利用通信网络系统、程序软件、智能模块进行的，在动态性农业生产中，运用电子器件信息传输、逻辑函数等当代测算方式，使农业机械依照对应的生产过程作出对应的生产制造行为。在此农业生产中，机械设备取代人力，设备运行模式智能化，确保农业生产流程的高效率运转。

伴随着现代科技的不断进步，农业机械机器设备智能化信息化发展速度也在持续加快。在这类技术性集成化的背景下，农业生产率得到了巨大的提升。智能化农业装备与农业生产的融合意味着现阶段农业生产力在农业智能化维度上的突破。在传统的劳动密集生产条件下，人工进行农业生产具有粗放型的特性，总体生产质量无法获得合理保障。智能化农业机械设备的运用，以设备替代人力，降低人力成本的投入，提升效率。

人工制造存有非常大的可变性，难以维持产品的品质和规范化、大规模化生产制造，也影响了农业资源的合理有效运用。在农业机械智能化关键技术的影响下，农业生产能够最大限度地利用资源，在农业栽种、生产的许多阶段中，标准化管理还可以保障农业生产品质水平的平稳性。在繁琐的农业生产中，农户承受着极大的工作压力。用机械工作替代人工工作，能够释放人力资源，让农户的生产变得简单、便捷[2]。

智能技术的运用，让农业机械能够实现智能控制。传统的收种和害虫防治过程必须由人力进行工作，作业中不仅花费大量人力，而且错误频出，效率和质量都十分低下。用农业智能化替代人力生产制造，能够更为细腻、准确地进行农业生产任务。依据动态性的农业生产标准，在自然环境数据采集、统计分析和处理的基础上，智能产品能够依据数据变化规律调节作业方式和分辨标准，能够更好地达到农业生产的各种要求。

智能控制系统可以通过农业机械机器设备在农业生产中的投入，达到减少劳动力、提高生产率的工作效果。除开将计算机软件应用于控制器，智能控制系統还与农业机械实际操作中的其他感应器联系。在全方位收集农业生产情况并反馈运行状态的基础上，系统的应用模式能够依据环境的变化及时调整，持续保持农业生产和农业机械的良好情况。

图表1 人工智能技术特性

伴随着农业生产行业机械自动化、智能化的进一步广泛应用，在信息化管理设备监控的前提下，机械设备的农业生产方式极大地促进了资源分配的科学性，农业生产高效率也为农业生产的经济收益奠定了基础[3]，目前我国的农业机械自动化、智能化已经达到了一定的水准（具体数据可见图表1）。

二、智能产品在农业机械中的运用

在传统式的农业工作上，农业机械机器设备关键是将这种机器设备与农业生产紧密结合，在植物保护等众多阶段开展农业生产。伴随着新技术水平的持续提升，以及智能技术与传统式农业机械的融合，实现了农业生产的智能化。在智能技术应用于农业生产的过程中，其自我调整、全自动预警信息、全自动工作等专业的农业生产方式也促进了农业生产方法的转型。

（一）新能源开发技术

中国是一个能耗大国，应对现阶段资源短缺，不容乐观的社会现状，新能源技术的综合利用是国家社会发展趋势的主要方位。在农业机械智能化发展趋势和技术性持续提升的过程中，根据新能源开发技术与农业装备的结合，使用太阳能发电、风力、水力等新能源技术的过程中，根据更改当代农业机械机器设备的主供电方式，完成农业生产中的环保要求。新能源技术能够为当代农业机械机器设备提供动力，还能够提高机械设备的工作效率。在灌溉农田的栽种、栽种、害虫防治等不同阶段，可以通过生产率获得高效率，也可以应用新能源技术确保生产率。

在农业生产行业，能够运用新能源开发技术修建光伏温室，不但为作物给予电磁能和发热量，还能够为作物的生产制造构建更为合适的自然环境。农业机械还能够运用太阳能发电、风能发电、智能水泵等系统处理农业生产中的病虫害和化肥难题，更细腻的浇灌工作和更细致的农业生产工作可以确保优良的农业生产实际效果[4]。

（二）全自动控制系统

农业工业设备的智能化发展离不了全自动控制系统的高效运用。农业生产和管控的自动化技术能够降低农业生产的人工成本投入，推动农业现代化的可持续发展。农业机械自动化主要是指在农业生产选用机械和电力工程替代传统式的人力资源。在农业生产过程中，用智能机械替代人力工作，在控制系统操纵工业设备的同时，运用相对智能化的信息科技，完成对作物生产制造的及早监管。在获得农业生产自然环境、剖析农业生产标准的指导下，全自动调节设施，能够确保农业机械设备解决不一样的工作环境、农业田生产、质量等问题，保持良好的生产实际效果。

在农业机械结构中，应用感应器和提升自动控制系、智能管理系统，能够在喷药过程中全方位、及时地检测作物所需药量。在农业生产过程中，还能够通过与检测装置有关的传感器设备来检测农业耕种的环境温度、抗压强度和环境湿度。在传感器检测以及统计数据的基础上，借助调整设备调整耕种的自然环境，造就合适农作物生长的自然环境，工业设备在农业生产中的稳定性还可以根据全方位健全的数据收集来支撑[5]。

（三）三维技术

在三维设计管理体系下，可以通过实体模型提升农机装备的安装，根据模块化设计能够更好地调节农机装备的制造和应用。农业生产环境在不断变化，农业行业的智能技术也在不断变化。农业机械自动化前期电脑主机配置不够高，机械设备设计不够，影响了农业工业设备良好的应用和价值。

伴随着新技术的不断创新，三维设计模拟系统应用可以根据三维设计便捷的数据信息调节和主要参数变更，使农业工业设备可以更好地达到不一样应用场景的规定。在农业机械装备的设计过程中，设计师与用户的对接中，根据三维系统能够更为精确、直接地展现设计构思，以相对精确的设计方案结论确保按设计产品的农业机械装备合乎农业生产的具体情况。

图1 智能温室大棚的三维模拟设计

在农业机械装备生产领域，智能技术与农业机械设备的整合关键是用农业机械自动化替代人力生产制造。但是，农业机械设备与农业生产环境的不一致会降低农业工业设备的运用品质。三维设计系统软件产生的三维模型（例如图1），能够在设施未投产时，根据设计方案阶段中的设计方案进行形变和设计优化，确保农业工业设备的最终产品可以融入工作环境。在工业设备数据信息调节下，运用农业机器设备能够保障农业生产的高效率[6]。

三、智能技术在农业机械上应用的实例

（一）收割机的电机控制系统

当下的智能收割机主要包含下列模块：带CAN控制板的加强型P87C591单片机设计主控芯片模块、开关电源模块、传感器模块、人机交互界面模块、USB文件读写模块等。在其中，P87C591微控制器承担接受和解决系统总线上传感器收集的统计数据和GPS数据信息，还担负着向系统总线里其他连接点推送操纵指令等数据信息；由传感器进行数据信号取样，微控制器根据u盘文件读写模块联接到u盘，读取u盘中存放的农作物管理方法和自变量的数据文档；根据RS232通用性串行通信，微控制器与LCD和触摸显示屏联接，完成人机交互技术。

搭载的传感器包括谷物流量传感器、谷物湿度传感器、割台高度传感器、地速测量装置。谷物流量传感器是产量检测系统中最主要的传感器。它能全自动测量出所设置的间隔时间，随后计算成相对应间隔时间内工作区域单位面积的产量。除此之外，为了能测量产量的精密度，根据对实际田地的不同标定，测算校准指数，对产量数据信息开展调整。现阶段谷物流量传感器关键有四种：碰撞式流量传感器、射线流量传感器、光学偏移流量传感器和刮板轮流量传感器。谷物环境湿度传感器可以精准地測量湿度，割台相对高度用以标示现阶段水稻收割机是否处在收割状态，其测量可借助电阻器完成。测量方法使用的是传统的雷达探测法、变速器轴速法，这些方法都能够测量地速，但都会有不同的应用局限性。

（二）温室的环境控制系统

在温室里，很多的传感器连接点构成了一个监控网络，各种各样传感器搜集信息，协助农牧业工作人员及时处理难题，明确存在问题的部位。农牧业将逐渐从借助独立的机械设备和人力的生产方式变为由信息、系统和自动化技术有关机器设备运作的生产过程，应用自动化技术、智能和远程操作方式，完成高产量、高品质生产制造。

在温室自动控制系统中，利用系统中的环境温度传感器、环境湿度传感器、PH传感器、阳光照射传感器、CO2传感器等机器设备，检测室内温度、空气湿度、PH值、光照度、土壤养分、CO2浓度值等因素值。由各种各样仪器设备实时显示或借助全自动主要参数参与自动控制系统，以确保农作物具有优良适合的生长环境。远程监控的实现促使专业技术人员能够在办公室内监管多个温室的自然环境。利用Wi-Fi网络精确测量农作物各项生长发育的数据，实现温室农作物的生长、发育的精准操纵，从而达到提高产量、提质增效、调节生长周期和提高经济收益的目的。

根据RFID、红外线传感器、激光扫描仪等物联网系统的传感器机器设备，获得地温、环境湿度、养分含量等数据信息，并应用数据分析系统来迅速作出管理决策，并及时执行该决策，以满足植物的发育要求。当环境条件达到预订标准时，控制系统会自动启动，节水节电的同时还可以省时省力。

针对大规模的温室栽种，传统式的温室生产制造必须由大量人力来完成监管，耗时费力，不可避免地会出现人为因素的失误。农牧业物联网系统能够收集温室内的气体温度湿度、二氧化碳浓度、土壤含水量、地温、土壤养分等主要参数，及时向农牧业工作人员反映设定值的变化情况。

四、智能技术在农业领域的发展方向

当代农业发展离不开农业机械自动化水平的持续提升，智能化是农业现代化的主要标志。由于智能化与农业机械装备结合的大趋势，智能化农业机械装备不但要着眼于自主创新，还需要从农业生产阶段积极主动剖析机械装备的运用方向，发展农业机械设备的智能化技术。与此同时，农业生产企业要在现有技术应用场景下，伴随着科技成果的营销推广，推动智能机械设备在农业生产环境中的高效运用[7]。

作为一个农业强国，科技的进步应当与农业生产紧密联系。现阶段，在中国的农业生产环境中，智能化和机械自动化的专业知识还有很大的进步空间。农业生产参与者对智能化的了解不够透彻，影响了农业工业设备的高效运用。伴随着农业工业设备的不断创新，农业生产效率也会得到提升。因而，要发展农业机械设备的智能化，务必开展技术革新，设计开发农业生产需要的设备，并广泛宣传，提升大家对农业智能化的了解。[8]

结论

农业机械设备的智能化是农业机械设备生产行业的必然趋势，性能卓越的农业生产专用工具对农业生产高效率和农业生产品质具有充分的实际意义。智能技术与农业机械装备有很多不同的结合方向，为了更好地在未来发展环境下以智能技术装备推动农业生产高效率，不但要大力推广智能技术，还需要加强宣传和普及新技术，保证技术在各个农业生产阶段的有效性执行。在合作项目生产制造和全产业链健全的过程中，提升农业生产的智能化水准。