农业机械自动化关键技术及应用研究

梁 强

（新乡职业技术学院，河南 新乡 453006）

随着我国农业科技的快速发展，农业机械化程度不断提高，对我国农业生产产生了重要的影响。然而，我国农业机械自动化发展目前还面临着诸多问题，特别是与世界先进水平相比，发展较为滞后。因此，必须认识到当前农机自动化的发展状况，对存在的问题进行剖析，并提出相应的对策[1]。

1 农业机械自动化发展的价值及意义

随着农业经济的持续快速增长，我国对农业机械越来越重视，农业机械的广泛应用，有效促进了我国农业机械化整体水平的不断提高。在我国工业化进程不断加快的背景下，推动农业机械化进程，对于我国农业向现代化农业快速发展有着重要意义[1]。在农业发展初期，我国就已经开始使用机械来进行农业生产，但在随后的发展过程中，由于使用的农业机械较为落后，农业机械自动化水平较低，甚至出现了机械设备不配套、机械化效果不理想等问题，严重制约了我国农业机械化发展。目前，我国正逐步向智能化、标准化与现代化方向努力与前进，农业生产也向着自动化、智能化、高效化方向发展，机械自动化在实际农业生产中发挥着重要作用。因此，需要不断提高农业机械自动化水平，进一步提高农业机械生产效率及作业质量，从而促进农业的现代化发展。

2 农业机械自动化技术分析

2.1 自动控制技术

农业机械自动控制技术主要包括动力控制技术、自动作业控制技术、自动安全防范技术、自动驾驶技术等。动力控制技术是指利用电动机带动变速箱驱动变速装置，实现动力传动的有效控制与传递[2]。如通过传动装置的输入输出电流动作来实现各类型动力传动系统的自动控制，利用扭矩驱动变速装置产生的扭矩信号控制各类型动力传动系统。自动作业控制技术是指利用计算机控制各类型农业机械使其按照预定方式工作。自动驾驶技术和安全防范技术，是指利用计算机控制各类型动力装置来实现自动驾驶操作与安全防范，可在交通条件较差时保证安全距离，防止事故发生。基于自动安全防范技术研究成果，可有效防止和减少人为危害行为。我国在该领域的研究程度比较高，且已取得一定成果，并得到了迅速发展。

2.2 自动测距技术

自动测距技术是指农业机械通过自动测量其与外界测距设备（如传感器）之间距离和方位，据此调整自身的运行速度和运行轨迹，从而实现农业机械的精准作业[3]。目前，这一技术已经被广泛应用于汽车及拖拉机等多种农业机械和船舶设备当中。在农业机械使用过程中，自动测距是控制农业机械准确行驶至某一位置，并完成规定作业任务，保证工作质量的关键。一般情况下，一个农场配备几台拖拉机用于耕种作业，为了保证耕地工作质量和作物产量稳定，在农田平整或耕种时都必须有一名操作人员进行农业机械耕耙作业，因此自动测距系统成为需要专门研发和研究利用计算机进行测距控制方案中不可缺少的重要部分。测距控制器是以测距传感器为基础建立起来的测距网络工具，其基本原理是根据测距仪提供的信息对农业机械进行控制，并实时提供测距信息作为其运行状态反馈给计算机。该系统可实现农业机械之间、农业机械与其他车辆之间自动地测距和传输信息。

2.3 自动避障技术

现代农机的技术越来越先进，人们的思想也在不断改变，但人们对拖拉机、收割机等农机的避障技术却不是很了解。事实上，在拖拉机等农业机械运行过程中，对于障碍物，几乎都是可利用现有设备，通过对障碍物的速度、位置等参数进行测量并与自身进行比对，来确定障碍物是否存在、方位是否正确以及车辆能否正常行驶等。此外，随着车辆行驶速度加快，许多道路两旁的障碍物也随之不断增加，如何规避障碍物，避障工作如何进行，也成为农机面临的一个重要课题。据有关部门统计，拖拉机驾驶过程中因地面有障碍物造成事故的发生比例为40%，在公路上因障碍物造成事故的发生比例为35%。此外，10%是由驾驶员对障碍物位置和角度判断不准确造成的[4]。因此，为保证拖拉机等生产机械在行驶过程中与障碍物进行合理有效的接触，避免事故发生，农机应加强避障工作。目前，我国对农机避障方面的研究较多，如利用红外线传感器检测障碍物并在障碍物附近放置红外传感器；利用雷达测距技术避障，可以有效避免碰擦事故出现；利用激光测距技术避障，可以有效避免碰擦责任事件发生等。

3 农业机械自动化技术存在的问题

3.1 技术更新缓慢

在农业机械生产过程中，其农业机械装备结构与机械性能随着时间和条件变化而发生变化[5]。同时随着计算机信息技术的发展与普及，技术和设备的更新与升级将对现代农业机械设备作业过程产生积极影响。目前，我国一些高科技的现代化设施已在逐步投入使用，但是与当前我国科技创新能力与高质量发展的要求仍有一定差距。在现代化建设过程中，会产生一些高科技设备以及科技产品，但这些设备以及产品在日常工作中很难保证使用效率和质量[6]。而且由于科技更新缓慢等原因，目前国内的设备和产品在某些方面存在一定缺陷，并不能达到现代化水平，我国在农业机械自动化技术以及设备方面的自主创新能力不足。当前我国面临着农产品价格高、生产成本高、农产品销售不畅等问题，而这也制约了我国农业机械设备及产品向高效高质方向发展。

3.2 应用环境不适宜

农业机械自动化技术的应用必须具备一定的自然环境。一方面，在农田里面作业的农机设备一定要有良好的工作环境或者适宜的气候条件，尤其是在地势较为低洼的地区。如果不能为拖拉机等农业设备提供良好的工作环境，那么这些机器必然无法正常工作，进而导致农民的劳动成本增加，造成一定损失。另一方面，农业机械的使用具有较强的季节性，要根据当地气候条件合理地选择使用环境。只有充分考虑到当地气候条件、地理情况等因素制定合理的应用方法与方式措施，才能有效地提高农业机械化水平与效率。从目前我国许多地区的农业机械使用情况来看，如果当地气候环境和地理条件并不适合机械耕作农作物，如土地碎片化，使用农业机械反而会增加农民耕作难度，导致农作物种植效益较差。总之，就是要充分考虑到当地气候条件和土壤条件等因素，科学合理地规划使用方式，以确保各种类型农业机械都能够正常工作。

3.3 人员素质有待提高

我国经济发展速度不断加快，农业现代化建设速度也不断加快。作为一个农业大国，农业机械化发展中也需要高度重视人员素质。我国部分地区在农业机械自动化相关技术人员培养方面存在很多问题，无法满足当前对此类人员的需求。同时，我国经济高速发展，人口大量增加，人口老龄化问题日益突出，在未来很长一段时间内人口老龄化问题依然严重[7]。

4 农业机械自动化技术发展策略

4.1 优化产品设计

产品设计是农业机械产品生产的基础，也是产品开发工作的核心内容。通过对农业机械产品的设计优化，可以提高农业机械产品市场竞争力，为农业机械自动化技术应用提供良好条件[8]。为了满足农业生产需要，在农业机械自动化技术应用中，首先要对农业机械产品进行合理设计。农业机械产品设计优化要从以下两方面进行：第一，从外观设计方面对农业机械产品进行优化和改进[9]；第二，农业机械产品使用具有很强的季节性并且闲置时间较长[1]，所以农业机械产品设计要以节约农业生产成本为目标，在考虑农业机械产品安全性、可靠性等方面的同时，还要考虑产品运行过程中的成本投入问题。对于农业机械产品设计来说，要根据农业机械产品在农业生产中所发挥的作用以及存在的问题进行分析探讨，同时要对农业机械产品设计问题进行合理规范处理。

4.2 提高产品质量

在农业生产中，农业机械产品质量的好坏直接影响到农业机械自动化技术中各项参数的设计、调整和控制，从而对农业机械自动化技术的应用效果产生一定影响。因此，在农业生产中一定要提高农业机械产品质量，以适应农业发展特点。首先，在农业机械自动化技术应用过程中，应该严格按照相关标准来设计和制造农业机械。比如通过选择优良农机设备、科学合理运用机械配置技术等确保生产出高质量农业机械设备。其次，还要注重农机产品的安全性。对于农机产品生产而言，其安全性能是重中之重。因此，在农业机械自动化技术应用过程中，必须注意农机产品的质量问题，要通过建立安全生产责任制来有效保障农机产品的质量。

4.3 优化作业方式

在对农业机械自动化技术的应用中，优化作业方式是提高农业机械自动化技术应用效率的重要环节。优化作业方式是推动农业机械自动化技术应用的关键措施之一，主要包括以下几个方面。首先，科学引导、督促相关单位工作人员提高对农机自动化技术应用的认识。其次，要结合当前农村土地承包制度改革要求对农机自动化技术进行优化。同时，农业机械自动化技术在应用过程中要不断优化应用程序。最后，有关工作人员要改进应用农业机械自动化技术时的工作态度和方法。

4.4 加强农机具维护

不仅要对农业机械自动化技术进行改进，也要对机械设备进行必要的维护。只有农业机械的各项性能得到保证，才能提升农业生产效率，实现农业生产效益和经济效益的最大化。当前，我国农业机械自动化技术还没有得到很好的普及。要想更好地提高农业机械性能，还需要在其维护、保养等方面进行改善。首先，使用前要对农业机械进行全面检查，要确保农业机械性能良好。其次，要对农业机械开展日常维护工作[10]，闲置时期做好零件的保养。定期对农业机械进行检修和维护工作，以保障农业机械能够正常运行。

4.5 加强农机具安全监管

为保障农机具安全运行，有效提高我国农业机械的效率和质量，相关部门应该加强农机具安全监管工作。首先，政府要加大对农机具安全生产政策的宣传力度，提高农机具生产者、使用者的安全生产意识，推动农机具安全和可持续发展。其次，相关部门要建立健全农机具安全监督管理体系及责任体系。在监督管理过程中，要强化企业主体责任以及政府相关部门监管责任，有效防范农机具安全事故发生。最后，相关部门要强化农机具使用安全培训工作。要加大农机具使用安全教育培训力度，不断提高相关人员的农机具使用安全意识。此外，在使用农业机械自动化技术的过程中应该加强操作人员安全意识建设，确保农机具安全运行，并且在使用农机具过程中，相关人员应该严格遵守安全操作规程。

5 结语

在农业生产中，将机械自动化技术应用于智能化种植、收割和加工中，极大地提高了我国农业的智能化、自动化和精准化水平。在农机自动化技术的推广中，必须优化计算机技术，创新播种技术、灌溉技术，进一步加强人才队伍建设，助推乡村振兴，促进农业农村现代化。