自动控制技术在农业机械中的应用

刘乐强，许 敏

（比亚迪汽车工业有限公司，广东 深圳 518000）

0 引言

农业的发展和国民经济增长有着直接的关系，随着科学技术的快速发展，农业的生产方式也有了巨大的改变，要创新农业生产方式，若采用传统的农业耕种方式，已经无法满足当下的发展形势，加大农业生产中机械设备应用的管控力度，才能提高农业生产的效率和质量。

1 我国农业自动化控制现状

1.1 农业机械部分自动化控制技术

农业机械中自动化其中一部分就是机械要具有自动化的装置，例如，拖拉机，传统的拖拉机在运行过程中，会受到自身的抖动给机械零部件带来较强的摩擦，此时就会产生热量，若热量聚集就会产生火灾。采用新型的拖拉机，会有自动装置，就能有效感应到机体的问题，就能有效控制拖拉机，也能让拖拉机发生故障的概率有所降低，大大提高了应用率，也让拖拉机的使用寿命得以延长。半自助灌溉操作主要是工作人员来有效控制自动计划，通常情况下对于农耕地开展划分，设备会划分为3 片区域，然后确定出灌溉的范围，就能起到很好的节约成本效果。采用自动化灌溉技术，也能有效的降低农民工作量，还能有效控制水资源的浪费问题，发挥出水资源的价值[1]。

1.2 在精细化农业中应用自动化控制技术

自动控制技术，主要是通过精细化管理模式在农业中应用。在精细化模式下，农业就能实现生产和管理的优化，也能大大提升农业生产的效率和质量。现阶段，在精细化农业自动化技术中，有温室，技术人员是通过泵站对于农产品进行监控，就能了解到生长的情况，也能做好日常的设备的维护。现阶段，在精细化农业中，自动控制技术还在初期环节，后期优化的方向就是操作人员的任务量要降低。在操作的过程中，技术人员采用计算机、互联网技术就能进行监测和测量，获得的数据完成整理和汇总后录入自动控制系统内，就能开展自动化管理。

1.3 自动控制技术的农业机械设备种类多元化

现阶段，随着科学技术的快速发展，最近几年农业机械设备在农业生产中占据了重要的地位，很多的农业设备都需要自动化技术的支撑，在耕作中的优势也比较明显。例如，传统的80 拖拉机，经过改良换代之后升级成为72 的拖拉机，不仅在操作上比较简单，同时价格更经济[2]。

2 自动控制技术应用于农业机械的优势

2.1 提高可靠性

传统的农业机械在比较恶劣的环境下，会受到不小的阻碍。在农业机械控制中采用自动控制技术，可大大提高可靠性，可以让农业机械设备能够快速适应恶劣的环境和不同自然条件，主要是通过自动化控制技术中信号的输入、输出，然后利用光电隔离技术，可以在电路之间形成良好的电气系统，起到很好的隔离效果，就能有效屏蔽各个模块。

2.2 对农业机械进行实时控制

电气控制在研发和应用中，让自动控制系统具备了良好的运行效率，主要是在电气控制中，在短期内就能让信号完成接收和处理，可实现农业机械设备的实时控制，并且在配置上更加灵活。随着科学技术的快速发展，在农业机械中控制器、传感器的应用，多种灵活的方式也促进了农业机械自动控制系统的完善，不仅让农业机械在运行期间满足了自动控制现场信号需求之外，也能通过模块化的结构来提高农业自动化的工作效率。

2.3 及时发现故障并组成自我诊断

在农业机械操作过程中，自动化控制技术要有良好的自我故障诊断功能。在机械设备的运行过程中，要及时并有效完成自我诊断，自我检查一些故障存在的问题，就能大大提高农业机械维修工作效率。另外，在机械设备运行过程中，要采用传感器技术针对设备展开系统化、全面的监测，才能锁定出故障的具体位置，通过有效的措施进行处理。在自动化控制中，自我故障诊断期间有自检，发现故障就立即报警，及时通知检修人员开展维修，有效降低了故障扩大率，还能确保农业生产的安全性[3]。

2.4 提高农业机械设备使用效率

现阶段，自动控制技术中会采用到控制器、传感器，都是国际上比较通用的零部件，因此在选择和更换的过程中就会比较方便。随着科学技术的快速发展，自动控制技术的零部件结构也越来越简化，不仅灵活性更高，同时适用性更强，自动控制技术在农业机械设备运行需求上可更好地满足。结合各种农业机械设备的需求，自动控制技术更适用于小型控制器以及模块化结构，可以灵活调节，大大提高了农业机械设备的使用率。

3 在农业机械中应用自动控制技术

3.1 温度湿度自动控制技术的应用

目前，反季节的蔬菜不仅会让人们品尝到不同季节的蔬菜，还能给农户们带来较大的经济效益，但是反季节的蔬菜在生产环境、生长条件下会有较高的温度、湿度要求，并且管理的过程也通常较为复杂。主要是农户在种植蔬菜过程中，蔬菜的生长整个全过程都要进行管理和监督，作为研究人员要在大棚中安装湿温度的传感器，要在大棚的几个位置将湿温度传感器进行固定，主要是能够将农作物的生长全过程都能进行记录，同时将数据传输到系统，通过计算机就能获得参数，利用这些数据就能有效调节湿温度，掌握湿温度的变化，然后展开加湿、排风、干燥、制冷、除热等操作，能够让大棚的湿温度控制在适合农作物健康生长的状态下。

3.2 自动采摘技术的应用

目前，自动控制技术在农业机械中得到了广泛的应用，同时也让农作物实现了自动化的管理。例如，农作物的采摘设备，就能按照之前设定好的路线进行采摘，采摘完毕就能立刻返回系统，然后计算机再次进行指令的下达，采摘设备就能按照设定好的路线进行采摘活动，也能结合自动传感器对农作物成熟状态进行反馈进行有效的判断。在采摘的过程中不符合采摘的条件，要及时确定出影响因素。通常情况下，采摘技术的在自动化程度方面要求较高，主要是适合全面自动化的农作物大棚，同时，对于工作人员的计算机水平要求也较高，需要操作人员要按照农作物的不同来设定好采摘的指标。自动化采摘技术的最大优势，就是降低了人工采摘过程中的失误率，还能避免烦琐枯燥的采摘工作带来的失误，也节省了非自动化采摘设备带来的浪费问题，同时也节省了采摘设备的数量，让农户的设备成本有所下降。

3.3 视觉识别技术的应用

一般情况下，农作物对于光照的需求是有很大的差异的，种植蔬菜的大棚来说，农户要结合蔬菜的具体生长周期、生长现状来合理调整光照的强度，对于农户来说就是很大的工作量，并且在操作中难度很大，无法做到精确的控制。通常在蔬菜大棚自动化控制系统中，要安装视觉识别系统，就能对于大棚中不同的蔬菜展开划分，结合生长周期、现状、外观等进行自动遮光系统的调整，就能让不同蔬菜都能满足光照的需求，得到很好的光照强度，通过识别系统，就能有效让农户的劳动成本降低[4]。但是应用视觉识别技术，成本一般较高，通常都是适用于高附加值的蔬菜，在普通蔬菜大棚中应用不多。

3.4 灌溉控制技术

灌溉在农业发展中发挥着重要的作用，尤其是我国的农业发展进程中，已经采用到了灌溉控制技术，传统的灌溉技术已经无法适应当下的发展形势和农业现状，也满足不了当下农业生产的特点。目前，我国的水资源比较紧缺，十分匮乏，加强水资源利用成为社会一个问题，因此要节约用水，让水资源得到高效的利用，也是农业灌溉技术最需要解决的问题之一。自动农业灌溉技术，就是采用先进的技术来解决灌溉中水资源浪费等问题，主要是该技术系统中包含了很多技术，其中有自动控制、传感、通讯等，促进农业生产，同时也能很好地给城市起到绿化作用。另外，自动化灌溉技术还能节省人力，大大提高生产的效率。现阶段，最常见的灌溉方式就是两种，一种是喷灌，另外一种是微灌，自动化控制技术中可实现遥控检测功能，也能有效检测到农作物、土壤等实际情况，将检测结果上传到控制中心，就能对灌溉的水量和灌溉的时间进行有效调整，农作物不仅能够得到很好的灌溉，也能有效缓解水资源浪费等。

3.5 施肥控制技术

施肥控制技术在应用过程中要和自动化灌溉技术相结合，要利用压力将肥料灌入溶液系统中，就能进行农作物的灌溉和施肥，该技术在应用中也是实现精确的管控，和自动化灌溉技术基本一致，通过自动施肥技术，就能有效控制施肥量，还能让农作物得到施肥，降低了浪费等情况。但是目前，我国在自动灌溉技术应用方面还尚未得到广泛的应用，主要是该技术缺乏规范化。另外，施肥控制技术在灌溉施肥面积上会受到影响，一套系统的应用在农业生产中可以节省很大的成本，但是农业面积小，系统会有闲置情况发生，就会造成成本升高。自动化施工控制技术在应用中只需要一个人操作，也大大节省了人工，施肥系统在运行中，可按照检测的数据来有效分析农作物、土壤等，就能结合实际情况来调整肥料的比例，充分利用肥料，避免肥料的浪费，影响到四周的环境。

3.6 温室控制技术

在农业生产过程中，资源要充分利用，同时要创造出更大的经济效益，也是我国农业在发展中一个目标。在农耕时代，人们受到了传统思想的影响，对于农业生产在认识上比较狭窄，种植作业过程中都是结合天然的土壤资源，会遭到天气、温度等因素的影响，因此在农业生产中就会处于被动，播种都是按照自然规律和季节，在古代，尤其是冬季，农作物就会遭到各种恶劣的天气，就会给农业的发展带来影响。现阶段，随着科学技术的快速发展，温室大棚成为农业发展中重要的一项技术，通过温室大棚就能让农作物生长的环境得到改善，还能调节温度、湿度等，利用透光材料，例如，塑料薄膜等起到很好的阻隔作用，与此同时还不被阳光所阻挡，大大确保了农作物的光照。在温室大棚的内部，要由系统来进行有效的采光和通风，利用设备就能为农作物生长提供良好的环境。

3.7 粮食烘干的自动化技术

最近几年，我国的粮食烘干自动化技术得到了广泛的应用，自动烘干设备投入使用，可以让进粮自动化，还能完成自动烘干，温度自动调节，热风实时循环等功能，烘干的过程都是提前设定好程序，通过传感器就能有效检测到农作物的烘干情况，全程不需要人工操作，实现了自动化。

3.8 农作物自动采收

传统的农业生产模式，或者是半机械化的方式，农作物在采收的环节中需要消耗量大量的人力。然而加入自动控制技术，在自动采摘装置上安装感应器，可以有效辨别出农作物的成熟程度，就能结合农作物具体情况完成自动化、科学的采摘。另外，自动控制系统还能结合农作物的生长属性来有效判断出果实成熟度，满足农作物采摘要求就能完成自动采收。采摘机械主要是通过激光瞄准系统，就能锁定好目标，可确保农作物采摘的高效性。

4 提高自动控制技术在农业机械中的应用效率

4.1 结合农业机械需求来选择自动化模式

随着城镇化水平的加快，城市中人口数量的增多，也加大了农业生产的需求，农业劳动力和资源是目前最需要解决的问题之一，因此要提高机械设备的使用率，采用先进的机械设备来提高生产的效率和质量，降低劳动力的投入。另外，我国在农业的发展中，要坚持节约、绿色、环保的道路，在农业自动化模式中要采用自动控制技术，同时结合农业机械的需求来合理选择自动化模式，才能提高我国的农业自动化水平和能力[5]。

4.2 提升农业机械中的自动控制技术水平

分析我国的农业发展进程，目前正处于现代化转型的环节，需要我国政府部门和相关的部门给予大力的支持和帮助，需要有大量的资金和先进的技术，才能促进我国农业转型。和国外的发达国家相比，我国的农业机械自动化技术还有很大的距离，随着科学技术的快速发展，我国的自动化技术水平也不断提高，要想确保农业的机械化水平，就要加大自动化控制技术研究和应用，要研发适合我国实际情况的技术，才能让农业生产实现智能化、自动化。

5 结语

综上所述，随着科学技术的快速发展，也促进了我国农业生产水平，和国外的发达国家相比，我国的农业自动控制技术还有很大的差距，因此作为科研人员就要加大农业机械的研究，以及自动控制技术的应用水平，研究出适合我国国情的自动控制模式，才能提高我国农业机械自动化控制水平，为我国的现代化农业发展奠定基础。