计算机虚拟技术在农业机械中的应用

张 佩

（西安理工大学高科学院，陕西 西安 713700）

计算机虚拟技术是一种重要的智能技术，被广泛地应用在农业机械领域。它能够模拟真实的农业作业环境，并利用计算机技术模拟农业机械的运行情况，从而提高农业机械的使用效率，为农业机械的发展提供了强有力的技术支撑。但目前，计算机虚拟技术在农业机械领域应用中还存在着许多问题，如缺乏专业的农机技术人员、计算机基础设备配置过低以及农户对计算机虚拟技术的重要性认识不足。因此，如何有效地应用计算机虚拟技术，以推动农业机械行业的进一步发展，成为广大农业专家及相关工作人员共同关注的话题。

1 计算机虚拟技术概述

计算机虚拟技术使用计算机语言、图形等来创建供人们使用的计算机环境，用来创建完全不同的虚拟世界，并与现实世界建立起联系，给用户带来完全不同的体验感受[1]。如今，计算机虚拟技术已被广泛地应用在农业机械行业中，一方面，可以减少农机制造的成本，提高制造质量和准确度；另一方面，该技术还有助于提高农机的使用效率，节省操作成本，提高农业机械的经济效益。

2 计算机虚拟技术的特点

计算机虚拟技术的主要特点如下：1）虚拟性和节能性。计算机虚拟技术能把资源最小单位化（池化），让用户按需使用资源。虚拟化不但解放了操作系统，也解放了物理硬件，极大地提高了资源的利用率，节省了计算机系统的资源[2]。2）资源共享。虚拟技术能够让多个用户共享计算机资源，而不需要增加硬件的使用量。3）提高安全性。计算机虚拟技术可以提高数据的安全性，减少计算机技术中可能出现的安全隐患，有效地防范各种黑客攻击和外来的病毒攻击。同时，缩短开发时间。计算机虚拟技术可有效缩短软件开发的时间，快速搭建软件和硬件环境，提高产品研发进度。4）支持跨平台技术。虚拟技术能够让应用程序在不同的操作系统和计算机平台之间运行，实现跨平台应用。

3 计算机虚拟技术在农业机械应用中的优势

1）计算机虚拟技术改变了农业机械设备的设计方式[3]。使用计算机虚拟技术，设计人员可以在软件中模拟整个农业机械设备，仔细观察设备的材料、尺寸和构造，并预测它的性能表现，从而使农业机械的设计更加完善可靠，以更高的效率和品质满足客户的需求。

2）计算机虚拟技术可以有效帮助农业机械实现智能化、自动化和信息化。实现这些要求的关键技术之一是AI技术，AI技术可以为农业机械提供动态决策能力，并帮助完成更多复杂的任务。再者，计算机虚拟技术可以用于匹配机器的设计参数，例如运动性能的最大动力参数、机器的整体权重以及机器的不同组件参数等，最大程度地满足农户的需要。

3）计算机虚拟技术有助于提高农业机械的安全性能。农业机械是处理复杂任务的特殊机械，其安全性能关系到农户的人身安全。而计算机虚拟技术可以模拟农业机械的运行情况，及时发现故障，从而提高农业机械的安全性能[4]。

4 计算机虚拟技术在农业机械中的应用现状

4.1 缺乏专业的农机技术人员

目前，我国缺少专业农业机械技术人员，主要原因如下：一是农村收入水平和生活水平跟不上城市的发展[5]。对于当今年轻人来说，收入水平跟不上生活需求是影响他们去农村的重要因素。因此，大部分的农机技术人员不愿意到农村地区发展。二是农村地区的科技水平落后。就农业机械技术来说，大多数农村的农业机械设备配置较低，使得技术人员难以发挥其作用，这在一定程度上也影响了计算机虚拟技术的发展。三是农村劳动力质量不高，这也是农机技术人员不愿意去农村发展的重要原因[6]。大多数农村不重视计算机环境建设，缺乏专业的技能培训，这就难以提高劳动力质量，专业技术人员不肯从事农业生产工作，导致了农机专业技术人员短缺，使得计算机虚拟技术在农业机械中的应用效果不明显。

4.2 计算机基础设备配置过低

目前，计算机虚拟技术尚未普及，主要原因在于部分农村地区的计算机基础设备配置过低，这就导致计算机虚拟技术难以发挥其自身的作用。首先，农村区域的网络覆盖率低。由于部分农村的经济发展水平较为落后，人口较少，为了减少费用，布网费用相对较低，因此网络建设工作受到一定的影响，计算机的应用也受到了相应的限制。其次，农村计算机设备性能较差，大多是过时的硬件和软件设备，许多农村终端用户对计算机设备的评价很低，缺乏足够的配置，限制了计算机虚拟技术的发展。最后，农村计算机设备配置的维护和升级机制存在一定的缺陷。由于大部分农村环境比较落后，除了少数企业投入之外，多数计算机设备配置的维护和升级都陷入了瓶颈，这也是农村计算机基础设备配置不如人意的一个原因。

4.3 农民对计算机虚拟技术的重要性认识不足

首先，受传统农耕观念的影响，许多农户主已习惯了以往的耕作方式，凭借自身的经验进行农业作业，对计算机虚拟技术的重要性认识不足，也不了解计算机虚拟技术[7]。其次，由于资金有限，大部分农户都没有投资购买计算机虚拟技术所必需的硬件和软件，进而也就没有去研发计算机虚拟技术的应用，许多农户甚至没有选择使用计算机虚拟技术来提高农业生产效率。最后，大多数农户对于计算机虚拟技术的应用和开发缺乏持久的积极性。尽管使用计算机虚拟技术可以提高农业生产的效率、减少农业生产的成本、节约能源、改善农民的生活，但很多农户对计算机虚拟技术的应用却缺乏持久的动力，其认为计算机虚拟技术过于复杂，没有毅力去学习这门技术，更愿意选择以往的耕作方式来进行农业作业，这使得计算机虚拟技术无法充分发挥应有的价值。

5 计算机虚拟技术在农业机械中的具体应用

5.1 在农业机械制造中的应用

目前，计算机虚拟技术已被广泛地应用在农业机械制造中，解决了传统人工制造机械设备工艺简陋、技术含量低的问题，以更少的投资制造出更可靠的产品。首先，在开发和制造农机的过程中，动态建模和模拟仿真是两项重要的任务，计算机虚拟技术可以通过动态建模，帮助用户迅速分析各种参数的性能及它们对产品的影响，并辅助决策人更好地理解决策结果。通过多种软件，反映出人们对农业机械设备与机器的需求，并在电脑上模拟、修正机器的尺寸和功能。其次，在模拟环境中，还可以利用计算机虚拟技术配备实体机械设备，分析三维运动参数，并进行精确操作，从而完成所规定的任务。

5.2 在农业机械设计中的应用

传统的农业机械设计不仅效率低，耗时长，还难以保证设计质量。如今，计算机技术日渐成熟，将计算机虚拟技术应用在农业机械设计中，有助于提高农业机械的设计质量，提升工作效率。首先，计算机虚拟技术可以更快速地发现农业机械设计中的隐藏错误[8]。通过使用计算机虚拟技术，可以模拟农机设计过程，从而确保最终产品的可靠性和可用性，减少设计中的误差。其次，计算机虚拟技术还可以用来解决农业机械设计中的质量和安全问题。应用计算机虚拟技术模拟分析方法，来判断零件质量，确保农业机械的可靠性和安全性，减少了设计失败环节，为设计师节省了成本，保障了产品的安全。例如，自动控制联合收获机的脱粒深度、播种机播种数量、苹果采摘机对苹果成熟度的判定、苹果在摇晃时采摘手的动态定位等，这些功能都需要计算机虚拟技术精确计算相关位置与参数，根据计算数值判断出农业机械零部件的质量，在确保零部件质量后，再发出行动指令才能实现以上操作。

5.3 在农业机械设备作业监控中的应用

传统的作业质量监测方法是对农业机械设备运行后的手工取样进行检验和加工。例如，监测播种密度、漏播程度、脱粒强度、清选结果等，都是事后取样检验，然后再对农业机械设备的工作品质进行评价，这种方式无法即时监测和处理农业机械设备运行状况。而计算机虚拟技术可以实时监控农业机械设备的运行状况[9]。首先，通过虚拟技术，农业机械作业监控系统可以采取动态数据监测，实时掌控农业机械设备的各种运行参数，采用实时监测机制，保证工作正常运行。比如，在现代农业机械设备的驾驶舱中设置相应的智能显示屏，实现对农业作业的实时监测。再如，设置监测农作物生长状况的监测设备，确保农作物能够在合适的环境下正常生长。其次，计算机虚拟技术改善了农业机械作业监控的回放功能，通过多维立体模拟，可以实现对作业过程的重播回放，帮助用户明确农机设备作业的轨迹，当出现问题时，方便工作人员根据轨迹数据查找原因，采取相应的解决措施，以此达到全方位智能监控的使用效果。

5.4 在农业机械设备维修中的应用

首先，采用计算机虚拟技术，能够使维修处理过程变得更加规范化[10]。例如，在设备维修过程中，维修工程师可以使用计算机虚拟系统来管理任务和跟踪维修进度，并对每个阶段任务的执行情况进行监控，以提高工作效率[11-12]。其次，计算机虚拟技术可以模拟农业机械设备的各项操作，使设备维修变得更加高效，节省时间，降低维修费用。在实际维修过程中，计算机虚拟技术可以根据当前机器的状态，通过虚拟周期，给出具体的维修细节，节省了维修人员的研究时间，提高了维修效率。最后，计算机虚拟技术可以有效地进行预防性维修[13-14]。通过计算机虚拟系统，可以预测出机器的潜在故障，有助于工作人员采取最佳的维修措施进行维护，有效地避免了过度维修，延长了农业机械设备的使用寿命。

6 结语

在当前的市场环境下，农业机械领域要与时俱进，根据当前的实际情况进行农业机械技术的优化和创新，而计算机虚拟技术的应用给农业机械领域带来了极其广阔的农业发展前景。在农业机械中应用计算机虚拟技术，不但可以减少农机制造成本，提高农机质量和准确度，还有助于提高农机的使用效率，提高农业机械的经济效益。因此，相关工作者要重视计算机虚拟技术在农业机械中的应用，紧跟时代的步伐，提高自身的信息化水平，积极引入先进的计算机虚拟技术，学习相关的知识，以此提高农业机械的利用效率，走信息化、现代化以及智能化的可持续发展道路。