自动控制技术在农业机械中的应用

郭学理

摘要：无论科技或者是工业发展得多么蓬勃，但农业始终是我国的立国之本，是人民之所以能够长久生存的根基。因此持续进行农业发展，以科技以及现代化手段来促成农业生产的机械化模式，为农业的发展持续加码也是必须进行的一项国家发展大计。而科技以及现代手段为农业带来的新的发展力量就是各种农业机械了，而农业机械在发展与不断更新的过程中应用得最多的就是自动控制技术了。基于此，文中对于自动化控制技术在农业机械中的应用进行了研究，从其应用现状，缺点，上升空间等方面对其进行了探析，希望可以帮助我国农业的机械化水平变得越来越高。

关键词：自动控制技术;农学机械;自动控制技术的应用

我国是人口大国，土地面积大国，也是农业大国，无论是中华民族骨子里对于种植的深爱，还是我国在农业种植技术方面的持续研究，都帮助我国在农业生产方面一直处在较为领先的地位。农业的发展对于一个国家的经济水平以及其整体的实力竞争力等是有着极为重要的影响的，也因此，我国在农业生产以及发展方面一直比较重视，农业科技以及粮食产量的不断进步就是这一重视的最好体现。在进行农业相关机械设计的过程中，为了确保最终获得的机械产品能够具备安全高效等使用特点，需要在其中应用自动控制的技术。不过，现阶段虽然我国在自动控制技术方面的研究已经处于十分完善以及先进的阶段，但这一技术在农业机械上的应用还不够成熟，还需要从技术应用以及应用管理等多个方面对其进行优化改善，文中就对这些问题进行了探讨。

1 在农业生产中应用自动控制技术的必要

自动化控制技术的运用具有两点显著优势，其一，配置简单;其二，稳定性高。为践行我国集成化和智能化农业生产理念，运用自动化控制技术，能够实现精准收割、保障采摘等活动的安全性。自动化控制技术在农业生产活动中的运用，能够方面农业技术人员实时控制，从而提高生产效率。比如，自动化控制技术实际上就是通过电力技术、电气控制来提升农业的生产速度，提高生产效率。在传统的工业生产过程中，农业的生产效率都需要依赖人工的工作效率，对于农业信息各项数据的搜集、处理和分析都需要浪费较大的人力投入以及实践成本，并且从农业机械的操作上而言，安全性也不够强，农业生产人员也要通过人力监管来确保农业生产的安全开展。而自动化控制技术则可以通过实时控制来达到减少人力监管、确保农业生产安全和稳定的效果。自动化控制技术能够利用信号快速获知农业生产信息，其信息的传递速度很快，用时较少，并且在搜集信息时能够快速、准确，与人工搜集农业生产数据相比，其数据的搜集稳定性和准确性都更高，而且实时控制也能够得到更准确的数据，并且通过自动化控制程序能够对传输过来的信息进行及时的处理和分析，从而能够帮助农业生产人员做好农业机械以及农业生产的安全保护工作，在实时控制中如果监测到异常情况，也有助于农业生产人员及时调整，快速采取防护措施。自动化控制技术的实时控制，能够根据农业生产情况进行调节和控制，确保农业生产能够安全稳定的运作，从而促进农业生产的良好发展。

其次，自动化控制技术还具有极强的可靠性。自动化控制技术其实就一种通过信号进行电气或电力工作的技术。能够在信号的输入、输出之下隔离光电，从而能够让农业机械设备在运行过程中，确保内外两个部分的电路系统有效隔离，从而让整个农业机械设备能够在控制系统的运作下产生相应的屏蔽，能够有效确保农业机械设备在不同的农业生产环境中都可以稳定运行，具有极强的可靠性。加上自动化控制技术的控制屏蔽，使得农业生产机械可以更好地适应各项工业生产工作，无论是在复杂的生产工作、复杂的生产环境亦或是简单的工作、良好的环境中，农业生产机械都能够根据生产工作和环境的不同科学的运作。

并且，自动化控制技术的售后成本较低。实际上，成本问题是农业机械使用的中比较突出的问题之一，由于农业机械需要在农业生产中大量使用，因此很容易出现磨损、故障等问题，这些置换、维修机械都需要花费一定的金钱，售后成本累积下来很高。而自动化控制技术能够让农业生产机械提高对农业生产环境的适应能力，能够更加安全可靠，并且能够通过实时控制掌握农业生产机械的实际状况，不但能够有效提高机械在农业生产过程中的效率，还能够增强其环境适应能力，减少机械的磨损以及故障情况，能够实时控制机械操作，从而为农业机械的良好使用提供保障。并且农业机械的使用也要配对相应的机械操作人员，而自动化技术能够大大减少人力成本，加上自动化的实时控制，农业生产人员的劳动强度和工作量也会相应减少，加上自动化控制技术并非一次性技术，但作为技术学习和知识学习是一次性成本，因此成本较低，能够有效减少农业生产的成本投入。而且由于自动化控制技术能够实时控制农业机械设备，能够及时获得农业生产的各项数据，因为可以通过对数据信息的处理和分析，快速发现农业生产的异常情况，尤其是机械的异常情况，比如农业机械设备出现故障，自动化控制技术就能够根据故障展开自我诊断。在传统的农业生产过程中，农业机械一旦发生故障，都需要维修人员来诊断故障原因，需要花费一定的时间，而自动化控制技术能够自我诊断，从而让农业生产人员快速明确农业机械的故障原因，从而对症下药，以便排查故障或者送去维修。自动化控制技术能够通过传感器实时监测农业机械设备的使用情况，在监测下确保农业机械状态稳定，能够开展农业生产工作，一旦农业机械状态出现不稳定或机械故障，自动化控制技术就能够立刻排查不稳定因素及故障原因，并立即警报告知农业生产人员，从而能够让农业生产人员第一时间发现问题、排查原因、解决问题。

此外，在过去传统的农业生产中，人们多是使用蛮力来进行农业的各阶段生产，对于人力的消耗比较大，且在效率上非常低。但到了现代化的社会中后，更多的人去进行脑力劳动，能够用于农业生产的劳动力本身就变得不再足够，而随着经济的发展与社会的不断前进，社会民众对于农产品的质量要求也变得更高，这些无疑都对现代化的农业生产提出了更多更高的要求。之所以所當代农业的发展离不开自动化控制技术也与当前的这种状况有着离不开的关系。在农业生产过程中使用自动控制技术，首先能够从根源上解决劳动力不足的问题，传统农业生产过程中需要数十人乃至于上百人进行的工作，在使用自动控制技术进行机械化作业之后一两人就能完成，节约了劳动力的同时也降低了需要在人力上付出的成本。再者在农业发展过程中使用自动控制技术之后其生产的效率也会变得更高，举个简单的例子，传统人力收割水稻，一天可能也就能收割一两亩地，但使用应用了自动控制技术的收割机械之后，一个人一天可以操作机械完成上百亩水稻的收割。除此之外自动控制技术应用在农业生产中还能够帮助作物的产量变得更高[1]。应用了自动控制技术之后不但在作物的收获期能够进行更及时有效的收割，在作物的生长期还能够进行更加精细化的管理，给予农作物更好，更适宜的生长环境，帮助农作物的产量变得更高。总而言之，自动控制技术应用到农业生产中对于农业的发展是有着极大的促进作用的，值得我们的大力提倡与推广。

2 现阶段农业自动化机械的发展

农业自动化的相关技术不但在我国不斷推广发展中，在全球范围内也在不断被研究完善着。比如说美国以及荷兰都属于农业发展极为迅猛的国家，且其农业生产的规模也一直都是比较大的。就拿美国来说，其在农业机械的研究上甚至于已经超过了我国，有相关的研究者已经研究出了在农业机械上安装上GPS定位系统，帮助其在作业位置的定位上变得更加准确，且在机械作业的精度上也有了明显的提高。而更加精准化，智能化的农业生产管理也是未来农业发展的主要研究方向。当然这些在目前来说都还只是初步的设想而已，距离其成果诞生还需要一段不断的时间要走，需要更多技术以及资金上的投入。我国是从21世纪才开始推行农业的机械自动化的，而我国地域广阔，种植的农作物产品的种类也比较多，因此在实际应用自动化机械的过程中还是需要对一些细节进行合理处理的。比如说南北方的气候，地形，作物生长周期等都存在较大的差异，因此使用同样功能的农业机械也需要根据实际需求选择不同型号的设备[2]。我国现有的农业机械研究成果主要集中在自动化的收割机以及自动插秧机等方面。我国南北方一些比较平坦，种植面积比较大的区域对于这些农业机械的应用比较多一些，而一些种植面积小，地势不够平坦的地区则因为地域，以及应用成本等的限制对农业机械的应用不够。除此之外，我国现阶段对于农业机械的研究还是比较统一的，在对农业机械的因地制宜使用上研究不足，还需要更多技术及经验上的推进。

3 自动控制技术在农业机械中的具体应用

在与农业相关的各种机械的研究与设计过程中，自动控制技术绝对是其中最为关键的一种，并且在当前的多个国家的农业机械研究项目中有着极重要的应用。比如说为了帮助农业生产的整个过程得到更加精细化的管理，在农作物种植区域安装了电子监控系统。而随着当代信息技术以及科技手段的发展，农业机械已经由自动化向着更加智能化的方向发展了，比如说农业机械中已经有了对分布式控制技术的应用，对于人力在农业生产中的要求变得更低了，而效率却更高了[3]。这种分布式的控制技术将一系列的拖拉机系统连接在一起，通过智能化程度更高的计算机系统以及终端系统来对其进行统一控制，而所有的子系统之间又是相互独立的，并配备有标准统一的接口，所有信息都能够灵活地在系统中汇集，而网络通信的不断发展完善以及局域网功能的不断被开发利用也让这些农业机械的控制以及操作变得更加标准化以及规范化，这对于农业机械的发展以及自动化技术在其中的应用本身就打下了一个极为坚实的基础。

除了技术上的不断发展与交融之外，自动控制技术在农业机械中应用的过程中，相关的制度也在不断被完善中，无论是国家政策方面给予的支持还是各级政府对于农业机械研究的重视，从近些年来的农业机械研究来看，其明显在向着设备成本更低，应用灵活性更高的方向发展。在国家以及政府的支持下，农业机械的研究者们一直致力于坚决小面积农耕区应用机械设备困难的问题，通过对机械作业精准度的提升，机械设备体积的减少来不断帮助农业机械的应用范围可以变得更广，能够更因地制宜地解决不同农耕地区，不同农作物生产中所遇到的不同问题，为农作物的种植户们解决日常生产所需的同时也帮助我国农业的发展速度可以变得更快。

自动控制技术在农业机械中的应用除了体现在作物的日常管理以及机械应用的广泛性上，还体现在了作物的采收上。比如说当前应用成果喜人的茶叶的机械化采收，就是根据不同茶园的地形，以及不同茶树品种的生长特性来设计更加适合茶叶采摘的机械，帮助茶叶采摘的效率变得更高，成本更低，增加了茶农们的经济收益。在自动化控制技术的运用中，可以对关联设备设置参数后通过程序实现自动控制。当设备执行程序命令后，便能实现自动采摘。当然在采摘过程中常会根据农作物的生长特性来测量相关数据，例如对果蔬某个阶段的成熟特征、果树成熟位置分析等，将相关数据录入到系统后，便能借助于自动化设备接受命令完成自动采摘。此外，自动化控制技术还能用传感器来获取外界信息和数据，设置相关参数以保障更符合农作物的采摘需求。由此可见，自动控制技术在农业机械中的应用已极为广泛，农业的机械化发展也已经成为其发展必然趋势。

另外，自动化控制技术在农业发展中运用还体现在“农作物生长的温湿度控制”、“影像识别技术”等方面。其一，农作物生产过程中常常需外界的温度、湿度加以调整，使其更适应农作物的生长，通过设备来使其处于最佳生产环境内，进而提升产量。例如在大棚种植蔬菜中部分蔬菜属于反季节蔬菜，当外界环境无法满足农作物生产需求时，就可以利用自动化控制技术模拟出一个生长环境，并对其生长信息加以监控。例如利用传感器来进行信息采集，分析后实时调节棚内温湿度。其二，关于影像识别技术。农作物生产对于外部光照强度也有一定要求，因此可利用影像识别技术调节棚内的灯光强度，并针对农作物生长中不同阶段对于阳光需求量的差异及时调节，避免出现资源浪费，提升了农作物经济效益。其三，关于施肥技术的运用。在借助于有关地理信息技术帮助下，对需要施肥的区域提前做好预估，随后将肥料输送到制定区域，结合自动化控制的方式能够保障投放更为准确，减少了中间的人力劳动和相关成投入。同时在施肥过程中也要对区域内的产量提前做好把控。运用施肥控制技术后，能够减少不必要的人力资源耗费，也促使了更多作业未来朝自动化趋势发展。

4 结语

在农业机械中应用自动控制技术并将自动化的农业机械推广出去对于我国农业的发展有着非常重要的作用，目前自动控制技术在我国农业机械的应用中是比较广泛的，比如说对农作物生长进行常规管理的自动化机械，对农作物的自动收割等。而在今后自动控制技术与农业机械的不断交融中，我国农业机械乃至于整个农业产业的发展也都会越来越好。

参考文献

[1] 张传国.自动控制技术在农业机械中的应用探讨[J].南方农机，2020，342（2）：36.

[2] 许常青.自动控制技术在农业机械中的应用分析[J].农家科技，2019（6）：148.

[3] 林强.自动控制技术在农业机械中的运用探析[J].南方农机，2018，300（8）：33.