黃盛杰 季紅霞

農(nóng)業(yè)機械的自動控制裝置大部分是單一輸入、單一輸出式的（如收割機的調(diào)節(jié)控制，漁業(yè)增氧泵的壓力控制等）。隨著高精度傳感器和微電腦技術(shù)的高速發(fā)展，目前已研制出高精度輸入、多任務輸出的自動控制裝置，從而大幅度地提高了自動化水平。近年來，一些國際科研機構(gòu)不斷推進農(nóng)業(yè)機械自動化的相關(guān)研究與開發(fā)，其中相當多的研究成果已達到產(chǎn)業(yè)化的要求，這些研究以生產(chǎn)率的提高、生產(chǎn)成本的降低為主要目標，以達到資源節(jié)約、農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的提高、安全生產(chǎn)的實現(xiàn)和人力資源的優(yōu)化為目的。電子信息產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，超高集成電路及微電腦等電子產(chǎn)品性能、可靠性的提高和成本的降低，將進一步促進農(nóng)業(yè)機械自動化控制裝置的研究開發(fā)，加速提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的自動化水平。

1 我國農(nóng)業(yè)機械自動化的發(fā)展現(xiàn)狀及實際水平

目前，世界各國正大力開展農(nóng)業(yè)機械自動化的研究，許多成果已達到產(chǎn)業(yè)化的要求。中國的機械自動化程度較低，高科技含量的農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品較少，現(xiàn)從三個方面闡述我國的農(nóng)業(yè)機械自動化的發(fā)展現(xiàn)狀及實際水平。

1.1 農(nóng)業(yè)機械及裝置的自動化控制水平

（1）聯(lián)合收割機。收割高度的自動控制；脫粒機喂入量自動調(diào)節(jié)；根據(jù)稻麥的生長情況改變行駛速度及方向，降低割臺損失的自動控制調(diào)節(jié)裝置；感應已收割區(qū)域和未收割區(qū)域，精細調(diào)節(jié)出草口氣流方向的自動調(diào)節(jié)控制裝置。

（2）插秧機。插秧機插秧部件的水平控制裝置，轉(zhuǎn)彎時自動提取插秧部件及減速裝置，自動供苗上苗裝置等。

（3）拖拉機。農(nóng)用拖拉機上廣泛使用的油壓式機械三點連接的位力調(diào)節(jié)系統(tǒng)裝置和采用性能更完備的油壓式電子三點連接調(diào)節(jié)系統(tǒng)裝置。

（4）移栽機。蔬菜移栽的自動供苗塑料穴盤設備、洋蔥苗的輸送帶式自動移栽設備以及甜菜苗的傳動鏈式自動移栽設備等。

（5）挖掘收獲機。挖掘深度的自動調(diào)節(jié)裝置和石塊、土塊自動感應篩除裝置等。

（6）施肥播種機。依據(jù)作業(yè)速度和利用計數(shù)器感應種、肥粒數(shù)，自動調(diào)節(jié)播種施肥器的撒播量，以及將土豆種子切割兩瓣后播種的設備等。

（7）噴霧機。依據(jù)風向、作業(yè)速度自動調(diào)節(jié)噴霧劑的噴霧量，依據(jù)作物高度自動控制噴霧高度的裝置；根據(jù)作物的大小或形狀自動控制噴霧壓力以及噴霧量的裝置設備。與此同時，自動感應作物行間的雜草、自動控制調(diào)節(jié)噴藥開關(guān)和施藥量的感應器正在研究開發(fā)中。

（8）干燥機。能精確自動維持調(diào)節(jié)熱風溫度的裝置；停電或高溫引起火災等事故時，自動切斷物料供給的裝置。

1.2 現(xiàn)有的無人自動操作農(nóng)業(yè)機械裝置

（1）田間管理機械。田間管理機械能依據(jù)作物和土壤的特性，利用傳感器收集信息。如利用土壤硬度的差異感應已作業(yè)或未作業(yè)區(qū)域，利用傳感器檢測作物的收割與未收割部分等。再如無人值守的旋耕機、割草機、自走式聯(lián)合收割機、自走式農(nóng)藥噴霧機等直接導向無人自動操作裝置；利用無線遙控操向的割草機、插秧機、農(nóng)藥噴霧直升機等間接導向無人自動操作裝置；利用計算機圖像處理技術(shù)實現(xiàn)無人自動操縱的系統(tǒng)也正在研究中，我國在此領(lǐng)域的研究應用還相對較少。

（2）固定式機械。全自動谷物干燥機、全自動分選機、自動溫室等固定式農(nóng)業(yè)機械的無人自動操作設備。

1.3 農(nóng)業(yè)機器人

當前許多農(nóng)業(yè)機械科研機構(gòu)正在進行農(nóng)業(yè)機器人的開發(fā)研究，部分研究成果已開始在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應用。正如機器人在工業(yè)生產(chǎn)上能夠提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低生產(chǎn)成本一樣，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中機器人也有同樣的作用。北美正在開發(fā)研究的采橙機器人和西歐的采蘋果機器人，因效率提高和成本下降，即將實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。我國農(nóng)業(yè)自動化進程起步較晚，在此方面的應用研究以及開發(fā)能力都比較弱。

2 農(nóng)業(yè)機械向自動化方向發(fā)展的意義

2.1 解決農(nóng)村勞動力不足的問題

隨著城市化進程的加快，大量青壯年農(nóng)民離開農(nóng)村涌向城鎮(zhèn)，成為打工族。農(nóng)村人口老齡化問題日趨明顯，部分地區(qū)青壯年勞力嚴重不足，將在更大程度上產(chǎn)生對農(nóng)業(yè)機械自動化的需求，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的自動化將是必然的趨勢。

2.2 社會發(fā)展進步的需求

隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展和人們生活水平的日益提高，人們的觀念正日益發(fā)生深刻的變化，消費者急需高品質(zhì)的產(chǎn)品，生產(chǎn)者對于提高勞動生產(chǎn)率和增加勞動舒適性的要求也越來越高。當今世界經(jīng)濟全球化進程日益加快，中國農(nóng)產(chǎn)品面臨的競爭壓力越來越大，對產(chǎn)品品質(zhì)的要求和對成本的控制越來越高。要完成這個目標，農(nóng)業(yè)機械化和自動化的發(fā)展是必然的選擇。

3 我國農(nóng)業(yè)機械自動化的發(fā)展方向

農(nóng)業(yè)機械自動化的目的是為達到效率精度的提高、生產(chǎn)成本的降低、資源的節(jié)約和農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的提升。要實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)和高效的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，必須采用符合實際的先進自動化模式。

3.1 選擇合適的自動化模式

應以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實際條件和水平為依據(jù)，以提高作業(yè)效率和作業(yè)精度為目標，以節(jié)約能源和提高安全性為準則，檢測不同自動化模式的應用效果，按照不同的發(fā)展階段推進自動化進程。

3.2 自動化控制系統(tǒng)和農(nóng)業(yè)傳感器的開發(fā)

開發(fā)農(nóng)業(yè)機械自動化控制裝置，必須要有能夠檢測農(nóng)作物生長和發(fā)育的傳感器及數(shù)據(jù)處理技術(shù)與裝置。所以開發(fā)出迅速、準確、非破壞性的評價作物或農(nóng)產(chǎn)品的生物學性狀和活動的傳感器是開發(fā)自動化控制系統(tǒng)最重要的工作。只有及時準確地取得分析數(shù)據(jù)，建立合理的參數(shù)分析體系和有效的參數(shù)控制系統(tǒng)，才能順利地完成自動化控制系統(tǒng)和農(nóng)業(yè)傳感器的開發(fā)工作。

3.3 提高農(nóng)業(yè)機械自動化的可靠性和耐久性

農(nóng)業(yè)機械的工作條件一般比較惡劣，所以對后期服務的要求也比較高。自動化裝置由于使用了半導體集成電路等電子產(chǎn)品，因此產(chǎn)品的可靠性和耐久性的提高更加重要。

3.4 農(nóng)業(yè)機械自動化的階段性進程

以前為了提高農(nóng)業(yè)機械自動化裝置的可操縱性能，通常的做法是增加裝置或改善機械的部分結(jié)構(gòu)。但這樣做的結(jié)果是成本上升，結(jié)構(gòu)復雜，維修困難。為了適應我國廣大農(nóng)戶小規(guī)模生產(chǎn)的需要，開發(fā)經(jīng)濟實用的中小型、多功能自動化機械取代大型農(nóng)業(yè)機械是很有必要的。

4 結(jié)論

農(nóng)業(yè)機械化一直是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)中的主角，隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的提高和社會生產(chǎn)要求的上升，農(nóng)業(yè)機械自動化的發(fā)展是必然的趨勢。農(nóng)業(yè)機械自動化在未來的機械化生產(chǎn)系統(tǒng)中必將起到重要作用，主要體現(xiàn)在提高生產(chǎn)效率、提升產(chǎn)品品質(zhì)、降低生產(chǎn)成本、節(jié)約農(nóng)業(yè)資源、強化國際競爭力等多個方面。

伴隨著第四次科技革命的浪潮，電子產(chǎn)品自動化逐步發(fā)展到生產(chǎn)生活的各個領(lǐng)域。無人操縱自動化和農(nóng)業(yè)機器人發(fā)展也成為了農(nóng)業(yè)機械自動化的發(fā)展方向。

在推進農(nóng)業(yè)機械自動化的過程中，必須根據(jù)生產(chǎn)需要，理清發(fā)展的先后順序，選擇合理的自動化模式，分階段推進農(nóng)業(yè)的自動化進程，以達到全面實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的目的。