趙小霞
自動化技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用
趙小霞
(濟源職業(yè)技術(shù)學院河南濟源459000)
農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中自動化技術(shù)的應(yīng)用解放了勞動力,降低了勞動成本,提高了農(nóng)業(yè)產(chǎn)量與質(zhì)量,極大地促進了我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展。文章對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用自動化技術(shù)的作用進行闡述,分析了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中自動化技術(shù)的應(yīng)用實踐,對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中自動化技術(shù)應(yīng)用的前景進行展望,為自動化技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用提供參考。
現(xiàn)代農(nóng)業(yè);自動化技術(shù);應(yīng)用
我國幅員遼闊,相對而言有著較大的耕地面積。農(nóng)業(yè)歷來在我國社會發(fā)展中占有舉足輕重的地位。我國傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)主要是以人工勞動為主,農(nóng)業(yè)的發(fā)展受到人工經(jīng)驗與技術(shù)水平的直接影響。相對于國外發(fā)達國家而言,我國的農(nóng)業(yè)發(fā)展水平有待提高。隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展,我國不斷提高農(nóng)業(yè)自動化水平,農(nóng)業(yè)自動化日益受到關(guān)注,自動化技術(shù)、現(xiàn)代傳感技術(shù)、計算機技術(shù)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合,推動了我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展。
自動化技術(shù)就是在少人或者是無人的情況下使機器設(shè)備或者是生產(chǎn)過程能夠達到預(yù)期目標的技術(shù)。自動化技術(shù)的特征表現(xiàn)為多樣化的功能、標準化的結(jié)構(gòu)、智能化的控制、機電一體化等?,F(xiàn)階段我國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)逐漸轉(zhuǎn)型為現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中自動化技術(shù)的應(yīng)用日益增多。自動化技術(shù)對于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)具有非常重要的作用。相對于傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè),現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)呈現(xiàn)出規(guī)模經(jīng)營大、生產(chǎn)率比較高、商業(yè)化程度高等特點,自動化技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,能夠使現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的需求得到滿足,減少了對于勞動力的需求,提高了對于資源的利用效率,實現(xiàn)了標準化的生產(chǎn),推動了我國農(nóng)業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。
(1)自動化控制技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用。不斷發(fā)展的自動化技術(shù)推動了檢測技術(shù)與控制技術(shù)的發(fā)展。自動化監(jiān)控技術(shù)在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用也日益廣泛。比如,自動化監(jiān)控技術(shù)被應(yīng)用于現(xiàn)代溫室大棚生產(chǎn)中。溫室大棚技術(shù)能夠為經(jīng)濟作物的生長提供良好的環(huán)境,從而提高經(jīng)濟作物的經(jīng)濟收益。溫室栽培是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中重要的有機構(gòu)成內(nèi)容。自動化傳感技術(shù)應(yīng)用到現(xiàn)代農(nóng)業(yè)大棚中,能夠?qū)Υ笈锏沫h(huán)境、溫度進行實時的監(jiān)測,把采集到的信息及時反饋到處理器中,由此可以對處于不同生長時期的經(jīng)濟作物的需求進行明確,實現(xiàn)了自動控制溫室的溫度與濕度,同時通過自動化技術(shù)能夠在白天根據(jù)作物需求自動增加CO2濃度與光照強度,室內(nèi)溫度在夜間自動降低,由此將適合作物生長的環(huán)境提供給經(jīng)濟作物,從而提高經(jīng)濟作物的產(chǎn)量。
(2)遠程自動化監(jiān)測技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用。隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展,減少了對于人力的使用,遠程自動化監(jiān)測技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場中發(fā)揮著重要的作用。遠程監(jiān)測能夠監(jiān)測參數(shù)數(shù)據(jù)與圖像數(shù)據(jù)。監(jiān)測圖像數(shù)據(jù)主要是診斷與防治農(nóng)作物的病蟲害方面,通過圖像處理技術(shù)分析農(nóng)作物葉片的顏色,從而對于農(nóng)作物的病情進行確定,由此為控制方式的選擇提供依據(jù)。有關(guān)數(shù)據(jù)傳遞到信息數(shù)據(jù)平臺后,農(nóng)業(yè)技術(shù)人員通過對于數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的對比,進行診斷分析,提出相應(yīng)的建議,同時可以通過智能化的系統(tǒng)采取噴藥、補充肥料等自動化的操作。這樣即使農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)者并不掌握有關(guān)的農(nóng)業(yè)知識,同樣能夠有效地控制病蟲害。
(3)自動化伺服系統(tǒng)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用?,F(xiàn)代化農(nóng)業(yè)機械設(shè)備的應(yīng)用使農(nóng)作物的產(chǎn)量得到極大提高。機械設(shè)備精度的提高保障了農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量與質(zhì)量。對于傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)設(shè)備而言,通過人工進行操作,每一臺設(shè)備都需要一名甚至是多名操作人員,傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)設(shè)備盡管使勞動生產(chǎn)率提高,但并沒有徹底解放勞動力。PLC(可編程邏輯控制器)與伺服系統(tǒng)的應(yīng)用有效解決了上述問題。通過PLC與伺服電機對農(nóng)耕機械執(zhí)行機構(gòu)進行構(gòu)建,其中一個PLC作為主站,若干個PLC進行定位控制?;谧詣涌刂葡到y(tǒng)的建立實現(xiàn)了對多臺農(nóng)耕機運行的控制。伺服系統(tǒng)能夠滿足精度要求,確保了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中對于定位的要求,如將伺服系統(tǒng)應(yīng)用到收割機械、播種機械等設(shè)備中,農(nóng)作物的收割與播種能夠保證毫米以內(nèi)的誤差精度。與此同時,PLC抵抗干擾的能力非常強,即使在條件比較惡劣的情況下,都具有較強的穩(wěn)定性與可靠性,由此使系統(tǒng)的工作效率得到保障。自動化伺服系統(tǒng)下僅要求很少的操作人員就可以實現(xiàn)對于整個農(nóng)田耕作的控制。該系統(tǒng)一方面保障了農(nóng)作物產(chǎn)量與質(zhì)量的提高,另一方面使人工成本降低。
(4)視覺系統(tǒng)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用。科學技術(shù)的不斷創(chuàng)新推動了視覺識別系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展,圖像采集技術(shù)、上位機功能等日益強大。視覺識別系統(tǒng)對多種高級算法都能夠支持。標準化函數(shù)庫越來越完善,這為農(nóng)作物的采摘、檢測農(nóng)作物的外形等提供了技術(shù)支撐。與此同時,自動化防盜系統(tǒng)的應(yīng)用為農(nóng)作物的安全提供了保障。比如,在溫室大棚中可以通過一臺PC機當作系統(tǒng)主站計算機。通過MUC對視覺系統(tǒng)、防盜系統(tǒng)等進行控制,這些是整個系統(tǒng)的從站部分。系統(tǒng)的總站和系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換是借助于總線協(xié)議通訊實現(xiàn)的。視覺系統(tǒng)的鏡頭利用高頻的速度進行拍照,從而能夠?qū)ψ魑锏能|干、果實、葉子、顏色等進行記錄,圖片采集卡把圖片向點陣數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換后向MCU進行輸送,基于程序進行計算。通過程序計算結(jié)果對作物果實的成熟度進行自動識別,利用果實外形、顏色等自的分類果實品級并打碼,最終數(shù)據(jù)被傳輸?shù)街髡镜挠嬎銠C數(shù)據(jù)庫進行存儲。并根據(jù)農(nóng)作物葉子、軀干等圖像的色澤、平整度等監(jiān)控農(nóng)作物的健康程度。使用自動化系統(tǒng)一方面使人工成本降低,另一方面由于比基于人工經(jīng)驗的傳統(tǒng)方法更加科學,所以能夠有效提高農(nóng)作物的質(zhì)量與產(chǎn)量。
(5)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中自動化節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用?,F(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的自動化灌溉節(jié)水技術(shù)的基礎(chǔ)是計算機控制技術(shù)、傳感器技術(shù),同時和傳統(tǒng)的農(nóng)耕經(jīng)驗相結(jié)合,利用計算機程序?qū)r(nóng)作物需要的土壤濕度、空氣濕度等進行計算,從而對最優(yōu)并且最經(jīng)濟的灌溉方式進行選擇。現(xiàn)代農(nóng)業(yè)自動化節(jié)水灌溉系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集是由濕度傳感器實現(xiàn)的?;谕恋氐膶嶋H環(huán)境、氣候情況,對地方數(shù)據(jù)庫進行構(gòu)建。如果農(nóng)田的濕度不能滿足農(nóng)作物的生產(chǎn)需求時,傳感器把采集的數(shù)據(jù)向計算機進行及時的傳遞,通過數(shù)據(jù)庫對執(zhí)行機構(gòu)進行驅(qū)動。如果濕度滿足設(shè)定的指標要求,則灌溉停止。相對于傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)灌溉模式而言,自動化節(jié)水灌溉一方面使水的利用效率提高,水資源浪費的問題得到避免,另一方面能夠使農(nóng)作物生長對水的需求得到滿足。由此推動了精準農(nóng)業(yè)的發(fā)展。實際上,精準農(nóng)業(yè)指的是以信息技術(shù)為前提,通過傳感器、自動化技術(shù)等,對于土地以及農(nóng)作物的數(shù)據(jù)進行詳細了解,并與精確的時空統(tǒng)計分析相結(jié)合,對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進行科學的管理。比如,在精準農(nóng)業(yè)下,能夠?qū)r(nóng)作物生產(chǎn)中需要的水量進行計算,從而達到科學灌溉。
(1)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中自動化技術(shù)的應(yīng)用范圍不斷擴大?,F(xiàn)階段自動化技術(shù)在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的水平日益提高,然而在產(chǎn)業(yè)的深度和地域的廣度上仍存在不足,限制了應(yīng)用的范圍。相對來說,經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)的農(nóng)業(yè)自動化程度要高于經(jīng)濟不發(fā)達地區(qū)。隨著自動化技術(shù)的不斷應(yīng)用,國家在農(nóng)業(yè)自動化技術(shù)的應(yīng)用方面應(yīng)加大政策和資金等的扶持力度,從而推動自動化技術(shù)的應(yīng)用,使自動化技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用廣度與深度擴大。比如,對于采摘蓮藕等領(lǐng)域來說,技術(shù)較為復(fù)雜,作物的產(chǎn)地比較分散,因此,自動化技術(shù)的應(yīng)用較少,通過技術(shù)創(chuàng)新,因地制宜,將自動化技術(shù)應(yīng)用到蓮藕采摘上,從而提高采摘效率。
(2)自動化技術(shù)對于氣候變化的監(jiān)控水平提高。農(nóng)業(yè)的種植業(yè)、林業(yè)、畜牧業(yè)等生產(chǎn)活動受到氣候變化比較大的影響。通過自動化技術(shù)對氣候無人值守的觀測點或者是監(jiān)測點進行建立,對區(qū)域氣候數(shù)據(jù)進行采集,利用遠程傳輸方式使農(nóng)業(yè)部門與氣象部門之間的信息交互與共享得到實現(xiàn)。比如,通過農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中積累氣象數(shù)據(jù),對氣候變化進行分析,從而提前對極端天氣進行預(yù)警。另外因為氣候變化會導(dǎo)致森林火災(zāi)、大面積的蟲害等,通過自動化技術(shù)加強對氣候變化的監(jiān)控,從而有助于應(yīng)對各種極端情況。
(3)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)智能化技術(shù)應(yīng)用?,F(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要方向之一就是農(nóng)業(yè)機器人。自動化技術(shù)等的不斷發(fā)展,促進了智能機器人的發(fā)展,在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中應(yīng)用智能機器人,使很多人力工作被取代,使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的安全行問題、可靠性問題得到解決,并且提高了勞動效率。此外,人類在較小空間范圍內(nèi)不能觸及的工作可以通過智能機器人進行代替。隨著科學技術(shù)的不斷進步,現(xiàn)代農(nóng)業(yè)智能化水平將會日益提高。
科學技術(shù)的不斷發(fā)展促進了自動化技術(shù)的創(chuàng)新。我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中自動化技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛。自動化技術(shù)的應(yīng)用提高了農(nóng)業(yè)的產(chǎn)量與質(zhì)量,也使得精準農(nóng)業(yè)日益受到重視。與此同時,伴隨著智能技術(shù)的不斷發(fā)展,農(nóng)業(yè)自動化控制向著智能化的方向發(fā)展。通過自動化技術(shù)與智能化技術(shù)的應(yīng)用,為我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展提供保障。
[1]尤紅利.農(nóng)業(yè)機械的自動化技術(shù)及其發(fā)展與應(yīng)用方向[J].農(nóng)家參謀,2020(7):54.
[2]孔學慶,羅樹禮.自動化技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械中的應(yīng)用[J].山東農(nóng)機化,2019(6):39-40.
[3]蓋國衛(wèi).農(nóng)業(yè)機械自動化技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用方向[J].南方農(nóng)機,2020(6):21.
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2095-1205(2020)04-76-02
10.3969/j.issn.2095-1205.2020.04.37