劉雨亮 吳方崛 龔錦洲

（荊楚理工學(xué)院 湖北荊門 448000）

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，特別是經(jīng)濟(jì)和科技的不斷進(jìn)步，國(guó)家和社會(huì)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和質(zhì)量的要求不斷提高，人們對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的需求量也不斷增大。因此近年來國(guó)家對(duì)農(nóng)業(yè)發(fā)展的重視程度越來越高，傳統(tǒng)機(jī)械在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作業(yè)效率在滿足人民需求方面逐漸顯得力不從心[1]。賦予傳統(tǒng)機(jī)械自動(dòng)化能力，實(shí)現(xiàn)基于自動(dòng)控制技術(shù)控制農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)展的主要方向。借助自動(dòng)化控制技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)作物環(huán)境的檢測(cè)和調(diào)整，從而使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化和智能化水平得到有效的應(yīng)用，進(jìn)而提升農(nóng)作物產(chǎn)量以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)率[2]。另外，農(nóng)業(yè)機(jī)械融入自動(dòng)化控制技術(shù)，可以提升農(nóng)業(yè)機(jī)械制造的標(biāo)準(zhǔn)化程度，對(duì)優(yōu)化機(jī)械制造工藝、節(jié)約制造成本有重要意義。

1 自動(dòng)控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用

1.1 農(nóng)業(yè)機(jī)械的部分自動(dòng)控制技術(shù)

隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備功率的逐步增大以及工作環(huán)境的日漸復(fù)雜，長(zhǎng)時(shí)間的震動(dòng)會(huì)使零部件發(fā)熱，易造成因高溫而發(fā)生火災(zāi)等事故。采用溫度傳感器能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)核心部件的溫度，并根據(jù)溫度監(jiān)測(cè)值及時(shí)利用控制程序調(diào)整部件的工作狀態(tài)，例如降低功率或停止工作，最終降低事故發(fā)生的概率[3]。

1.2 自動(dòng)控制技術(shù)在精細(xì)化作業(yè)中的應(yīng)用

溫室中農(nóng)作物的生長(zhǎng)過程需要進(jìn)行精細(xì)化檢測(cè)，溫室也是精細(xì)化作業(yè)的重要基地之一。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，相關(guān)技術(shù)人員不僅要對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行有效的維護(hù)和管理，又要對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的實(shí)時(shí)生長(zhǎng)狀況進(jìn)行分析，其日常工作非常繁重[4]。對(duì)作物狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，其數(shù)量龐大，檢測(cè)結(jié)果的真實(shí)性和準(zhǔn)確性也比較差。應(yīng)用自動(dòng)化控制技術(shù)，在具體作業(yè)過程中，作業(yè)人員可以利用自動(dòng)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)作物狀態(tài)的監(jiān)控，將跟蹤人員的工作負(fù)擔(dān)降到最低，從而提升作業(yè)人員的工作效率。

1.3 自動(dòng)控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)灌溉中的應(yīng)用

隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展，自動(dòng)化灌溉技術(shù)不斷應(yīng)用于農(nóng)業(yè)灌溉中。工作人員首先需要科學(xué)合理規(guī)劃農(nóng)業(yè)耕地，隨后在固定區(qū)域內(nèi)定量設(shè)計(jì)相應(yīng)的自動(dòng)化灌溉裝置，工作人員可根據(jù)耕地實(shí)際情況設(shè)計(jì)設(shè)備的具體工作時(shí)間，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化灌溉。工作一段時(shí)間后，隔固定時(shí)間再進(jìn)行灌溉工作。另外，還能合理設(shè)置灌溉機(jī)械的灌溉時(shí)間長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)自主灌溉。通過農(nóng)業(yè)灌溉自動(dòng)控制技術(shù)，不僅能夠大幅降低灌溉人員的工作量，還能降低水資源的使用量，節(jié)約灌溉成本。

2 自動(dòng)控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用存在的問題

2.1 自動(dòng)化整體水平較差

雖然自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械中得到應(yīng)用，但就目前來看，我國(guó)農(nóng)業(yè)戶口群體龐大，現(xiàn)已超過87 萬(wàn)戶，在農(nóng)村想要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化技術(shù)的全民應(yīng)用仍然是一個(gè)巨大挑戰(zhàn)。雖然我國(guó)大部分農(nóng)村在一定程度上實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化，但其自動(dòng)化水平還比較低，農(nóng)業(yè)機(jī)械制造過程的創(chuàng)新能力不足，未將全面自動(dòng)化工作納入設(shè)計(jì)工作中。例如在農(nóng)田插秧和收割過程中僅僅只能實(shí)現(xiàn)基本的動(dòng)作，其實(shí)際工作效率較低，盡管目前機(jī)械設(shè)備采取了自動(dòng)化，但仍然存在較大問題，例如故障較多、維修困難、維修成本高等。另外，在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，僅有部分機(jī)械使用了自動(dòng)化技術(shù)，其技術(shù)水平仍然比較低，使得農(nóng)業(yè)機(jī)械制造過程中自動(dòng)化技術(shù)無(wú)法發(fā)揮出其優(yōu)勢(shì)，從而影響農(nóng)業(yè)發(fā)展。

2.2 自動(dòng)化技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)展尚處于初級(jí)階段

自動(dòng)化技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)制造過程中主要是面向機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造。在國(guó)內(nèi)，農(nóng)業(yè)機(jī)械的自動(dòng)化水平較低，其創(chuàng)新水平比較薄弱，自動(dòng)化的農(nóng)業(yè)人才相對(duì)比較緊缺，使自動(dòng)化技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中的制造仍然存在不同程度的制約。另外，材料的選取也是農(nóng)業(yè)機(jī)械制造的制約因素。材料的選擇受限于高性能材料，其價(jià)格太高，但如果選擇低價(jià)格的材料，不能滿足其對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基本要求，在自動(dòng)化農(nóng)業(yè)機(jī)械應(yīng)用過程中仍然處于停頓狀態(tài)。目前國(guó)內(nèi)較多地區(qū)仍然采用傳統(tǒng)手工作業(yè)方式，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)水平發(fā)展速度較慢，加之農(nóng)村勞動(dòng)力逐步減少，因此機(jī)械化和自動(dòng)化將是未來的主要發(fā)展方向。

3 自動(dòng)控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用策略

3.1 科學(xué)合理的推廣農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化

農(nóng)業(yè)機(jī)械中采用自動(dòng)化控制，其標(biāo)志是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的高效和安全性，另外綠色和成本節(jié)約也是近年來提出的口號(hào)。農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化發(fā)展模式的具體應(yīng)用效果應(yīng)該進(jìn)行定期評(píng)價(jià)，科學(xué)合理地選擇農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化的推廣應(yīng)用模式，最終有效實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)展。從目前情況來看，隨著農(nóng)村勞動(dòng)人員不斷向城市轉(zhuǎn)移，農(nóng)業(yè)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力逐步增強(qiáng)，此種現(xiàn)象使農(nóng)業(yè)的發(fā)展對(duì)大型機(jī)械裝備和高科技含量的機(jī)械設(shè)備需求都不斷增加。對(duì)于農(nóng)業(yè)的機(jī)械化和自動(dòng)化發(fā)展來說，不管是對(duì)自動(dòng)化模式的選擇還是對(duì)自動(dòng)化模式的轉(zhuǎn)型升級(jí)都顯得非常重要。

3.2 以農(nóng)業(yè)機(jī)械的自動(dòng)控制水平提升為著力點(diǎn)

作為農(nóng)業(yè)大國(guó)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)和科技都在如火如荼地發(fā)展中?，F(xiàn)如今，國(guó)家著重發(fā)展農(nóng)業(yè)，不管對(duì)人力資源還是物力、財(cái)力資源都傾斜了大量投資，目前傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)正向現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)方向發(fā)展。和歐美發(fā)達(dá)國(guó)家相比，國(guó)內(nèi)的農(nóng)業(yè)整體發(fā)展水平尤其是自動(dòng)化水平還比較低，重視程度也嚴(yán)重不足。比如產(chǎn)品的整體開發(fā)技術(shù)比較落后，對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品開發(fā)的力度具有一定局限性。未來自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的首要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程的智能化，從而有效提升自動(dòng)控制技術(shù)水平，農(nóng)業(yè)的糧食產(chǎn)量才可得到大幅提升，從而逐步走向自動(dòng)化。從目前來看，小麥的全面機(jī)械化生產(chǎn)已經(jīng)在全國(guó)范圍內(nèi)推廣，未來面向玉米生聯(lián)合收割的全面推廣應(yīng)用是未來的主要任務(wù)。最終目標(biāo)是將農(nóng)業(yè)的機(jī)械化和自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于各類農(nóng)作物的收割和管理中。

3.3 農(nóng)業(yè)機(jī)械的耐久可靠性

農(nóng)業(yè)機(jī)械一旦在工作過程中出現(xiàn)異常，會(huì)嚴(yán)重影響工作效率。經(jīng)實(shí)際分析可知，在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備工作過程中，因其工作環(huán)境差、工作強(qiáng)度大，致使設(shè)備發(fā)生故障的頻次較高。因此，應(yīng)該將影響外部環(huán)境的各類要素對(duì)設(shè)備的工作質(zhì)量緊密聯(lián)合起來，為保障農(nóng)業(yè)機(jī)械的工作穩(wěn)定可持續(xù)提供支撐。另外，應(yīng)該加大力度對(duì)機(jī)械設(shè)備的耐久性和可持續(xù)性做提升。

3.4 緊抓智能化發(fā)展方向

農(nóng)業(yè)機(jī)械的智能化是未來機(jī)械設(shè)備智能化發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，需要提升優(yōu)化農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的控制系統(tǒng)，增加設(shè)備操作人員的工作強(qiáng)度，從而有效提升工作人員日常作業(yè)中的勞動(dòng)舒適度。

3.5 基于自動(dòng)化技術(shù)的安全檢測(cè)

隨著居民生活品質(zhì)要求的不斷提升，產(chǎn)品安全監(jiān)測(cè)問題一直是人們關(guān)注的話題，為更好地實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量特性提升，在農(nóng)業(yè)機(jī)械生產(chǎn)過程中應(yīng)該使用自動(dòng)化技術(shù)提升農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量問題的檢測(cè)能力，加強(qiáng)農(nóng)產(chǎn)品的安全監(jiān)測(cè)力度，提升農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量，進(jìn)而提升產(chǎn)品的知名度。例如可以研制農(nóng)業(yè)自動(dòng)化檢測(cè)包裝機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的高效包裝和檢測(cè)，提升其檢測(cè)效率，打造高質(zhì)量的出口農(nóng)產(chǎn)品，最終促進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展。

4 對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械制造的影響

4.1 提升生產(chǎn)效率

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中加入自動(dòng)控制技術(shù)能夠保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量，最大限度提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率，進(jìn)而滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)自動(dòng)化機(jī)械的需求。在農(nóng)業(yè)機(jī)械制造過程中使用自動(dòng)化技術(shù)，可以有效避免環(huán)境造成的干擾，保障機(jī)械制造順利開展。

4.2 提升機(jī)械的精度

機(jī)械的精度是目前我國(guó)和國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的最大差距，只有提升農(nóng)業(yè)機(jī)械精度，才可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確高效地進(jìn)行農(nóng)業(yè)作業(yè)活動(dòng)。在機(jī)械制造過程中，隨著自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械的生產(chǎn)制造環(huán)境和制造工藝流程起到了很好的優(yōu)化作用。通過對(duì)輔助人員的管理以及合適的自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)的選擇可以提升農(nóng)業(yè)機(jī)械的制造精度，最終實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械的標(biāo)準(zhǔn)化，并對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械的后期運(yùn)營(yíng)具有重要意義。

4.3 可降低制造成本

就我國(guó)目前的機(jī)械制造形式來看，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)機(jī)械的功能需求越來越豐富，給農(nóng)業(yè)機(jī)械制造帶來了許多困難。在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機(jī)械制造企業(yè)中，機(jī)械的生產(chǎn)往往需要多個(gè)復(fù)雜的工藝流程，具體包括零件的切削、整體架構(gòu)的裝配和農(nóng)業(yè)機(jī)械零部件的組裝，以上環(huán)節(jié)對(duì)人力和物力資源的消耗量比較大，大幅提升了機(jī)械零件的制造成本。利用自動(dòng)化技術(shù)來對(duì)機(jī)械制造進(jìn)行融入后，可大幅降低人力成本消耗，同時(shí)還可以降低零件使用量，從某種層面上降低機(jī)械制造成本，同時(shí)滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)機(jī)械的最大使用要求，對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械制造企業(yè)發(fā)展影響意義深遠(yuǎn)。

5 結(jié)論

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的持續(xù)發(fā)展，提升農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量是未來農(nóng)業(yè)的發(fā)展目標(biāo)。信息技術(shù)和人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展為我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的優(yōu)化升級(jí)提供了契機(jī)，也為我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械的制造提供了技術(shù)保障。大批量自動(dòng)化控制機(jī)械的使用，能夠最大限度地提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平，對(duì)農(nóng)業(yè)的發(fā)展意義深遠(yuǎn)。通過使用自動(dòng)化技術(shù)，對(duì)優(yōu)化農(nóng)業(yè)機(jī)械的生產(chǎn)制造流程，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，提升產(chǎn)品質(zhì)量，減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所需人力資源等都有重要意義。因此，基于自動(dòng)控制技術(shù)的農(nóng)業(yè)機(jī)械研發(fā)將在未來是主要方向之一。