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自动控制技术在农业机械的应用

2019-04-12 10:04 来源:农业机械论文 人参与在线咨询

摘要:随着农业技术的发展,自动控制技术在农业机械中得到大范围应用,农业机械也呈现出自动化、智能化的趋势。介绍了农业机械自动化发展的现状,并对自动控制技术在农业机械中的相关应用进行探讨,以供相关人员参考借鉴。

关键词:自动控制技术;农业机械;自动控制;自动化

农业生产是社会生存和发展的基石,也是一个国家立足的首要任务。农业机械作为农业现代化的标志,对农业生产的影响巨大,同时也代表了农业发展水平。第二次工业革命后,西方的农业生产就已经逐步实现了机械化,无论是生产效率还是产量,都已经远远超过其他国家。我国是一个传统的农业大国,因为近代发展艰难,在农业机械发展上远远落后于西方国家,人口众多、耕地资源贫乏是我国农业的基本现状。因此,发展现代化农业,提高农业机械的自动化,是农业发展的必然途径。

1农业机械自动化发展现状

农业生产中机械化和自动化的发展是现代农业的重要特点,也是农业生产的未来之路。目前,从现阶段的农业生产来看,自动化技术已经成为农业机械的重要部分,不仅大大减轻了劳动力,还提高了生产效率。第二次工业革命之后,在农业机械方面,欧美等国家开始采用机械化的农业生产。其中,美国是一个农业大国,也是较发达的资本主义国家之一,在农业机械的发展上极其迅速。在科技革命后,越来越多的现代化技术和手段被应用于农业机械中。近年来,欧美国家开始广泛地在农业机械上安装GPS系统来对农业作业进行监控,并且还将自动化技术应用到畜牧业等方面。近年来,欧美等国家的农业自动化机械已经趋于饱和状态,自动化的农业机械市场已经逐渐向中国等亚洲国家转移。在我国稳步实现四个现代化的过程中,农业现代化是首要发展内容。进入21世纪后,我国的农业机械化水平显著提高,农业机械自动化也在逐步研究和应用中。在国家和政府的大力倡导之下,我国农业生产人员的科学观念和自动化意识逐渐加强,大量农业自动化设备需求增长,同时也在农业生产中开始逐渐普及。

2自动控制技术在农业机械中的应用

2.1自动化灌溉控制技术

我国作为历史悠久的农业大国,在几千年的农业发展史上,催生出先进的农业灌溉技术。在传统的农业生产中,我国的农业灌溉技术领先世界。但是到了近代社会,随着农业技术的改革和现代化水利工程的修建,传统的农业灌溉技术已经不能满足当下的农业生产需求。而且,地球上水资源日益短缺已经成为全球性的问题。节约用水、高效用水已经成为人类农业工程发展的主题,也是世界经济发展的需求。我国是目前世界十三个贫水国家之一,而且南北和东西部地区水资源分布极其不均衡。水资源已经成为我国工农业发展中的短缺资源,同时也成为了社会发展的“瓶颈”,是工农业生产中不得不面临的问题。在农业机械自动化的发展过程中,节约用水也是自动化系统研发和生产的主要原则,同时也是社会提倡和国家政策支持的内容。我国的农业用水占据了我国总用水量的70%左右,在农业生产中,农业灌溉效率低下和用水浪费问题普遍存在。目前,我国的农业灌溉用水的利用率仅为43%左右,远远低于发达国家的农业灌溉用水利用率,而单方水的粮食生产率仅为10kg左右,相比较其他发达国家也有一定的差距。基于这种现实问题,在发展农业机械自动化的过程中,节约用水、提高农业生产效率是现代化农业的重要战略。自动化的农业灌溉技术是一套完善的技术系统,包括自动控制技术、传感技术、通讯技术、计算机技术等。自动化的灌溉系统不仅广泛应用于农业生产,在城市绿化、园林景区等领域同样有很大的作用。自动化灌溉系统不仅有效节约了水资源,而且还降低了人工成本,提升了生产效率。目前在农业生产中比较常用的两种自动化灌溉形式是喷灌和微灌,自动化控制技术具有遥控检测功能,能够有效检测土壤及农作物的实际情况,通过将检测数据反馈给控制中心,遥感控制检测通过一连串的系统检测数据,能够科学地调节农业灌溉水量的大小和时间,在保证农作物充分灌溉的同时,较大程度地避免水资源的浪费。

2.2自动化施肥控制技术

自动化的施肥控制技术一般与灌溉技术相互结合,其主要工作原理是利用压力将提前做好的肥料溶液加入到灌溉系统中,然后通过灌溉系统的管道给土壤农作物施肥。这种施肥的过程同样也是通过一整套系统来精确把握,不仅大大节约了人工成本,还能精准控制农作物土壤中肥料的含量。目前,由于我国自动灌溉技术设施在农业生产中的比例还不是很高,因此这种自动化施肥控制技术也没有形成规范化的市场。自动化施肥控制装置还有一个很重要的特点,就是与农业生产的面积有很大的关系。一套灌溉施肥系统包括水泵、过滤器、施肥器等,在灌溉施肥的过程中,面积越大,单位面积的成本就越小。如果使用面积越小,那么系统就会长时间闲置,相对就会增加使用成本。采用自动化施肥控制技术能够实现定时定量灌溉,还能实现远程控制,基本上万亩农田只有一个人管理就足够。这种系统能够方便地实现农业灌溉和农业施肥的统一管理,在进行灌溉时,对土壤的肥力进行检测,再对控制中心和资源库的数据进行比较。不同的农作物所对比的肥力数据不同,以此制订适合农作物的较佳配比。再通过灌溉系统的管网将水肥输送到农田,这种施肥方式不仅大大提高了水资源的利用率,同时也使肥料得到高效利用,减轻了肥料对农田周边环境的污染。

2.3自动化温室控制技术

农业生产效率的较大化就是利用较小的资源生产出较大的产量。我国作为一个农业大国,几千年来不断的农业技术革新都是为了追求这一目的。但是在传统的农耕时代,人们的科学知识有限,在农业生产中依靠天然的土壤资源和天气温度来进行农业生产,这种情况导致了非常被动的局面,农业生产者只能依靠不同的季节播种不同的作物,在中国北方的冬季,只能播种耐寒的小麦过冬,没有任何农作物可以在寒冷的冬季成熟。在我国传统社会中,冬季是产生饥荒较频繁的时期,主要原因就是恶劣的天气造成农作物减产,就算是在其他季节,一旦天气发生恶化,农业作物的损失也会十分严重。随着科技的发展,在农业生产中,为了较大程度地摆脱天气对农作物造成的影响,温室大棚开始兴起。温室大棚主要是利用塑料薄膜或者其他透光材料,将农作物的生存环境与外界的环境相隔绝,同时能够有效地使阳光透过塑料薄膜,也不影响农作物的光照。而温室大棚内部采用精密的温度控制系统来控制室内的通风和采光设备,进而控制大棚内的温度。温室大棚的使用就是要能够在不适宜农作物生长的时期人工创造出一定的环境,来达到适合农作物生长的环境,较大程度地增加农作物的年产量。温室大棚内的温度主要是通过控制系统进行,在温室大棚的一些重要地方安装温度感应器,能够随时检测到温室大棚内的环境温度、湿度和二氧化碳含量。温度数据被传送到控制中心,在控制中心通过运算和分析,调整温室大棚内的控制设备、通风窗或空气循环机等,以此达到调整温度、湿度和氧气含量的目的。

2.4自动化地理信息化技术

地理信息化技术主要表现为地理信息系统,农业地理信息系统是通过自动化控制系统将地理信息化与农业科学紧密结合起来,达到土壤较佳利用的目的。农业地理信息系统可以通过展现农业实时监测数据,为农业生产者提供全方位的地理信息服务,其主要组成部分包括农情及生产管理系统、农业建设成果展示系统、耕地资源管理系统、农业区域布局管理系统、运维管理系统、农业灾害控制系统、地理信息应用服务系统等。地理信息系统实现对土地、土壤以及农作物的整体检测,对农作物的生长周期和生长环境进行一定的评价,通过动态数据的分析来完成科学种植。这种科学化的监测方法彻底改变了农业的生产劳作方式,避免人工种植过程中可能出现的弊端,通过科学的观察和预测,促进了农业的良性发展。比如,在农作物的虫害疾病高发的时期,可以通过地理信息系统的观察和预测,准确分析出农作物的受害情况和可能造成的损失,根据这些数据的监测,及时采取合理的除虫措施。在地理信息技术的应用中,农业生产现场可以实现无人化管理,大大节约了人工成本,同时也能时刻保证农作物处于较佳生长状态。

3结语

农业机械自动化控制技术的实现能够有效解决目前农业生产中的诸多问题,比如农业生产劳动力资源不足、农业从业者的知识水平不高、农业规模化种植落后等。自动化的控制技术在农业机械中的应用使农业机械能够更加智能化,降低了人为因素造成的农业机械方面的损失,更大程度地降低了人工成本和劳动量。农业机械自动化是农业生产中的重要发展方向,也是我国与其他发达国家缩小差距的主要途径。但是目前由于各种因素的限制,我国的农业机械自动化还有很多不足之处,在推进过程中遇到很多障碍,需要广大的科研人员和从业人员通过自身的努力,为农业发展奠定坚实基础。

参考文献:

[1]赵敏鹏.自动控制技术在农业机械设计及发展中的应用[J].农业工程,2017(06):50-52.

[2]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(8):27.

[3]eremyHBrown,李玉荣,刘珊.从精准农业至自动农业:高科技产品推动农业革命[J].世界农业,2016(4):152-154.

作者:何培雄 单位:黑龙江省红卫农场

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