農業自動化中自動控制技術的應用探討

潘菲

【摘 要】近些年來，自動化的研究逐漸被人們所認識，自動控制在農業上的應用越來越受到重視。本文結合工作實踐對自動控制技術在農業自動化中的應用進行了闡述。

【關鍵詞】自動控制技術；農業自動化

由于歷史、觀念和技術等方面的原因， 我國傳統農業機械與發達國家相比有很大差距，已遠遠不能適應農業的科技進步。近些年來， 自動化的研究逐漸被人們所認識， 自動控制在農業上的應用越來越受到重視。例如，把計算機技術、微處理技術、傳感與檢測技術、信息處理技術結合起來， 應用于傳統農業機械， 極大地促進了產品性能的提高。我國農業部門總結了一些地區的農業自動化先進經驗（如臺灣地區的農業生產自動化、漁業生產自動化、畜牧業生產自動化及農產品貿易自動化）的開發與應用情況， 同時也汲取了國外一些國家的先進經驗、技術，如日本的四行半喂人聯合收割機是計算機控制的自動化裝置在半喂人聯合收割機中的應用，英國通過對施肥機散播肥料的動力測量來控制肥料的精確使用量。這些技術和方法是我國農業機械的自動化裝置得到了補充和新的發展，從而形成了一系列適合我國農業特點的自動化控制技術。

1.已有的農業機械及裝置的部分自動化控制

自動化技術提高了已有農業機械及裝置的作業性能和操作性能。浙江省把自動化技術應用于茶葉機械上，成功研制出6CRK-55型可編程控制加壓茶葉揉捻機，它利用計算機控制電功加壓機構，能根據茶葉的具體情況編制最佳揉捻程序實現揉捻過程的自動控制，是機電一體化技術在茶葉機械上的首次成功應用。

1.1應用于拖拉機

在農用拖拉機上已廣泛使用了機械油壓式三點聯結的位調節和力調節系統裝置， 現又在開發和采用性能更完善的電子油壓式三點聯結裝置。

1.2應用于施肥播種機

根據行駛速度和檢測種子粒數來確定播種量是否符合要求的裝置， 以及將馬鈴薯種子割成瓣后播種的裝置等。

1.3應用于谷物干燥機

不受外界條件干擾， 能自動維持熱風溫度的裝置停電或干燥機過熱引起火災時，自動掐斷燃料供給的裝置。

2.微灌自動控制技術

我國從20世紀年50代就開始進行節水灌溉的研究與推廣據統計。到1992年，全國共有節水灌溉工程面積0.133億m2，其中噴灌面積80萬m2， 農業節水工程取得了巨大的進展。灌溉管理自動化是發展高效農業的重要手段，高效農業和精細農業要求必須實現水資源的高效利用。采用遙感遙測等新技術監測土壤墑性和作物生長情況，對灌溉用水進行動態監測預報，實現灌溉用水管理的自動化和動態管理。在微灌技術領域，我國先后研制和改進了等流量滴灌設備、微噴灌設備、微灌帶、孔口滴頭、壓力補償式滴頭、折射式和旋轉式微噴頭、過濾器和進排氣閥等設備，總結出了一套基本適合我國國情的微灌設計參數和計算方法，建立了一批新的試驗示范基地。在一些地區實現了自動化灌溉系統，可以長時間地自動啟閉水泵和自動按一定的輪灌順序進行灌溉。這種系統中應用了灌水器、土壤水分傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、水位傳感器和雨量傳感器、電線等。

3.自動控制技術在精準農業中的應用

精準農業是在傳統農業與農業機裝備技術上，運用高新技術進行農業生產管理。精準農業較傳統農業其先進之處主要是應用全球定位系統（GPS）、地理信息技術、計算機控制技術、專家與決策知識系統，實現農業生產的定位、定量、定時，做到精耕細作和由于農業水土管理區管理點較為分散，用傳統方法進行數據采集和信息傳輸精度差、速度慢。把電子技術、微電子技術和通信技術緊密結合起來，采用現代方法進行自動化監控和管理非常必要，如在渠系、灌水、泵站等方面實現自動化監控與管理。農業自動化向智能化方向發展，進一步發展精準農業重點發展節水、節肥精準農業技術體系的自動化控制，實施精準灌溉、精準施肥，提高水資源和化肥資源的利用率。精細設施農業主要發展以溫室為主的自動控制系統智能化研究，從而現降低成本、提高作物產量、提高農產品品質。這有助于我國農業資源的高效利用和農業環境保護，是發展持續農業的重要途徑。將計算機視覺技術應用于農業自動化領域計算機視覺技術是一個相當新且發展十分迅速的研究領域，日本、美國等發達國家已在農業計算機視覺方面進行了廣泛而深入的研究，如農業種質資源管理、獲取作物生長狀態信息、農產品自動收獲、農產品品質鑒定等。英國開發研制的采摘蘑菇機器人，在定位蘑菇采摘點和測量時，已經利用了計算機視覺和圖像處理技術。計算機視覺技術在我國農業生產和農業現代化方面已開始應用，但在設施農業、虛擬農業中的應用尚處于起步階段， 應進一步加強、加快該領域的研究與應用。

我國農業自動化已在設施農業中的溫室自動化控制、排灌機械自動化、部分農業機械裝置自動化等方面得到一定的發展，尤其精準農業的發展越來越得到重視。電子技術和計算機技術的迅速發展推動了農業機器向自動化方向發展。隨著智能化技術的發展， 人工智能將是世紀農業工程發展的重點。各種農業機器人或智能化系統將在農業自動化控制中不斷涌現， 繼續推動和實現農業自動化是農業機械化工程技術工作者所面臨的長遠課題和挑戰，并進一步促進農業自動化控制技術向智能化技術發展。