1設施農業

所謂設施農業，是在遵循自然條件的基礎上，可以對作物所處的環境進行控制，通過工程技術和人工技術，改變自然提供的光溫條件和降水條件，為動植物的生長提供最優環境，使動植物全天生長，增加生長時間，縮短生長周期，實現動植物高效生產的先進農業生產方式。我國是人口大國，人均耕地面積僅占世界人均面積40%，因此，發展設施農業是解決我國因人多地少而導致糧食問題的重要辦法。21世紀以來，我國的設施農業面積占世界總面積85%以上。設施農業的核心設施是環境安全型溫室、環境安全性菇房、環境安全型畜禽舍，其關鍵技術是最大限度利用吸收太陽能的覆蓋材料。當前我國設施農業有95%以上采用聚烯烴大棚，這樣能夠將太陽光中無用的光波轉化成光合作用所需要的光波，合理控制溫室大棚的溫差，調節大棚溫度，適宜動植物生長，在高溫季節能夠降溫防止苔蘚類植物生長，寒冷季節能夠增溫保暖，也能夠達到防塵作用。設施農業有兩個農業種類，一是設施園藝，二是設施養殖。設施園藝又稱為設施栽培，指在生長季節或者地區不適合種植園藝作物的土地，利用連棟溫室、塑料大棚、養殖棚等設施，人為控制農作物生長環境，用于培育高產優質的花卉、蔬菜、水果等園藝作物。該園藝培養的農作物綠色無污染，是人類最健康的食用品。當前食品問題層出不窮，人們對當前食品安全問題十分重視，這就使環境安全型溫室成為生產無毒園藝作物的核心設施，是今后設施農業發展的重點工程。

2農業機械

在種植業、畜牧業和農產品、乳畜業初級加工過程中，使用的各種機械就是農業機械，也就是指用于農業、漁業、林業、畜牧業生產加工的所有機械都是農業機械。因此，農業機械包括動力機械、農田機械、種植機械、耕作土地機械、施肥機械、灌溉農田機械、農產品運輸機械等。農業上推廣使用農業機械能夠提高農業生產力，增加作物產量，發展農業經濟。

3分析設施農業中農業機械化的應用

3.1大棚卷簾機

1CAD技術介紹

這種技術起源于20世紀中葉，設計者的最初的意圖是利用其取代傳統的圖版，把圖紙上的東西搬到電腦屏幕上，后來隨著應用越來越廣泛，現在已經廣泛應用于工程、制造、服裝等等與人們生活息息相關的行業中。對于制造廠家而言，它能夠幫助提高生產效率、優化設計方案、簡短設計時間，最終又好又快的完成工程設計。CAD發展經歷了三個階段：第一階段是CAD專用系統，此時由于計算機發展并不完善、配備此軟件必須利用專門的系統，此時的CAD由于昂貴的價格并沒有被大眾接受，只是一些科研經費充裕的科研單位和資金龐大的公司才能引進；第二個階段：此時公司開始意識到此技術的廣泛應用，公司也開始積極開發更多的功能，特別是從二維到三維功能的巨大跨度，使得其能夠面對更多的用戶群體；第三個階段是隨著計算機技術的普及而到來的，如今可以說每個家庭都有一臺電腦，企業、用戶對于設計的需求更多樣化，公司戰略也放眼全球。開發出了此軟件的支撐系統。能夠讓用戶自定義應用系統和應用系統組合，功能更加多樣化，更多人也開始應用CAD技術。這項技術能夠將人的想法落實到計算機上，配合計算機強大的運算能力、邏輯分析能力、信息儲存能力，最終實現人與計算機完美的結合。他把常規的設計想法、設計手段、分析方法有機結合，是科學與創造靈感的結合。如今這個依靠計算機高效率完成業務的社會，如果沒有此技術的幫助，設計創造行業必將落后。企業、單位和個人也在努力學習此技術，相信不遠的將來CAD將會更加強大。

2CAD技術在農業機械中的應用

傳統農業機械車身設計方法是整個過程都依靠手工完成，全過程包括實物、模型、圖紙、樣板等傳遞信息。計算機的發展也帶來了此行業的發展，利用CAD可以幫助設計師快速精準的完成整個設計。國內外許多農機公司現已引進此技術，幫助新車的上市、節省成本，達到利潤最大化。

2.1CAD技術在農業機械模具中的應用

如果說車身是一個整體，那么模具這是這輛車的靈魂。這么說是因為車身整體都是由這些零散的模具拼接而成的。對模具的最高要求就是精確，如果設計的模具沒有達到一定的尺寸要求，將會在拼接安裝過程出現問題，傳統手工制圖耗時耗力，要精確畫完一張圖紙會花費許多時間。更別說3D圖紙。而CAD借助于計算機，只需要簡單點擊鼠標即可完成一條直線，而現在出來的3D設計，能夠全面直觀的看見整個設計的外觀。這可以很高提高設計效率和設計精度。計算機有運算速度快、信息儲存量大的特點。二維與三維的模具都能在計算機中完成。此兩類模具都有各自的特點。二維模具簡單、設計快速，是造成三維模型的基本構建，對應的對計算機硬件要求也不高。而三維模具雖然直觀，顯而易見的看見設計效果，但是其運行需要高配置的計算機。Pro/E是CAD中一款常用的三維制作軟件，設計者通過它可以更詳盡的了解產品的每一個細微之處。利用具體化的數值，是模具的設計和完善變得更加簡便。并且軟件擁有數據處理和仿真模擬功能，能夠完成例如動力學、有限元等的模擬分析測試，進一步強化了設計的嚴謹性和實用性。

1國內外農業機械新技術概況

1.1國外農機新技術應用現狀

歐美發達國家比較注重農業的發展和農業的現代化，近幾年不斷將高、新、尖技術應用到農業機械上來。比如，美國在谷物聯合收獲機、播種機等農機裝備上采用衛星全球定位系統監控作業等高新技術，使農業機械向智能化方向發展，出現向精準農業發展的趨勢。其大田生產已經高度機械化，形成了比較穩定的農業生產體系與配套機具設備。但隨著生物技術、信息技術、機械制造技術和農業生態生產技術水平的提高，以農業可持續發展和增產增收為目標的新的農機化技術和機具還會不斷產生。與此同時，航天、計算機、微電子、自動化、智能化和機電液一體化等高新技術在農業裝備上的廣泛應用導致了“精確（細）農業”的產生，大大提高了農業的生產水平，同時在很大程度上提高了農業的作業性能。

1.2我國農機新技術發展現狀

近幾年來，我國在精確農業、設施農業和生態農業等相關農機裝備的開發與利用方面取得了巨大的成就。雖然農業機械新產品不斷地投入市場，但依然存在適用新產品不足、新機具推廣應用不夠等問題，產生了供給與需求脫節的現象。如甜菜等經濟作物收獲機械、玉米等主要糧食作物的收獲機械以及畜牧養殖機械等都有很大的市場空間，但目前國內還沒有能普及應用的適用機型供農民選擇，這在很大程度上制約了農機市場的拓寬和農機新技術的推廣使用。而且，我國農機產品的可靠性較低，自動化、智能化水平較落后，與發達國家相比，存在很大的差距，因此，我國農業機械面臨著無限的生機和嚴峻的挑戰。

2新疆維吾爾自治區農業機械新技術應用與發展

一、農業機械在利用過程中的安全性問題

經過這幾年國家對于農業機械的補貼工作，農民的購機熱情迅速上升，尤其是小型農業機械，得到了廣大農民的認同，比如微耕機就取得了大量普及購買，這為農業生產節省了成本，并且提升了生產效率。但是同時它在使用過程中也會有很多的安全問題以及隱患，因此，我們需要仔細地引導農民安全使用農業機械。

1.省略使用之前的維護以及不成熟的使用技術首先來說，農業機械的安全設備必須要完整，而且使用說明書不能缺少，有很多人在使用農業機械之前都省略了對工作周圍環境檢查的步驟，并且沒有檢查農業機械的設施是否完整。大多數人都省略了對于農業機械使用技術，亦或對于使用農業機械的技術并不成熟，沒有對使用人員實行專門的農業機械栽培，這會導致事故的幾率增大，迫害人們的生命安全。例如在使用農業機械的工作時必須要轉頭時，并沒有減慢農業機械的速率，使得在急速轉彎時發生了翻車事故。

2.忽略一部分機械工具的品質以及不強烈的安全意識一部分農業機械的使用人員通常情況下忽略了氣門彈簧的品質，當農業機械氣門泄露氣時，使用人員雖然會檢查氣門以及氣門座但是并不會對氣門彈簧的品質進行修檢。氣門彈簧的彈力不夠是氣門泄露氣的一個重要原因。人們通常情況下忽略了對于機油的品質的檢查，長時間地使用汽油會使得氧化物以及金屬屑堆積在機油當中，加大零件的損害強度，下降了農業機械的潤滑性。因為農業機械使用人員的安全意識不強，常常會在轉彎的時候不細心，發生機械翻車事故。

二、怎樣安全利用農業機械

1.使用之前要注意保養修護以及使用方法在使用農業機械之前，我們需要認真檢查每一個零件，以及每一項器械，例如農業工具、耙以及旋耕機等等，這對于農業機械的修復，在保障農業機械優良狀況之下操控農業機械和提升運作的效率有重要的作用。除此之外，在工作時，當農田當中的雜物把旋耕機的犁刀軸承纏繞一塊時，需要首先熄滅發動機，以免出現意外情況，確保工作人員的生命安全。為了減少農業機械的事故發生率，我們在工作之前需要查看工作環境，確認前行路線。在使用農業機械過程中，農業機械轉彎時，如果需要通過水渠、田埂亦或水溝等地方，需要把旋耕機的動力之源斷開，經過溝渠時，就必須將速度將下來，加入水區或者水溝的寬度較寬亦或田埂的高度較高，就必須要把水渠或者水溝填上，確保水田之間的道路安全之后才可以經過。

1寧國市山區農業機械發展現狀

1.1農業機械裝備總量大，山區特色農業機械化特點鮮明

截至2014年底，全市擁有各類農業機械72800臺（套），農業機械總動力達28.47萬千瓦。山區特色農業機械裝備數量驚人，尤其是適合山區使用的高效植保機械更是達到13029臺，修剪機械達13021臺，茶葉機械達8093臺，飼草料加工機械達524臺，畜牧飼養機械達756臺，高壓水泵達18340臺，山核桃脫脯機達9295臺，竹加工機械達520臺，竹筍加工機械達110臺，農產品冷藏保鮮庫突破49000立方米。

1.2農業機械化作業整體處于中等水平，部分特色農業產業機械化水平高

截止2014年底，水稻、小麥、油菜等主要農作物的耕種收綜合機械化水平達到67.69%，機耕、機播、機收水平分別為92.07%、17.72%、83.26%。山核桃、板栗等經果林植保、割灌（除草）、滴水灌溉基本實現機械化，山核桃脫脯、茶葉加工基本實現機械化，山核桃、竹筍、食用菌保鮮儲藏基本實現機械化。山核桃（除采摘環節外）機械化水平達98%以上，茶業加工機械化水平達90%，毛竹初加工機械化水平達30%。標準化畜禽養殖配套機械設備、大棚蔬菜種植環控機械設備、中藥材收獲、烘干機械設備等正在應用發展。

2制約寧國市山區農業機械發展的因素

1自動化技術優點

自動化技術不僅僅是指機械代替人的體力勞動，并能夠在部分工作中代替人腦進行作業。其優點具體體現在以下6個方面：

（1）提高產品質量。自動化控制系統能夠使機械的執行機構按照設計的要求完成作業，使之不受操作者主觀因素的影響，使產品質量一致性好，降低產品的不合格率。

（2）提高生產效率。自動化設備能夠實現連續生產且故障率低，生產準備時間短，生產效率高。

（3）增加生產的柔性。機械自動化生產加工系統可以隨時產需求的變化快速調整生產，換線高效。

（4）降低制造成本。機器自動化生產的節拍很短，可以達到較高的生產率，同時機器可以連續運行，因而在大批量生產的條件下能大幅降低制造成本。

1農業機械螺栓松動機理

1.1支承面壓陷引起的松動

在日常使用中，連接件表面與緊固件（螺栓頭、螺母、墊片）在接觸應力作用下極易產生環狀塑性壓陷。隨著時間的推移，持續作用會將支承面壓陷，使螺栓伸長量減小（預緊力降低），最終造成緊固件的松動回轉。

1.2徑向力是螺栓聯接松動的主要原因

國內外一些專家及學者對螺栓聯接分別進行徑向和軸向激振力的大量試驗，結果表明，徑向激振力對螺栓松動的影響遠高于軸向激振力（徑向力對螺栓影響松動較大）。當預緊螺栓時，預緊力的作用產生螺母徑向擴張力，導致螺母處于徑向擴張狀態；當外界傳入徑向力并達到一定程度時，自行平衡的螺母徑向擴張力將失衡，促使螺母徑向竄動，進而使螺紋旋合處沿螺旋線切線方向的靜摩擦系數減小甚至變為零；當量摩擦角減小或為零時，松動扭矩接近于零或為負值，螺母將松動回轉。

2農業機械中螺栓防松機理

1農業機械風險評價過程

1．1農業機械及農機安全

農業機械是指在作物種植業和畜牧業生產過程中，以及農、畜產品初加工和處理過程中所使用的各種機械。農業機械包括農用動力機械、農田建設機械、土壤耕作機械、種植和施肥機械、植物保護機械、農田排灌機械、作物收獲機械、農產品加工機械、畜牧業機械和農業運輸機械等。農機安全是指從人的需要出發，在操作者使用機械的全過程中，達到使人的身心免受外界因素危害的存在狀態和保障條件。簡單來講，就是農機設備本身應當符合安全要求，并且設備操作者在操作時應該符合安全要求。

1．2農機風險評價

農機風險評價是以實現人—機系統安全為目的，根據安全系統工程原理，采用科學的方法和程序識別、評估與農機有關的風險，分析農機事故的發生原因，并據此制定相關措施降低風險的過程。該過程一般從對農業機械限制的確定開始，繼而通過危險辨識確定出潛在的危險有害因素，然后對風險進行評估和評定，據此采取相應措施消除或減小風險。農機風險評價的整體流程如圖1所示。

2農業機械風險分析

1機械故障診斷技術研究現狀

機械故障診斷技術，顧名思義，就是采用某種技術手段來預測即將發生的機械故障，判斷故障發生位置，為預防故障發生及排除故障提供技術支持，降低故障帶來的損失。早期，人們主要通過聽聲音、觸摸等方式判斷故障是否產生以及故障產生位置，隨著計算機技術的發展，各種計算機技術特別是現代信號處理技術被不斷的應用到故障診斷技術中來，機械故障診斷技術已逐漸成為一門系統學科。

1)通用機械故障診斷技術研究現狀。最早開展機械故障診斷技術研究的是美國。20世紀60年代以后，隨著航天及航空技術的發展，對故障的預判及診斷提出了更高的要求，傳統故障診斷方法已不能滿足技術發展的需要，促使美國積極開展故障診斷技術的研究和開發工作。隨后，歐洲、日本等發達國家相繼開展機械故障診斷技術研究[1]。20世紀80年代，在相關部門的支持下，國內大學和科研機構也開始機械故障診斷方面的研究。在部件摩擦碰撞、松動等故障方面，清華大學裙福嘉課題組對其非線性動力學行為進行理論和實驗研究，已取得重要進展[2]。小波變換為故障診斷時頻域重要方法之一，西安交通大學何正嘉課題組[3,4]即采用小波技術進行故障診斷技術研究。在機械監測診斷領域，西安交通大學屈梁生課題組[5]創立了全息譜技術，采集機器振動過程中的幅、頻、相信息，顯著提高機器運行中故障的識別率，此外還有東南大學的鐘秉林等學者均長期從事于機械故障診斷研究，出版了大量學術著作和論文，為推動通用機械故障診斷技術做出了重要貢獻。

2)農業機械故障診斷技術研究現狀。農業機械故障診斷方面，陳芳等在對農業機械故障發生的原因及征象進行分析的同時，應用希爾伯特一黃變換方法對農業機械的故障點進行了觀測和診斷，通過經驗模式分解(EMD)分離噪聲，然后從希爾伯特譜中分析出故障振動信號的時頻分布情況，從而確定故障發生的時間以及故障前后信號頻率和幅值隨時間變化的各種信息，以達到提取較為完整的故障特征的目的，實現對這類系統的某些特殊故障的診斷。劉明濤，孫斐采用小波變換技術分析農業機械運行過程中產生的振動信號，有效地檢測出齒輪箱系統信號的變化，實現對齒輪箱系統的故障診斷。李杰，趙艷針對目前農業機械故障診斷采用人工方法排除步驟冗長、速度慢、效率低、準確率低等問題，提出并實現了一個基于正向推理的農業機械故障診斷、安全評價專家系統。該系統具有農業機械知識查詢、農業機械故障診斷和農業機械安全評價等功能，有較好的穩定性與魯棒性。李曉敏，李杰等在農業機械故障診斷中引入計算機動態模擬技術。

3)狀態監測技術研究現狀。在設備關鍵部件狀態監測方面，應用最為成熟的是故障自診斷系統又稱OBD(OnBoardDiagnosties)系統，該系統通過傳感器監測控制系統各部件的工作狀態，并根據傳感器數值監測部件運行狀態以及安裝位置來確定故障產生位置，并自動形成故障代碼，存儲故障信息，為故障的排除提供線索。OBD系統最早用于汽車尾氣排放監測，后來逐漸擴展到發動機故障檢測，最后發展到剎車系統、氣囊、車門等整車部件狀態檢測，甚至關鍵部件的螺釘松動都可以檢測出來，以便及時發現隱患，保證汽車的安全運行。現在OBD系統又逐漸擴展到空調、冰箱、彩電等家用電器故障診斷中，這些設備中均安裝微處理器控制單元(ECU)，當設備出現故障時，一方面采用聲光報警，另一方面產生故障代碼，故障代碼中包含故障類型、故障位置等信息，為排除故障提供方便。OBD系統比較復雜，其功能由軟件和硬件共同實現。現有汽車OBD有超過150個可能的故障代碼。汽車OBD系統經歷OBDI、OBDII，現已發展到OB-DIII。現在汽車上的OBD系統已全部集成在汽車電子控制單元(ECU)中。國際上生產ECU系統品牌主要有，博世、摩托羅拉、德爾福、馬瑞利、西門子。國內康佳、比亞迪等國產車開發商開始研發自主ECU系統品牌。據報道，濰柴自主研發的高壓共軌電控ECU(含OBD系統)已開始小批量投放市場。

2機械故障診斷技術研究方法

1信息技術在現代農業機械中的作用

首先，通過農業信息化手段，在農業生產中建立現代化信息體系，將農業生產長期所處的劣勢地位徹底轉變，在充分掌握動態的市場信息的前提下，適時調整農業發展戰略，把握先機，掌握農業生產的主動權，促進農業更快更好地發展。其次，傳統的農業生產方式，缺乏必要的信息基礎支撐，農業生產過程中不能緊跟市場行情，缺乏及時的市場信息，農業生產僅僅依靠農戶對市場行情的經驗判斷得來，往往導致盲目生產或者偏離市場需求生產，缺乏對市場的敏銳嗅覺，農產品滯銷現象非常常見。例如，因為某種機械剛剛面世，或者某種機械一定程度上備受農業生產者歡迎，部分農民就購買用以提供機械生產服務，而也會有不少農戶盲目跟風似地蜂擁購買，導致市場飽和，供過于求，因服務數量過剩導致服務價格下跌，給農民帶來不小的經濟損失。在當前的三農建設中，農業機械化、信息化已成為農業發展的必要途徑，各級農業管理部門都強調應用信息服務生產，強化網絡等資源開發，建立完整的農業信息化管理體系，提高工作效率。同時通過農業生產信息化網絡建設，農機維修技術人員可以很容易找到農機故障分布并及時排除，提高農機使用效率，促進農業的快速發展。

2信息技術應用與現代農業機械存在的問題

2.1農業機械使用、維護不當

傳統的農業生產方式下，農業機械在使用過程中存在使用不當、維護不到位的問題。如機械設備的過度使用，缺乏必要的保養，或者機械設備等待時間及恢復時間較長等問題。實踐中，很多農業生產者不注重農機的日常維護保養工作，只有在農業機械設備出現故障不能正常作業時方進行事后維修，甚至有的維修人員并非專業人士，在維修過程中給機械造成二次傷害。

2.2農業機械管理缺乏信息技術的應用