自動控制技術在農業機械的應用

時間:2022-04-12 08:40:51

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自動控制技術在農業機械的應用

摘要:隨著農業技術的發展,自動控制技術農業機械中得到大范圍應用,農業機械也呈現出自動化、智能化的趨勢。介紹了農業機械自動化發展的現狀,并對自動控制技術在農業機械中的相關應用進行探討,以供相關人員參考借鑒。

關鍵詞:自動控制技術;農業機械;自動控制;自動化

農業生產是社會生存和發展的基石,也是一個國家立足的首要任務。農業機械作為農業現代化的標志,對農業生產的影響巨大,同時也代表了農業發展水平。第二次工業革命后,西方的農業生產就已經逐步實現了機械化,無論是生產效率還是產量,都已經遠遠超過其他國家。我國是一個傳統的農業大國,因為近展艱難,在農業機械發展上遠遠落后于西方國家,人口眾多、耕地資源貧乏是我國農業的基本現狀。因此,發展現代化農業,提高農業機械的自動化,是農業發展的必然途徑。

1農業機械自動化發展現狀

農業生產中機械化和自動化的發展是現代農業的重要特點,也是農業生產的未來之路。目前,從現階段的農業生產來看,自動化技術已經成為農業機械的重要部分,不僅大大減輕了勞動力,還提高了生產效率。第二次工業革命之后,在農業機械方面,歐美等國家開始采用機械化的農業生產。其中,美國是一個農業大國,也是最發達的資本主義國家之一,在農業機械的發展上極其迅速。在科技革命后,越來越多的現代化技術和手段被應用于農業機械中。近年來,歐美國家開始廣泛地在農業機械上安裝GPS系統來對農業作業進行監控,并且還將自動化技術應用到畜牧業等方面。近年來,歐美等國家的農業自動化機械已經趨于飽和狀態,自動化的農業機械市場已經逐漸向中國等亞洲國家轉移。在我國穩步實現四個現代化的過程中,農業現代化是首要發展內容。進入21世紀后,我國的農業機械化水平顯著提高,農業機械自動化也在逐步研究和應用中。在國家和政府的大力倡導之下,我國農業生產人員的科學觀念和自動化意識逐漸加強,大量農業自動化設備需求增長,同時也在農業生產中開始逐漸普及。

2自動控制技術在農業機械中的應用

2.1自動化灌溉控制技術。我國作為歷史悠久的農業大國,在幾千年的農業發展史上,催生出先進的農業灌溉技術。在傳統的農業生產中,我國的農業灌溉技術領先世界。但是到了近代社會,隨著農業技術的改革和現代化水利工程的修建,傳統的農業灌溉技術已經不能滿足當下的農業生產需求。而且,地球上水資源日益短缺已經成為全球性的問題。節約用水、高效用水已經成為人類農業工程發展的主題,也是世界經濟發展的需求。我國是目前世界十三個貧水國家之一,而且南北和東西部地區水資源分布極其不均衡。水資源已經成為我國工農業發展中的短缺資源,同時也成為了社會發展的“瓶頸”,是工農業生產中不得不面臨的問題。在農業機械自動化的發展過程中,節約用水也是自動化系統研發和生產的主要原則,同時也是社會提倡和國家政策支持的內容。我國的農業用水占據了我國總用水量的70%左右,在農業生產中,農業灌溉效率低下和用水浪費問題普遍存在。目前,我國的農業灌溉用水的利用率僅為43%左右,遠遠低于發達國家的農業灌溉用水利用率,而單方水的糧食生產率僅為10kg左右,相比較其他發達國家也有一定的差距。基于這種現實問題,在發展農業機械自動化的過程中,節約用水、提高農業生產效率是現代化農業的重要戰略。自動化的農業灌溉技術是一套完善的技術系統,包括自動控制技術、傳感技術、通訊技術、計算機技術等。自動化的灌溉系統不僅廣泛應用于農業生產,在城市綠化、園林景區等領域同樣有很大的作用。自動化灌溉系統不僅有效節約了水資源,而且還降低了人工成本,提升了生產效率。目前在農業生產中比較常用的兩種自動化灌溉形式是噴灌和微灌,自動化控制技術具有遙控檢測功能,能夠有效檢測土壤及農作物的實際情況,通過將檢測數據反饋給控制中心,遙感控制檢測通過一連串的系統檢測數據,能夠科學地調節農業灌溉水量的大小和時間,在保證農作物充分灌溉的同時,最大程度地避免水資源的浪費。2.2自動化施肥控制技術。自動化的施肥控制技術一般與灌溉技術相互結合,其主要工作原理是利用壓力將提前做好的肥料溶液加入到灌溉系統中,然后通過灌溉系統的管道給土壤農作物施肥。這種施肥的過程同樣也是通過一整套系統來精確把握,不僅大大節約了人工成本,還能精準控制農作物土壤中肥料的含量。目前,由于我國自動灌溉技術設施在農業生產中的比例還不是很高,因此這種自動化施肥控制技術也沒有形成規范化的市場。自動化施肥控制裝置還有一個很重要的特點,就是與農業生產的面積有很大的關系。一套灌溉施肥系統包括水泵、過濾器、施肥器等,在灌溉施肥的過程中,面積越大,單位面積的成本就越小。如果使用面積越小,那么系統就會長時間閑置,相對就會增加使用成本。采用自動化施肥控制技術能夠實現定時定量灌溉,還能實現遠程控制,基本上萬畝農田只有一個人管理就足夠。這種系統能夠方便地實現農業灌溉和農業施肥的統一管理,在進行灌溉時,對土壤的肥力進行檢測,再對控制中心和資源庫的數據進行比較。不同的農作物所對比的肥力數據不同,以此制訂適合農作物的最佳配比。再通過灌溉系統的管網將水肥輸送到農田,這種施肥方式不僅大大提高了水資源的利用率,同時也使肥料得到高效利用,減輕了肥料對農田周邊環境的污染。2.3自動化溫室控制技術。農業生產效率的最大化就是利用最小的資源生產出最大的產量。我國作為一個農業大國,幾千年來不斷的農業技術革新都是為了追求這一目的。但是在傳統的農耕時代,人們的科學知識有限,在農業生產中依靠天然的土壤資源和天氣溫度來進行農業生產,這種情況導致了非常被動的局面,農業生產者只能依靠不同的季節播種不同的作物,在中國北方的冬季,只能播種耐寒的小麥過冬,沒有任何農作物可以在寒冷的冬季成熟。在我國傳統社會中,冬季是產生饑荒最頻繁的時期,主要原因就是惡劣的天氣造成農作物減產,就算是在其他季節,一旦天氣發生惡化,農業作物的損失也會十分嚴重。隨著科技的發展,在農業生產中,為了最大程度地擺脫天氣對農作物造成的影響,溫室大棚開始興起。溫室大棚主要是利用塑料薄膜或者其他透光材料,將農作物的生存環境與外界的環境相隔絕,同時能夠有效地使陽光透過塑料薄膜,也不影響農作物的光照。而溫室大棚內部采用精密的溫度控制系統來控制室內的通風和采光設備,進而控制大棚內的溫度。溫室大棚的使用就是要能夠在不適宜農作物生長的時期人工創造出一定的環境,來達到適合農作物生長的環境,最大程度地增加農作物的年產量。溫室大棚內的溫度主要是通過控制系統進行,在溫室大棚的一些重要地方安裝溫度感應器,能夠隨時檢測到溫室大棚內的環境溫度、濕度和二氧化碳含量。溫度數據被傳送到控制中心,在控制中心通過運算和分析,調整溫室大棚內的控制設備、通風窗或空氣循環機等,以此達到調整溫度、濕度和氧氣含量的目的。2.4自動化地理信息化技術。地理信息化技術主要表現為地理信息系統,農業地理信息系統是通過自動化控制系統將地理信息化與農業科學緊密結合起來,達到土壤最佳利用的目的。農業地理信息系統可以通過展現農業實時監測數據,為農業生產者提供全方位的地理信息服務,其主要組成部分包括農情及生產管理系統、農業建設成果展示系統、耕地資源管理系統、農業區域布局管理系統、運維管理系統、農業災害控制系統、地理信息應用服務系統等。地理信息系統實現對土地、土壤以及農作物的整體檢測,對農作物的生長周期和生長環境進行一定的評價,通過動態數據的分析來完成科學種植。這種科學化的監測方法徹底改變了農業的生產勞作方式,避免人工種植過程中可能出現的弊端,通過科學的觀察和預測,促進了農業的良性發展。比如,在農作物的蟲害疾病高發的時期,可以通過地理信息系統的觀察和預測,準確分析出農作物的受害情況和可能造成的損失,根據這些數據的監測,及時采取合理的除蟲措施。在地理信息技術的應用中,農業生產現場可以實現無人化管理,大大節約了人工成本,同時也能時刻保證農作物處于最佳生長狀態。

3結語

農業機械自動化控制技術的實現能夠有效解決目前農業生產中的諸多問題,比如農業生產勞動力資源不足、農業從業者的知識水平不高、農業規模化種植落后等。自動化的控制技術在農業機械中的應用使農業機械能夠更加智能化,降低了人為因素造成的農業機械方面的損失,更大程度地降低了人工成本和勞動量。農業機械自動化是農業生產中的重要發展方向,也是我國與其他發達國家縮小差距的主要途徑。但是目前由于各種因素的限制,我國的農業機械自動化還有很多不足之處,在推進過程中遇到很多障礙,需要廣大的科研人員和從業人員通過自身的努力,為農業發展奠定堅實基礎。

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作者:何培雄 單位:黑龍江省紅衛農場