摘要:简要回顾了国内外农业机械自动化的现状并进行了分析,探讨了我国农业机械自动化的发展趋势, 对今后农业机械自动化产品的改进、完善以及自动化的开发, 提出了新的思路。
关键词:自动控制;农业自动化;农业机械
农业自动化能够大大提高劳动生产率和增加劳动舒适性, 而且随着经济的全球化, 面临农产品开放进口和市场竞争的压力, 现代农业只有通过进一步提高生产率、降低生产成本和提高产品品质才能生存。从这些新的需求出发, 农业生产向着高效率和高精度的机械化、自动化方向发展是必然的选择。
1.国内外农业自动化的现状
1.1 国外农业自动化的现状
近些年来, 国外农业自动化飞速发展, 农业机械设计向高速、宽幅、大功率、舒适的方向发展。自动化控制技术在农业机械上的应用已相当普及, 一些著名厂商把自动控制、信息处理、全球定位系统和激光、遥感等现代尖端技术、装备应用于农业机械上。如一种农用激光平地机就是利用激光调平传感微机处理技术, 经一次地面平整作业, 即可成形, 且能达到寸水不露泥的精度。美国的约翰•迪尔公司所生产的水稻联合收割机就安装了一套称为的精密作业系统。该系统能提供产量或收获量信息、湿度、待收获作物总质量等读数,能精确测量粮食升运器顶部的谷物流量及实时的产量数据, 能分别对分离装置、滚筒转速、割台升降、割台倾斜和停车制动安全等装置进行快捷实时监测与控制。该机还装备全球卫星定位系统和示差定位信号,可快速确定出机器所处位置。
随着现代化科学技术的飞速发展, 机器人技术正越来越被世界各国所重视。1994年, 美国机器人的年产量为1.648万台。日本有机器人生产厂家300多个, 生产机器人占世界总拥有量的60%。农业机器人已被广泛应用到各个领域。
1.2 国内现有的自动控制技术在农业自动化中的应用
由于历史、观念和技术等方面的原因, 我国传统农业机械与发达国家相比有很大差距, 已远远不能适应农业的科技进步。近些年来, 自动化的研究逐渐被人们所认识, 自动控制在农业上的应用越来越受到重视。例如,把计算机技术、微处理技术、传感与检测技术、信息处理技术结合起来, 应用于传统农业机械, 极大地促进了产品性能的提高。我国农业部门总结了一些地区的农业自动化先进经验(如台湾地区的农业生产自动化、渔业生产自动化、畜牧业生产自动化及农产品贸易自动化)的开发与应用情况, 同时也汲取了国外一些国家的先进经验、技术, 如日本的四行半喂人联合收割机是计算机控制的自动化装置在半喂人联合收割机中的应用,英国通过对施肥机散播肥料的动力测量来控制肥料的精确使用量。这些技术和方法是我国农业机械的自动化装置得到了补充和新的发展, 从而形成了一系列适合我国农业特点的自动化控制技术。
1.2.1 已有的农业机械及装置的部分自动化控制
自动化技术提高了已有农业机械及装置的作业性能和操作性能。浙江省把自动化技术应用于茶叶机械上, 成功研制出6CRK-55型可编程控制加压茶叶揉捻机, 它利用计算机控制电功加压机构, 能根据茶叶的具体情况编制最佳揉捻程序实现揉捻过程的自动控制, 是机电一体化技术在茶叶机械上的首次成功应用。
1.2.2 微灌自动控制技术
灌溉管理自动化是发展高效农业的重要手段, 高效农业和精细农业要求必须实现水资源的高效利用。采用遥感遥测等新技术监测土壤墒性和作物生长情况, 对灌溉用水进行动态监测预报, 实现灌溉用水管理的自动化和动态管理。在微灌技术领域, 我国先后研制和改进了等流量滴灌设备、微喷灌设备、微灌带、孔口滴头、压力补偿式滴头、折射式和旋转式微喷头、过滤器和进排气阀等设备, 总结出了一套基本适合我国国情的微灌设计参数和计算方法, 建立了一批新的试验示范基地。在一些地区实现了自动化灌溉系统, 可以长时间地自动启闭水泵和自动按一定的轮灌顺序进行灌溉。
1.2.3 自动控制技术在精准农业中的应用
精准农业是在传统农业与农机装备技术上, 运用高新技术进行农业生产管理。精准农业较传统农业其先进之处主要是应用全球定位系统(GPS)、地理信息技术、计算机控制技术、专家与决策知识系统, 实现农业生产的定位、定量、定时, 做到精耕细作和由于农业水土管理区管理点较为分散, 用传统方法进行数据采集和信息传输精度差、速度慢。把电子技术、微电子技术和通信技术紧密结合起来, 采用现代方法进行自动化监控和管理非常必要, 如在渠系、灌水、泵站等方面实现自动化监控与管理。农业自动化向智能化方向发展, 进一步发展精准农业重点发展节水、节肥精准农业技术体系的自动化控制, 实施精准灌溉、精准施肥, 提高水资源和化肥资源的利用率。精细设施农业主要发展以温室为主的自动控制系统智能化研究, 从而现降低成本、提高作物产量、提高农产品品质。计算机视觉技术在我国农业生产和农业现代化方面已开始应用, 但在设施农业、虚拟农业中的应用尚处于起步阶段, 应进一步加强、加快该领域的研究与应用。
2.结论
我国农业自动化已在设施农业中的温室自动化控制、排灌机械自动化、部分农业机械装置自动化等方面得到一定的发展, 尤其精准农业的发展越来越得到重视。电子技术和信息技术的迅速发展推动了农业机器向自动化方向发展。随着智能化技术的发展, 人工智能将是世纪农业工程发展的重点。各种农业机器人或智能化系统将在农业自动化控制中不断涌现, 继续推动和实现农业自动化是农业机械化工程技术工作者所面临的重大挑战,并进一步促进农业自动化控制技术向智能化技术发展。
