农业自动化控制

2024-05-05

农业自动化控制（精选10篇）

农业自动化控制第1篇

1 自动化控制在温室大棚中的应用

现代农业生产的目的是在保护生态环境的基础上尽可能提高农业生产效率,以最少的资源、最短的时间创造出最丰富的农产品。温室大棚作为现代农业生产中必不可少的一个环节,能够在不适宜植物生长的季节提供生育期,并可以大大提高农作物产量。温室大棚的构造包括供水系统、温度控制系统、照明系统、湿度控制系统等等,上述各种辅助系统都是自动化控制在现代农业生产中的具体应用。各自动化控制系统对温室大棚内的情况进行实时数据的采集,在通过计算机中心的统计分析,最终反馈给各个自动化控制仪器进行操作,完成对于温室大棚的监控管理。自动化控制技术可以对温室内气温、湿度、光照情况、二氧化碳浓度、露点温度等进行准确的监控,这就保证了大棚内始终保持着最适宜农作物生长的环境,以求达到最佳的生长条件,最终收到预期的经济效益。自动化控制还可以完整、系统地保存相关数据资料,为研究农作物生长提供第一手的资料数据。

近些年来,随着科学技术的不断发展,自动化控制技术也取得了长足的进步。机器视觉技术也逐渐进入温室大棚之中。机器视觉技术可以对农作物表面进行色彩分析、纹理分析、明暗分析,通过这些数据可以有效监控农作物的生长情况,其结果可以作为温度控制系统、湿度控制系统等等的控制信号,这样可以更准确地对农作物生长进行自动化控制。

2 自动化控制在节水灌溉中的应用

在各行业中,农业的耗水量是极其巨大的,而我国目前人均占有水资源量不到世界平均水平的五分之一,水资源供求矛盾日益严重,这对于我国的可持续发展有着十分消极的影响。所以,近些年来随着科技的发展,自动化控制节水灌溉技术逐渐步入我国现代农业生产中来。节水灌溉(Saving Water Irrigates)具体可分为渠道防渗、管道输水、喷灌、微喷、滴灌等11类形式,无论采用何种形式的节水灌溉,都需要对其进行有效的自动化控制。可使用由中央控制计算机、数据采集系统、电子负压计、土壤水分传感器、电磁阀、水动阀、变频控制器等仪器组成的自动化控制设备进行精量灌溉、水分调平等先进的灌溉技术,做到以最低限度的用水量获得最大的农产品产量和经济效益。具体来说,自动化控制的喷灌可以使得水的利用率达到80%,农作物的产幅可增大20%~40%,同时由于喷灌设备小巧简易,这就使得农渠、毛渠的位置可以用来播种,使得播种面积增加了15%~20%。自动化控制系统可以随时检测土壤湿度情况,并通过中央控制计算机根据相关数据判断是否需要进行灌溉,如果需要灌溉,计算机程序会自动打开电磁阀启动灌溉设备,当土壤水分传感器传输至中央计算机的数据到达灌溉标准之后,灌溉设备会立刻停止工作。自动化控制在节水灌溉中的使用首先大大节约了珍贵的水资源,同时可以保证农作物一直处于最佳的土壤情况中,从而促进农作物健康生长,达到现代农业生产高效高质的目的。

3 自动化控制在无土栽培中的应用

无土栽培(Soilless Culture)指的是使用水、雾、基质等代替土壤进行植物培植的方法,从20世纪30年代开始被使用于农业生产之中,目前已经在现代农业生产中广泛使用。无土栽培需要自动化控制设备的帮助才能顺利实施,首先需要中央计算机控制系统对于无土栽培的各个阶段进行实时监控,根据不同的植物对于营养物质以及水的需求来进行培植。无土栽培需要栽培容器、贮液容器、营养液输排管道等设备,这些设备通过自动化控制系统连接在一起,自动化控制系统可实现自动供养、导流滴灌等工作,这就大大节约了劳力,同时提高了种植效率,生产出来的农产品也可以保质保量。

目前,专家系统逐渐成为自动化控制的重要组成部分,专家系统是一个包含极其丰富专业知识资源的软件,是智能型的计算机程序,它可以代替传统的人工诊断,利用专家系统中包含的图像分析、模式识别等功能对农作物进行研究,通过计算机内信息的总结对比做出推理,从而解决农作物生长中遇到的种种复杂问题。在无土栽培这一现代农业生产的过程中,农民势必会遇到一些以前从未遇到过的新问题,这些问题凭借他们以往的劳作经验根本无法得到及时有效的解决,这是就需要自动化控制的专家系统以及灌溉系统等来对农作物进行全方位的检测、管理,帮助农作物健康、快速的成长,从而推动我国现代农业的进一步发展。

4 自动化控制在收获机械中的应用

农作物收获机械的自动化控制是近些年来十分热门的研究课题。传统的收获机械一般是谷物收获机械,包括收割机、割晒机、谷物脱粒机等多种品种。随着科学技术的发展,传统的谷物收获机械也开始向自动化控制发展,自动化控制系统可以将收割、割晒、脱粒等多个步骤一次性完成。自动化控制系统通过中心计算机对各个机械进行统一调度控制,按照预设的过程对谷物进行高效的管理。

近些年来,针对西红柿、卷心菜、西瓜、柑橘、苹果等农产品的收获机械也逐渐出现在现代农业生产过程中。这种收获机械通过机器视觉技术来对采集目标进行分析判断,当发现目标后,自动控制系统会发出指令,引导机械手进行农作物采摘工作。这项技术可以大大减轻农民的劳动力度,同时加快农作物采摘速度,保证新鲜的农作物第一时间被采摘下来进行处理、进入市场销售,可以说对于现代农业生产有着革命性的影响。但是,由于果园和田间的作业环境较为复杂,采集的图像有可能收到叶片、枝干、光线等的影响,所以目前这项自动化控制采摘技术仍不太成熟,还处在进一步研发阶段。但是,我们可以乐观的期待,在近几年内这类自动化控制收获机械将会更大范围的进入我国现代农业生产中来,为我国现代农业生产提供更强大的帮助。

上述四点是近些年来自动化控制技术在我国现代农业生产中的主要应用,实践证明自动化控制对于提高我国农产品产量、节约各种自然资源以及农民劳力、推进我国现代农业进一步发展起着至关重要的作用。邓小平曾经说过,“科学技术是生产力,而且是第一生产力”,伟人的话引导着我国现代农业发展前进的道路,激励相关研究人员加强创新,完善现有的自动化控制技术,创造更便捷高效的自动化控制技术。农业所涉及的面十分广泛,从耕地、播种,到采摘、包装,农业生产的全过程都需要自动化控制技术的支持。随着自动化控制技术的不断提高,它必将为人类解决粮食短缺、资源枯竭等问题提供重要的帮助。

摘要：21世纪科学技术的迅猛发展给现代农业生产带来了全新的发展机遇,电子计算机的普及使得自动化控制逐步走进现代农业生产过程中。随着机器视觉技术、人工智能技术、数据融合技术等高科技技术进入自动化控制的工作领域,我国现代农业生产的温室大棚、节水自动灌溉、工厂化养殖等收到了良好的经济效益。以下将结合近些年自动化控制技术的创新发展,具体谈一谈自动化控制在现代农业生产中所起的重要作用。

关键词：自动化控制,现代农业生产,应用

参考文献

[1]王辉,信息技术在农业生产中的应用[J].河北农业科学,2009(7).

[2]李慧,自动化信息技术在农业生产中的几种应用前景[J].当代生态农业,2004(1).

农业机械自动化第2篇

关键词：机械自动化；农业；发展；重任

业机械自动化能提高生产效率，节约资源，降低农业生产成本，提高产品品质，强化农产品国际竞争力，在未来机械化生产系统中起核心作用，推动和实现农业机械自动化，是农业机械化工程技术工作者所面临的长远课题和挑战。随着我国经济的迅速发展，以及“中国制造2025”规划的落实，农业机械自动化将被合理推进。

一、农机化事业发展现状

近年来，随着农业经济的发展和农民收入的增加，我国大部分地区农机化发展步伐较快。目前我国在水稻、小麦等大宗作物上已普遍实现了机械化收获。

改革开放30多年来，农业机械化事业适应农村经济体制深刻变化，在改革中前进，在创新中发展，农机装备水平、作业水平、科技水平、安全水平、服务水平得到全面提高。2009年底，全国农机总动力达到8亿千瓦，年均增长速度为6.6%，全国机耕、机播、机收水平分别达61.8%、40.5%、35%，耕种收综合机械化水平达到48%，比1978年提高了25个百分点；全国各类农机户、农机服务组织达到3760万户，从业人员超过4000万人，根据有关发展阶段标准，我国农业机械化总体上已跨入中级阶段，向着更大规模、更广领域、更快速度、更高水平的方向发展。

如今，农业机械已从过去的单项作业向多功能复式作业方向发展，从过去的大宗粮食作物生产机械设备的需求向经济作物的种植、收获加工处理机械设备的多样化需求延伸，饲料机械、园林机械、青贮机械、棉花、油粮及薯类等经济作物的播种、收获机械等将是以后农业机械发展的重点。

二、农业机械自动化

农业机械自动化就是农业机械或装置的操作过程或工作状态不依靠人的感官和手工而自动实现。农业机械的自动控制装置大部分是单一输入、单一输出式的，如拖拉机的牵引力控制，动力喷雾机的压力控制等，但随着传感器和微处理机的迅速发展，目前已经研制出多输入，多输出的自动控制装置，从而大幅度地提高了自动化水平。

农业机械自动化应以实现生产的高效率和高精度，降低生产成本，节约资源，提高农产品品质和实现安全生产等为目的，以满足人们在农产品生产和消费中的需求。当然，片面追求高度自动化，过于强调尖端技术，从而开发研制不符合实际需要却价格昂贵的自动化技术与设备，是不可取的。我们的目的是用符合生产实际的先进技术，实现农业生产的优质、高产、高效，发展适合农业生产现实条件的自动化模式。

三、农业机器人

据悉，未来农业生产智能化发展的关键技术主要有无人驾驶技术、无人机技术、机器人技术、自动化技术、精密机械技术、地理信息系统、导航技术、人工智能技术、光学成像技术、图像处理技术、模式识别技术、机器视觉技术、传感器技术、大数据技术、LED农业应用技术等。就目前来看，我国传统高端动力机械和配套农机具与国外差距较大，即对外依存度高达90%以上。

但有业内人士指出，在农业机器人和无人机等方面，国外也处在研发初期，国内企业和技术可以更快赶超。我国农机企业应努力抓住机遇，发展新型高效农业机械装备，加强农业机器人以及无人机方面的研发，实现农业机械“安全多能、自动高效、精准智能”，支撑农业可持续发展

目前许多发达国家正在进行农业机器人的开发研究，部分研究成果已开始在农业生产中应用。正如机器人在工业生产上可以降低生产成本和提高产品质量一样，在农业生产中机器人也有同样的作用。美国正在开发研究的采橙机器人和法国的采苹果机器人，因其性能明显提高和价格大幅下降，预期很快就能实用化。然而，由于我国的自动化起步较晚，在此方面的应用研究以及实例都比较匮乏。

四、农业机械自动化发展成必然趋势

农业机械化从过去到现在一直在农业现代化中担当主角，社会的发展对机械化农业生产又提出，更高的要求，即实现农业机械自动化。农业机械自动化能提高生产效率，节约资源，降低农业生产成本，提高产品的品质，强化农产品的国际竞争力，必将在未来的机械化生产系统中起核心作用继续推动和实现农业机械自动化，是农业机械化工程技术工作者所面临的长远的课题和挑战。

随着电子工业的迅速发展，农业机械自动化会从农业机械的部分自动化向无人操纵自动化和农业机器人发展，农业将会成为高度技术密集型产业。为合理推进农业机械自动化，应从满足生产实际出发，选择推进自动化的优先顺序，选择合理的自动化模式，阶段式推进自动化进程。

农业机械化，是指运用先进适用的农业机械装备农业，改善农业生产经营条件，不断提高农业的生产技术水平和经济效益、生态效益的过程。1978年以来，中国农业机械化进入了一个新的发展时期，正在形成一条适合于中国国情的农业机械化发展道路。随着社会主义工业化的发展和农业合作化的实现，农业机械化事业从无到有，从少到多，取得了显着成就。迄今虽然大多数地区的农业生产仍是以人力畜力操作为主，但农业机械已经成为农业生产力的重要组成部分，我国的农业机械产业将面临着更大的机遇。

参考文献：

[1]金衡模，高焕文，王晓燕.农业机械自动化的现状与推进模式[J].中国农业大学学报， 2000（2）：44-49.

[2]高世杰.国内外农业机械自动化的现状分析[J].农村实用科技信息， 2010（1）：57-57.

自动控制技术在设施农业中的应用第3篇

1 自动控制系统的结构与形式

一个完整的自动控制系统一般包括控制器、被控对象、执行机构、传感器四部分内容,自动控制基本形式包括开环控制、闭环控制和补偿控制三种方式。开环控制缺乏反馈调节,结构简单,,自动控制的精度较低,容易受到外界环境的干扰。如电加热炉的温度控制(见图1),当打开电源,电加热丝工作,温度升高,当温度到达设定温度,缺乏反馈功能,加热炉会一直工作;闭环控制作为被控制的输出以一定方式,然后再返回到作为控制的输入端,并对输入端添加一定的控制影响,形成闭环控制的关系。在控制论中,闭环通常指输出端通过“旁链”方式回馈到输入,即为闭环控制。输出端反馈到输入端,并对输出端进行再度的控制,这种方式是闭环控制通过反馈调节来实现这一目的;补偿控制的特点是提前设置一个控制作用,来抵消环境因素或扰动对系统的影响,抑制扰动比反馈控制更及时。如当电源电压升高,输出电压升高,但补偿调节器使控制电压减低,输出电压基本保持不变,电炉温度基本不变(见图2)。

2 自动控制技术在设施农业中的应用

2.1 设施农业

设施农业是将自动控制技术、物联网技术、生物技术和农业生产技术进行整合,是多门学科和技术综合应用的产物,通过计算机技术控制和调节设施内温度、二氧化碳/氧气交换量、光照、土壤水分、养分等环境因素,为农作物或者观赏作物提供适宜的生长环境。同时,现在的设施农业打破传统农业对于作物种植时间、地理位置等物候条件限制,为现代人类提供丰富多样的农副产品。自动控制技术和物联网技术在设施农业的应用,使现代种植技术达到高产、集约、优质、快速和高效的生产。自动控制设施温度、光照等系统的研发和利用,使现代农业科技产业化发展,具有活力。

2.2 国内外设施农业发展现状

设施农业发达的国家有以色列、美国、澳大利亚等国家,在设施设备标准化程度、育苗技术、自动化管理等系统开发和利用中走在最前端,同时发展新型自动滴管技术、自动测土施肥技术、农业产品采收和加工保藏技术、生物防治技术,以及自动化的环境调节技术和新型农产品的开发。通过各种系统自动化、智能化的控制,使复杂的系统能合理的运行,发挥最大价值,有效的提高环境因素的控制水平,掌握各因素对作物生长的规律,能进行实时监控和调节。同时温室也逐步向大型化、规模化发展;物联网中各种传感器的应用,能对设施内的水分、温度、p H、养分、气体交换量等指标进行采集,然后将物理信号经数字转换返回到计算机系统,并进行分析和处理,参照预先设定的参数,由自动化智能控制专家系统发出指令,使相关系统、装置及设备有规律动作,将温室内温、光、水、肥、气等诸因素调控到适于作物生长发育的最佳环境条件,促进作物良好生长发育。

现今,我国很多一线城市附近,出现很多温室大棚,但是这些设施结构简陋,就地取材,技术含量低,缺乏自动化管理与调控,抵御不良环境的能力较差,同时不能长久使用,而且现在很多大棚采用塑料薄膜,对环境也会出现污染。设施农业的安全性、自动化程度的高低直接关系到农民的收入水平。因此,对于设施农业的建设和应用过程中,注重自动化、机械化和智能化的环境因素监控,开发自动控制系统,一次性通入,增强设施的操控性和管理能力,使我国在自动控制技术方面达到世界领先水平使我们目前需要急需解决的问题。如何针对我国国情,立足国内目前生产上存在的问题,总结提高,引进消化,研发创新具有自主知识产权的有中国特色的计算机控制管理的高效农业体系,改善目前我国粗放型、依赖自然环境的经营和种植方式,向集约型、智能化方向转变,有利于我国现代农业技术的快速发展。

2.3 自动控制技术在设施农业中的应用

2.3.1 监测与自控管理技术

设施农业在种植植物的过程中,需要提前设定好施肥、温度、通气状况、土壤水分含量等指标,因此,需要掌握不同植物在生长过程中对这些指标的需求,同时考虑到不同生长阶段,需求量也会不同。传统的种植技术是依靠种植者的经验就行判断,或者采用简单的测试技术进行测定。如p H酸度计、温度计、湿度计等仪器进行一些简单检测,而这些指标的测定并不能实时的反应植物的生长情况,也不能很好的反应植物对这些参数的需求量。上20世纪90年代后,以色列、澳大利亚等农业技术先进的国家陆续研制并采用了把自动控制技术运用于设施农业,利用各种类型的传感器对作物、土壤及光照度、温度等环境参数进行测量,经过传输、A/D转换,将数据存入计算机中,再由计算机进行分析和处理,然后参照提前设定的参数,进行合理的指导和修正,从而确定水肥、光照强度、温度等指标,然后反馈到调节装置,实时自动的调节,使各方面的指标均符合植物的生长需求。自动控制技术在现代设施农业中的应用正向着智能化的方向发展,专家系统也越来越被重视和应用。例如以色列ELDAR-GAL公司生产的植物生理生态监测仪,可以实时监测温度、光照、水分、通气等十几个指标,同时能进行长时间的跟踪监测,并将这些参数进行分析处理等。

2.3.2 温室管理工程规划设计

随着自动控制技术和信息技术在农业中的应用,设施农业对于工程设计、监控和管理也提出新的要求和新思路。根据不同的地域和环境特点,规划设计操作简便、实用性强、建设成本低、投资回收快、使用周期长以及维护方便的大型化、规模化、信息化、智能化的温室设施,是今后农业发展尤其是设施农业发展的新的增长点,使设施农业成为未来农业发展的重点方向。

3 基于自动控制技术的设施农业发展前景

由于我国在发展农业自动控制技术的过程中起步较晚,技术、资源配备、财力等各方面均不够完善。很多农业设施就地取材,结构简单、自动化程度较低。因此,将自动控制技术应用到设施农业中,发挥其技术优势,实现农业生产的智能化、集约化和网络化发展。另外,我国人口众多,对于农产品需求量大,高度自动化的设施农业能及时、快速和高效的解决这一问题。同时,现代农户也认识到科学种植农产品的重要性,大力发展设施农业的自动控制技术符合国家和农民的需求,未来将会有巨大的市场和发展空间。

摘要：随着自动控制技术和设施农业的发展,现代的作物种植技术改变着农业生产依赖于环境条件的模式。自动控制技术在设施农业中的应用,使农作物在生产过程中对于环境条件需求能进行实时的监控和及时的自动调节,实现农业的自动化、智能化和集约化发展。本文主要总结自动控制技术及其在设施农业生产中的应用现状、应用模式、制约发展的问题和应用前景。

关键词：自动控制技术,设施农业,应用

参考文献

[1]姚亮,马俊贵.设施农业智能化控制研究现状及展望[J].农业工程,2015,5(1).

[2]顾拥军.浅析自动控制技术的利用与前景[J].河北农机,2012(6).

[3]姚於康.发达国家设施农业智能化发展现状、趋向和启示[J].世界农业,2010(10).

[4]万其号,布库,李岩,等.国外自动监测控制装置在农牧机械中的应用[J].中国农机化学报,2015(1).

[5]王怀庆,王成浩,张立国.自动控制技术在农业自动化中的应用[J].新农村:黑龙江,2012(7).

农业机械化及其自动化教育教学第4篇

【关键词】　行业人才教学改革人才培养

1.提高认识，明确教学改革思路

树立产学研有机结合的合作教育新观念，进一步提高对产学研合作教育的认识。确定了“一条主线、两个突出、一个强化、一个目标”的教学改革思路。以产学研合作教育作为主线，贯穿于人才培养的整个过程；突出学科基础，加强学科基础教育；突出工程实践环节，提高学生实践动手能力；强化专业方向特色，凸显办学特色优势；实现培养具有创新精神和实践能力的应用型高级人才为办学目标。充分利用学校工学、农学、管理学齐备的多学科优势，拓宽专业发展空间，开设具有明显行业特征的专业课程，培养学生农业机械设计制造及经营管理的综合能力。

2.全程互动，探索产学研合作教育新模式

结合多年的校企合作办学经验，提出了“校企全程互动”的产学研合作教育新模式。全程互动主要体现在招生计划、培养方案、理论实践教学、基地队伍建设、课程教材建设、科学研究和就业创业等环节的整个人才培养过程中，校企紧密合作，优势互补，互惠互利，推动人才培养质量的稳步提高和生产技术的不断进步。具体实施方式有：（1）利用科研与生产提升办学条件。自2000年以来，本学科共计入校经费1000余万元，在进行科研的过程中，研制成功各类实验样机如切割器实验台、风扇实验台、犁体外载测定装置等12台，价值60余万元。通过设置设计性、综合性实验开发项目，内容涵盖专业课实验内容的50％以上。（2）通过教学培养学生生产实践能力。农业机械化及其自动化专业一直注重學生实践能力的培养，通过金工实习、认识实习、生产实习、课程设计、夹具设计、冲压模具设计、毕业设计等38周的实践环节，强化了实践环节，提高了学生能力的培养。在加强校内实践教学基地建设的同时，还建设了若干个满足专业教学要求的、稳定的校外实习基地，保证学生受到与现代生产技术水平相对应的岗位实习训练。（3）生产实践发现的问题反馈于科研。针对我国玉米机械化收获存在的问题，对玉米收获机械、玉米秸秆处理、玉米根茬处理等技术进行了深入的研究，有效降低了玉米联合收获机的作业功耗，解决了双行背负式玉米联合收割机配套主机宽度较大，田间作业开道困难等问题，正是生产实践对科研的反馈为科学研究提供了不竭的动力。（4）利用科研成果和生产实践丰富教学内容。专业教师将科研和生产实践中遇到的问题以及解决问题的思路与方法穿插到本科生课堂教学中，以实际积累的工作经验和科研心得丰富本科生教学内容。（5）用科研培养学生创新与实践能力。专业教师十分注重学生创新与实践能力的培养，鼓励本科生到研究项目中来参加课题工作，使学生真正感受到了学有所用。要求专业教师在进行校基金与校实验技术开发基金的研究中要有本科生参与，培养了学生分析问题和解决问题的能力及创新与实践能力。

3.校企联合制订人才培养新方案

针对农业机械行业的新发展、新需求，与企业工程技术人员共同研究教学计划，制订了“厚基础、精专业、重实践、强能力”的人才培养方案。低年级学生统一开设公共基础课程和专业技术基础课程，构建高素质创新应用型人才的完备知识结构，以利于学生长远发展，使学生就业后能迅速胜任企业的生产技术和管理工作。高年级学生主要强化实践环节和动手能力。

建立了与生产实际、农村社会发展需要相结合的“二平台+专业方向+创新教育”的课程体系。二平台是基础课程教学平台和农业机械综合实践教学平台。基础课程教学平台由公共基础课和专业基础课两个模块构成，开设课程主要包括科学基础、人文社科基础、工程学基础和专业基础四大部分，占总学分的65%，实现厚基础教育。农业机械综合实践教学平台由校内外实践教学基地和专业实验室构成，为学生基本技能训练、实践创新能力培养提供强有力的支持。专业方向包括专业必修课和专业选修课2个模块，占总学分的8.5%。创新教育包括全校公选课、素质教育和综合创新3个模块，占总学分的9%。将创新教育融入到人才培养的全过程中，渗透到教学科研、工程实践和公益活动等各个环节，全面培养学生的创新意识、创新能力及实践能力。

参考文献：

[1]李玉柱，姬江涛.工科院校农机专业人才培养模式研究与实践[J].中国现代教育装备，2010，（17）：171-173.

[2]易国顺，许绮川.农业工程类本科专业教学改革的研究与实践[J].高等农业教育，2001，（7）：59-62.

[3]林小峰，等.实行责任教授制提高本科实践教学质量[J].实验室研究与探索，2004，27（11）：86-88.

农业自动化控制第5篇

1 系统控制的主要目标和任务

系统控制原理如图1所示,可以看出,该系统由市电供电设备、PLC控制器、温度传感器、湿度传感器、二氧化碳浓度传感器、卷帘设备、鼓风机、水泵喷洒、二氧化碳发生器、通讯终端APP等设备组成,可以通过使用以下流程来模拟各种气候条件以观测农作物的生长情况:①采光流程。根据需要,定时开启卷帘。②温控流程。根据需要,利用通风换气降温,利用暖风机加温。③喷洒流程。根据需要,定时开启喷洒流程,增加大棚内湿度。④二氧化碳发生流程。根据需要,定时开启二氧化碳发生器,增加二氧化碳浓度。⑤报警流程。通过无线通信技术,发送实时数据至农民手机APP,方便农民了解大棚状态并采取措施。

2 系统总体结构

2.1 硬件总体结构

如图2所示,该系统的硬件总体结构共由三部分组成PLC自控系统、云平台通讯处理系统、可靠性控制电路系统。云计算(cloud computing)是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式,通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。该系统充分利用云计算的强大功能,实现大量农业数据的采集存储。GPRS模块选取巴彦淖尔瑞安网络公司生产的智能通讯管理设备,该设备能实时读取PLC数据,并通过存储等手段上送至云端服务器[3]。在手机安装瑞安网络APP,可直接与云端服务器通讯,这样就能实时反映大棚内的农作物状态,方便科研工作者和农民进行决策和调整。借助4G或者WIFI网络,农民打开手机APP软件,界面实时刷新大棚温度、湿度、二氧化碳浓度等数据,同时显示卷帘位置、电机状态,并可在屏幕上点击控制按钮。

PLC选用德国西门子S7-200,配套模拟量采集模块EM235。PLC自控系统配套模拟量接入模块,负责收集农业大棚各个传感器数据。一方面,所有数据将通过配套GPRS模块实时传递至云端,方便用户通过手机通讯APP从云端下载,用户可按照数据内容分析并发出控制命令下发至PLC系统,PLC接受到命令后通过I/O模块驱动相应设备,达到调节的目的;另一方面,PLC自控系统本身可以写入各项指标的设定值,系统自行比对收集数据,经过逻辑运算后通过I/O模块驱动相应设备,达到调节的目的。但是,需要提出的是,通讯终端APP优先级为最高[4]。

控制电路设计以89C51单片机为主体,电路接入各个行程开关信号作为逻辑判据,尤其对于大棚卷帘控制设置2级行程开关配套,同时配以各个控制模块接触器,一般的电路为单片机输出端配套继电器,逻辑判据为各行程开关量串联进电路,从而实现对电机的电气闭锁,提高仪器的可靠性。

2.2 软件模块设计

如图3所示,①中央软件程序将所有收集数据通过GPRS模块上送至用户终端。②PLC在整体上控制着离散控制电路,对整个系统具有最高决策权,这主要表现在S7-200软件下传给单片机电路拥有最高优先级,而现场单片机电路被动接受控制命令。③单片机电路在电气控制方面具有相对的独立性和智能性,它的主要功能是保护辅助功能。比如要求现场大棚的温度在某一范围内,PLC采集模块将数据上送至中央控制程序,中央控制程序启动通风电路调节。若温度过高,开启通风机;若温度过低,开启取暖机或者结合光感数据打开或关闭卷帘来调节。

云端服务器数据以及手机APP程序设计包括租用云端服务器、设计存储模块、访问程序模块、操作模块、应急模块等。存储模块主要用于对大棚各个数据的分类存储为文本文件,并按照日期归类,访问程序用于开放给安装APP的用户,通过检验用户名和密码登陆。操作模块接受手机APP控制数据,并通过无线方式下发给瑞安网络公司生产的通讯模块,解析后与PLC通讯完成控制功能。APP的画面简单友好,仅显示数据和控制按钮,对于广大农民有实用性。APP画面分为3层,第1层为用户名密码登陆界面;第2层为温度、湿度等数据的显示,第3层为各种开关控制按钮,并有事故总信号提醒。

单片机电气系统程序由以下部分组成:主程序、存取程序、监控管理程序、控制输出程序、时钟定时中断和报警程序。软件设计采用了模块化结构设计方法,所有程序采用单片机高级C语言编写。主程序完成各个外设接口初始化,然后接入行程开关组合电路采样程序,由时钟中断程序完成显示扫描更新及采样处理。控制输出程序对应各个驱动电路继电器。

3 应用云计算、APP互联一体化

系统设计的主体思想是利用现有的科技手段,将农业大棚每天产生的数据实时备份到云端,方便各级用户访问,提取实际优选数据。对科技工作者而言,无需再搭建试验环境,便可提取到不同纬度、不同区域、不同环境的农作物生产数据,在农作物的培育方面可跨区域进行试验;对于农民而言,提供了异地耕作的可能性,将传统农业向自动化农业的转型提供了一些帮助,完全可实现无人值守的农作方式。

4 结语

经过1年多的设计和运行,该系统取得了一定的效果,并得到农民的肯定。实践证明,云计算对农业影响非常之大,若想改变农业的耕作方式,使之可控可变化,突破时空的限制,实现工业化和信息化的有机结合,实现传统与现代的结合。本文对现代农业作了一些探索工作,今后要采集更多农业大棚内部数据,将更多的数据存储下来,实现更多的自动化控制,增强农业的自动化水平,从而提高农民的耕作效率,让农民能真正得益于现代化科技。

摘要：此次设计是通过PLC通过温度、湿度、二氧化碳浓度传感器收集各类数据,利用PLC技术、组态技术以及无线通信技术,实现控制大棚卷帘、控制灌溉水泵、二氧化碳发生器的开启和停止,从而减轻农民负担,提高农作物生长的质量和产量。

关键词：云存储,PLC,控制器,APP

参考文献

[1]吴晓梅,包金明,崔利生.Rockwell PLC在10层电梯控制系统中的应用[J].电子技术应用,2005,31(7):29-31.

[2]王永华.现代电气及可编程技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,2002.

[3]张晓乡.89C51单片机实用教程[M].北京:电子工业出版社,2010.

农业自动化控制第6篇

但在另一方面, 笔者在湖南、广西等地的调研中, 发现农业自动化设备在推广普及中遇到了瓶颈, 大量的普通农户并没有接受和使用这些新技术。可以认为, 自动控制技术在农业中的应用还处于起步阶段, 还有许多亟需解决的技术瓶颈。

1自动化农业大棚技术方案

整体设计思路

农业温室大棚的技术指标主要取决于温室内的环境, 因此在设计时应把室内植物最适生长条件作为参考值, 收集各类农作物的最适环境指标, 建立一个农作物生长指标的数据库。该数据库包含此类植物每个生长周期的最适温湿度、CO2浓度和光照强度等条件。该数据库存放于中央控制器, 由检测节点通过无线系统定期向中央控制器发送实时环境指标, 中央控制器将其与设定值进行比较, 实现反馈控制。当反馈数据与设计参数的偏差超过允许范围, 则向温室内环境控制执行器发出动作信号, 从而进行相应内环境的调整。

技术方案

总体划分为检测节点、控制节点、中央控制器、无线模块四部分 (见图1) 。

系统是以STC89C52单片机为核心的无线温室控制系统, 硬件系统由传感器模块、NRF无线模块、灾害预警模块、人机交互模块和执行机构电路等组成。传感器统一采用数字信号输出的传感器, 如DHT11温湿度传感、BH1750光强传感器等。在传感器测量大棚内环境指标时, 确保每个同种类型传感器的地址不相同, 使中央控制器可以通过传感器的类型和地址, 来分辨不同位置节点测量的数据。当中央控制器需要读取任何一个节点时, 只要确定它的类型和地址, 就可以通过NRF无线模块与之通信, 中央控制器和传感器采取应答的方式进行通信。当中央控制器需要读取某个节点的数据时, 便通过NRF无线模块发送查询指令, 节点接收到查询指令后返回应答信号, 然后传感器通过无线模块将测量的数据传给中央控制器。中央控制器将接收到的环境信息与数据库的参考值进行对比, 计算是否需要执行机构动作。若需要动作, 则通过无线模块向相应的控制节点发送动作指令。

2传统农户样本分析

根据笔者在2014年4月在湖南和广西等地调研中, 我们发现农业自动化技术在基层农村中的应用范围较小, 与发达地区形成鲜明反差。占中国农业生产劳动人员比重最大的传统农户, 大多数依旧在使用传统人力劳动的生产方式。在科技水平不断发展的今天, 许多传统农户无法享受科技进步带来的便利。笔者根据从基层农村收集的数据, 对制约农业自动化技术普及和推广的因素进行了分析整理。

传统农户中自动化设备的使用情况

笔者的调查数据显示, 大多数用户没有使用过农业自动化设备 (见表1) 。从表中数据可知, 在调查的1003户传统农户 (广西地区501户, 湖南地区502户) 中, 从未使用过自动化设备达到了630户, 占到了整个调查样本的62.8%;而一直使用自动化农业设备的仅仅占到了总数的4.39%, 在调查样本总体中占极少数。湖南、广西两地调查结果比例十分接近, 可以排除地域差异, 调查结果有广泛的代表性。由此我们可以认为, 农业自动化设备在湖南、广西等地的农村中, 普及程度较低, 还有较大的发展空间, 大多数人仍处于手工或半手工劳动的状态, 生产效率还有很大的提升空间。

传统农户中使用过的农业自动化设备大多属于传统的自动播种机、联合收割机、抽水机等传统的半自动设备。对于技术更先进的温湿度、光照等环境综合指标的自动控制设备, 则几乎没有使用。可见, 先进的自动化控制系统在基层农村普及度不高。调查中有近半数农户仅使用过纯机械化设备, 也反映出了纯机械化设备比自动化设备更适合基层农业生产。

影响农业自动化设备推广的因素

从笔者的调查来看, 制约农业自动化设备在农村发展的主要因素有设备昂贵、传统意识主导、设备操作复杂、设备工作精度不足或不可靠, 维护和升级繁杂等 (见图2) 。

根据统计, 设备昂贵是影响最大的因素, 我们以500㎡自动化温室大棚为例, 对设备费用进行分析。控制节点包括单片机、无线模块、电源, 成本约15元/个, 检测节点包括单片机、无线模块、传感器、电源构成, 成本约30元/个, 灌溉机构约40元, 水泵150元, 电动卷帘80元等, 费用至少在500元以上, 对于传统农户来说, 其成本难以接受。

在自动化设备的操作和维护方面, 大多数传统农户文化水平较低, 尤其对于老年农户, 难以学习掌握, 直接导致了农户在意识上不认可自动化设备。

3研究总结

调查和研究表明, 以自动化农业大棚为代表的农业自动化技术能给现代农业带来巨大的经济效益, 具有广阔的市场前景。高效率和高精度的自动化的农业生产将是未来的主流。但是我们也应看到, 在实际的推过和应用中, 自动化技术依旧存在成本高, 操作复杂等难题, 这就要求技术人员需要进一步降低设备成本, 开发操作简易、适合低文化农业人员使用的操作平台。总而言之, 自动化技术农业技术前景广阔但仍需进一步完善。

农业自动化控制第7篇

一、培养目标和课程结构

“学校里应当教什么?”这是一个古老而又熟悉的、永远存在的问题。特别是在社会政治、文化经济发生重大变化的今天, 它更是教学改革不能回避的现实问题。将人类知识全部继承下来, 这对任何人来说都是不可能的, 也是不必要的。教育的过程就是根据某种需要确定相应的标准而加以适当的选择, 这种选择必须考虑社会的需要, 教育对象的需要和接受程度。因此农业机械化及其自动化专业课程体系的建立必须根据培养目标、教学规律、学生特点、学科具体情况及广西的农业特色、教育发展水平和广西农业机械化发展需要等条件系统地、从整体上精心地进行选择、组织和安排, 而不是简单地加加减减设置一些课程。农业机械化及其自动化专业的培养目标应该是培养面向广西现代农业、具有实用、通用、创新特点和专业功底扎实、知识结构优良、实践能力强、综合素质高的高级农业工程技术人才, 是培养具有农业现代化的“工程师”。一个合格的农业现代化工程师既要有农业工程学科理论基础, 又要有工程实践经验的积累, 是一个逐步成长的过程, 四年大学教育不可能全部包揽。广西的农业机械化及其自动化专业在制订教学计划时, 要以农机与农艺、机械与电子、技术与管理相结合, 使毕业生具备进行农机及相关设备、工程设计和使用管理的素质。在知识结构上应该树立“大工程”的意识, 因为农业工程学科本身就是工程科学技术、生物科学技术、经济和管理科学等多学科相互交叉渗透的综合。人类社会的进步, 使它越来越多地依赖于社会、政治、环境、法律、文化等背景, 所以我们应该改变过去过细、过窄的专业观念, 拓宽专业口径, 不仅要注重科学技术和工程技术基础的培养, 还要加强政治经济、社会人文科学素质的教育, 还要根据广西现代化农业发展的特点, 有重点、有目的地培养学生专业技能素质, 使毕业生具备比较开放的知识结构和能力结构。

二、教学内容与教学方法

我们现有的教学内容和教学方法存在一些问题, 教学内容缺乏地方特色, 教学手段相对落后, 教学方式呆板。

1. 专业课程内容脱离广西农机化发展的实际, 缺乏地方特色。

农业机械化及其自动化专业现使用的专业课程教材虽然有多个版本, 但是南方、北方大同小异, 各校相差无几, 广西学生学习的内容和北京的差不多。地处亚热带, 作为中国最大糖业基地、热带水果生产基地、木薯生产基地的广西, 迫切需要相关的农机化技术, 然而在教学内容中却几乎是空白。广西各地政府大搞“菜篮子工程”, 农业生产工厂化、工程设施化, 许多地区种植、养殖业的收入超过了粮、油基础农业收入, 在农业经济中已占有举足轻重的地位, 但相应的科技知识在现有教材中却难寻踪影。

2. 教学方式呆板, 教学手段相对较落后。

现行的教学方式基本上还都是“老师讲, 学生听, 满堂灌”。虽然有多媒体教学, 但大多数课件制作水平较低, 有些只是代替黑板的板书, 缺乏声、图、动画、表格一体化的课件, 录像教学少, 缺乏现场教学、实物、实例教学和启发式、创新型的教学方式。

教学内容更新问题是当前教学改革的重要任务之一。根据农业机械化及其自动化专业培养目标制订的课程体系应该充实与之相符的教学内容。对于农业机械化及其自动化专业来说, 其课程内容应该在了解历史的基础上, 有批判地继承传统科学, 紧跟踪科技发展步伐, 不断用新技术、新知识充实和更新教学内容, 否则就会被社会所淘汰。现代的农业工程技术与生物技术, 社会科学等联系更为密切和广泛, 因此现代的精确农业技术、新材料、新能源技术, 分子生物学, 基因工程高新科技应该成为专业课程教学的重要内容。其次, 是教学内容还必须符合现实社会的需要, 符合国情, 具有广西地方特色。我们培养人才的根本目的就在于利用知识来改造世界, 使人类更好地与周围环境协调共存。我们培养人才的根本目的也就是满足社会对知识的需求, 为社会服务, 社会方面需要什么样的人才, 就培养什么人才, 需要什么样的技术就传授什么技术。因此在教学内容上应该因地制宜, 因材施教, 有重点和特色。对于广西农业机械化及其自动化专业来说, 培养的人才绝大部分是直接面向广西的科研和生产, 因此专业课程的内容应该是以广西水稻、甘蔗、木薯及热带、亚热带果蔬等优势特色农业的机械化生产所需的农业工程技术为重点。

教学方法和教学手段是教学内容的重要组成部分。有了好的教学方案, 有了好的教材, 还应该有好的教学方法和手段, 以达到事半功倍的结果。教学是教与学的互动过程, 是信息传播与接收, 反馈与再发射的过程。教学方法和手段是这个互动过程的通道和载体。我们不能以教学上用了多少电脑, 用了多少昂贵的设备为标准来衡量教学方法和手段的好坏, 也不能一概而论“粉笔+黑板”就是落后。在讲解数学计算和分析时, 粉笔加黑板就是最好的沟通手段, 即使是美国的哈佛大学也离不开粉笔和黑板。但是在讲解机器结构、机构原理、零件配合时, 仅有粉笔和黑板是不够的。用挂图不如用模型, 用模型不如用实物, 用实物不如用动画、录像的教学效果好。根据学科特点和课程实际情况选择最佳的媒体进行教与学, 是提高教学水平的有效途径。不同的方法和手段就有不同的效果, 同时也就决定了不同的教学水平。因此, 我们应该改变单一的“灌输式”的教学方法, 多用启发式教学法、实物教学法、实验教学法、现场教学法及高水平的CAI课件多媒体技术进行教学。这样才能改善教学效果, 提高教学质量。这也是今后教学改革的必然趋势。

三、学生综合能力培养

随着科技加速发展及其综合化、整体化, 各国与世界经济开放化、多极化及其竞争日益激烈, 人们越来越考虑人才的培养, 光有知识和能力已经不够了, 还必须强调人的素质提高。目前, 广西农业还处在工业化的初级阶段, 落后于全国平均水平, 所以农业机械化及其自动化专业在传授知识的基础上, 必须加强科技能力的培养, 特别是应该强调专业技能的训练。同时还必须加强学生的素质教育, 使得毕业生能够满足社会的需要, 做到“上手快, 后劲足”, 既能快速适应工作岗位, 又为今后发展打下坚实的基础。这要求我们在制定培养目标和教学方案时, 不仅构架好学生的知识结构, 还要建立学生能力结构。对于农业机械化及其自动化专业来说, 知识结构不仅包括自然知识、工程科学、生物科学知识, 还包括人文社科知识。能力结构不仅包括工程师的基本技能 (即工程制图、工程设计、计算机应用管理能力等) , 还应包括创新能力。这些能力的培养关系到教育的质量和水平的高低, 必须给予足够的重视, 应该是贯穿我们教育的全过程。培养学生综合能力可从以下几个方面入手:

1. 加强实践教学, 改进实验、实习方法和手段。

在教学计划中加大实验、实习课的比重, 改变过去只是简单记录、观察、验证的实验方法, 开设多一些设计性的、综合性能实验。无论课内课外, 有条件的尽量开放实验室, 给学生充分的时间和空间, 让学生在老师的指导下, 自行设计方案, 独立完成实验。使学生真正了解实验目的, 实验的设计、准备、过程、结果及其分析, 真正系统地考虑实验的成本、作用、效果和效益。从而提高学生的科研实践能力、创新能力和管理能力。

2. 工程设计、外语、计算机的应用和培训要常抓不懈。

这是工程师的基本技能, 要让学生从入学开始就要接触工程的概念, 学习工程的方法、观念, 从工程制图、机械原理、机械零件到机械设计, 到课程设计, 到毕业设计一条线。外语和计算机的学习不应仅是为了应付等级考试, 而应该注重应用能力的培养, 尽量创造学习和使用外语、计算机的环境和氛围。

3. 加强人文社科知识教育, 提高综合素质。

随着社会的发展和科技的进步, 科学的社会化和社会的科学化日益明显, 特别是在市场经济条件下, 培养的人才面临市场竞争, 面临世界的挑战。在解决农业工程问题时, 仅靠科学技术是解决不了问题的, 还必须考虑政治经济、法律法规、文化风俗、历史地理等各方面的因素。这不仅要求学生要有比较好的综合素质, 还要有一定的社会适应能力、社交能力, 协同合作能力和国际交流能力, 要有较好的文字和口头表达能力。这些能力的提高, 仅靠增开几门文科课程是不够的, 还必须加强实践锻炼, 建立有效的学习和考核机制。

4. 建立实践教学中心和基地。

要搞好实践教学, 必须加强实验室建设, 用好、管好实验室, 充分利用和发挥现有设备、场地的作用。要解决学生实习难的问题, 一方面学校加大投入, 另一方面要走出校门, 面向社会, 广泛与生产企业联系, 要使企业意识到参与人才培养的重要意义, 争取企业支持。为社会服务, 争取政府的支持, 政府、企业、学校三方共建实验、实习基地, 建立课外科技活动中心, 这样才保证实践教学的顺利开展, 才能真正接触社会。

5. 加强产、学、研相结合。

要创造条件, 让学生有机会多一些参与社会工作, 参与企业生产, 参与科研开发。我们培养的人才绝大部分毕业后将直接面向科研、生产第一线, 如果在学校就能接触科研和生产, 学会科学的思维方法, 掌握一定研究开发技能, 那么毕业后就容易适应社会, 尽快地走向工作岗位。另一方面, 企业的工程技术人员也渴望能有接受继续教育的机会, 更新知识, 以适应现代科技的发展。学校应尽快地与企业沟通, 取长补短, 互惠互利, 为联合办学, 科研合作、共同开发、人才培训创造良好的环境。

摘要：为满足广西农业机械化发展对农业工程高级技术人才培养的需求, 该文分析了农业机械化及其自动化专业存在的问题, 提出了专业培养目标、课程结构、教学内容和教学方法及学生综合能力培养的改革方案。

关键词：农业机械化,专业,改革

参考文献

[1]罗锡文, 陈羽, 白秦.面向21世纪高等农业工程教育的思考[J].农业工程学报, 1997, (3) .

[2]马淑英, 陈立东, 李国昉, 等.农业机械化及其自动化专业课程体系的改革[J].农机化研究, 2005, (9) .

农业自动化控制第8篇

一、农业机械自动化的概念和种类

1. 农业机械自动化的概念

农业机械自动化建立在农业机械基础上,指通过自动化技术让农业机械设备在无人操作和管理的条件下,也能正常工作或者按照程序或指令进行工作的过程。在农业生产过程中使用农业机械自动化技术,不仅能节省人工劳动力,将人从某些环境恶劣下的繁重工作中解救出来,还能有效提高农业生产质量和效率,一箭双雕。

2. 农业机械自动化的种类

目前我国尚处于农业机械自动化的半发展阶段,即并非完全实现了农业机械自动化,只有部分得以实现。下面对已经实现的农业机械自动化种类进行分析。

(1)部分农机装置实现了自动化

农机装置自动化是指利用自动化技术对农业机械装置进行控制,实现装置自动作业,如自动进行播种、收割等,减轻人力负担,节约人力资源,同时还能高效的完成农机作业任务,完成农业生产。目前我国已有大部分地区都实现了农机装置自动化,并且得到了广泛推广和应用。

(2)部分农机装置实现了无人操作

农业机械自动化的根本目的是无人化自动操作,即在没有人为操作的情况下农机装置也能按照一定程序自行运作。该技术主要用于一些条件恶劣、危险性较高或是工作强度较大的农机作业中。常见例子是利用计算机程序或无线电遥控技术对农机进行操作,使其正常工作。

(3)农业机器人

农业机器人是理想化状态,也是农业机械自动化的最高目的,由一系列不同程序软件进行控制操作,让机器人适应各种农业生产作业,并且能感知到环境变化,实现人工智能操作,人工智能生产。

二、推进县域农业机械自动化的意义

首先,从宏观方面来讲,农业机械自动化的实现和广泛应用能够提升农业生产水平,促进我国农业经济发展,同时促进我国粮食增收,解决14 亿人的吃饭问题;其次,从微观方面来看,农业机械化是现代化农业以及未来农业发展的必然趋势,是历史和时代的选择,县域推进农业机械自动化,能很好的提高县域农作物产量和利于培养新型农民,起到推进我国新农村建设,提高农民经济收入的作用。是以,推进县域农业机械自动化势在必行,并且意义深远。

三、我国县域农业机械自动化应用现状

1. 部分农机应用了自动化控制

县域地区目前已经有大部分的农机实现了自动化,主要是将自动化装置安装到现有农机中,提高现有农机的工作强度和作业性能,同时也简化操作。比较常见的已经实现了自动化控制的农机装置有:农用拖拉机、施肥播种机、移栽机、插秧机、喷雾机、联合收割机、挖掘收获机、干燥机等。主要是一些简单的农机,对于更为复杂的小部分农机,自动化控制还有待改进。

2. 部分农机应用了无人自动操作

无人化自动操作的应用比自动化控制技术的应用范围要小,但伴随着国内县域经济的不断发展,县域地区也有部分农机实现了无人自动操作。目前已经实现了无人化自动操作的农业机械装置有:田间作业的旋耕机、割草机、自走式联合收割机、自走式农药喷雾机、割草机、插秧机、农药喷雾直升机等;固定式的全自动谷物干燥扫L、全自动分选机、自动温室等。其他农业机械装置的无人自动操作还需继续研发。

3. 部分地区应用了农业机器人

目前许多发达国家正在进行农业机器人的开发研究,部分研究成果已开始在农业生产中应用,比如使用机械手的果蔬自动采摘机;畜牧业中利用远距离遥控技术检测乳牛的乳头位置,并把挤奶器附着在乳头上挤奶的自动挤奶装置;把羊的形态图形化,使剪刀自动感知羊的皮肤并作业的剪羊毛机器人。

四、推进我国县域农业机械自动化发展的途径

分析我国县域农业机械自动化推进工作遇到的问题,主要在于农民意识浅薄、农机自动化领域窄、自动化科技创新缺乏等,改进时可重点从以下几个方面着手:

1. 提高县域农民的自动化意识

县域农民大多是粗人,没有上过几年学,文化程度低,尤其是小规模的种植农户,他们对于农业机械自动化的概念并不清楚,更不要说认同和应用了,所以这便成为了县域农业机械自动化推进的第一阻碍。如何改进?笔者认为可从知识培训入手,政府和相关部门要加大农业机械自动化的宣传力度,要随时开展培训教育课程,提高农户的整体素质水平,同时让他们认识到农业机械自动化的重要性,培养其自动化意识。

2. 不断拓宽农业机械自动化的领域

从县域农业机械自动化的应用现状来看,我国县域农业机械自动化领域相对比较狭窄,只有部分农机和部分行业实现了自动化。要达到高质量高效率的推进效果,应当首先拓宽自动化领域。不仅要在种植业进行农机自动化推广,还要在畜牧业、林业、渔业、农产品加工业等多个领域全面普及,不能只抓住农作物的播种和收割,还要重视作物种子的处理、灌溉、收割后烘干、储藏等环节工作,要从作物的产前、产中、产后全面培养,全方位拓展自动化,实现自动化。

3. 阶段性推进避免操之过急

县域地区推进农业机械自动化应该按照阶段性原则推进,避免操之过急。过程中应该结合实地情况,根据当地的农业生产实际条件以及实际技术水平,以为提高农机作业精度、效率为目的,正确评价农机自动化在其中起到的作用。然后按照顺序选择农机自动化模式,阶段性推进。

要提及的是,农业和其他行业有着较为显著的区别,即生产条件比较恶劣。很多农业机械都需要在恶劣的环境下开展工作,所以在推进农机自动化的过程中还要注意农机的后期服务。要确保自动化农机产品的耐久性和耐用性,尤其是要重视自动化装置的性能,要充分确保自动化装置的可靠性,以免在作业过程中出现问题,影响作业精度,同时也损坏农业机械。

4. 尽快健全农业机械自动化推进机制

县域农业机械自动化推进工作要按照程序走,要有制度可循,知道什么时候该做什么,并且采用正确的方法。笔者建议县域地区可通过研发实用性强、适宜推广的自动化农业机械,做好宣传工作,让农民使用农机作业实现农业增收,真正体现出农机作业和农业机械自动化的经济价值。

5. 加快农业机械自动化技术的创新

农业机械自动化在县域地区推广,除了要提升县域地区的农户文化素质、建立可行的推进制度、阶段性推进之外,还要重视农业机械自动化技术本身的更新。要做到将基础技术理论和技术实践相互结合,在满足和适应农机作业规模化、精准化和高效化的前提要求下,尽可能的多开发新型农业机械自动化技术,同时配置更多的多功能、智能化、经济型农业机械。这样才能确保农业机械自动化技术得以真正渗透到农机作业中,促进农机作业效率增加。

此外,县域地区还可以集中力量开发一批具有自主知识产权的核心技术和新型农机产品。二是推进农机自动化科研机制创新。加快建立以企业为主体,以市场为导向,科研、制造、教学、推广等单位紧密衔接。

五、结束语

总而言之,县域农业机械自动化的发展极其重要,不仅关系到农村劳动力的节约,还关系到县域经济的发展,尤其是在现代化技术如此普及的今天,农业机械实现自动化更是势在必行。因此建议大力推进我国县域农业机械自动化建设,以提高农村综合生产力为前提,通过提高农户素质水平、不断拓宽农机自动化领域、完善推广机制和阶段性推广等措施一步步实现,过程中重点抓好农时、作物品种等关键环节的选择工作,最终达到农业生产全面自动化,农业经济快速发展的目的。

参考文献

[1]于兴龙,任波.浅谈推进县域农业机械自动化应用的途径[J].电子技术与软件工程.2014(14)

[2]金衡模,高焕文,王晓燕.农业机械自动化的现状与推进模式[J].中国农业大学学报.2011(02)

[3]李想.探讨我国农业机械自动化的发展现状及趋势[J].企业技术开发.2013(Z3)

[4]韩金玉,卢博友,郭爱荣,王洁.我国农业自动化现状与发展趋势[J].农机化研究.20013(03)

农业自动化控制第9篇

关键词：农业机械自动化；农机产业服务化；控制技术

一、我国农业机械自动化技术应用现状

2008年我国农机装备总量达到8022亿KW，比2003年增长了36.1%，尤其是要适应大规模农机结构所需要的大中型、高性能的农业机械增长速度较快。2008年，全秧机和玉米收割机等高性能机械投入生产的总共就有20多万台。平均是2003年的6倍多。相比之下，比2004年全国耕种、收割综合机械化水平上升了2.5%，基本实现了农业全过程的机械化。而且，在这个网络时代，不将网络技术应用到机械自动化是一种跟不上时代步伐的表现。

（一）常见农业机械中自动化技术的使用。在2000年到2008年。农用拖拉机可谓是风靡一时，家家户户都将此当做宝，它是采用机械油压式三点联结的位调节和力调节系统装置，随着社会的变迁，为了使其效率更大化，对其又进行了系统的完善，比如播种机使用了根据检测产量来规定其行驶速度，保证高产不浪费，还有就是谷物干燥机可以自动维持自身温度，当温度过高时，可自动断开电源等装置。

（二）微灌机械中自动控制技术的应用。自从2008年之后，我国自然灾害不断，包括旱灾，涝灾等，为了更好地预防旱灾带来的土地产量不高，我国从2010年开始研究灌溉技术，并且在下半年将此技术进行分批试点，取得了可观的成效。随之，灌溉管理自动化技术成为发展高效农业，我国先后对自动化生产进行改进，将流量滴灌设备、微喷灌设备、微灌带，孔口滴头、压力补偿式滴头等先进设备与其融合，组建了心性试验示范基地。

二、制约我国农业机械自动化发展的瓶颈

（一）机械制造水平不高。机械制造属于工业，由于我国早期是一个农业国家，所以，在农业机械制造这一方面大大落后于西方发达国家，主要表现为我国农业机械制造水平不高，机械制造产品质量很难保证，而且所生产的机械生产率普遍较西方发达国家低，人处于仿造阶段。进口机器昂贵，限制了农民的购买力。因此，开发我国自己的机械品牌成为目前农业发展的前提条件。

（二）精准农业技术不成熟。由于我国在第一、二、三产业上面都落后于西方国家，尤其是网络技术的兴起，以及我国对网络技术的应用都很难其作出很充分的评估，这不仅影响我国人民最基本的生活，因为我国是一个人口大国，而且还影响我国在国际中的地位，所以这就需要农业主管部门组织相关人员加快对精准农业技术的研究，自主开发或者引进国外先进技术，来弥补当前农业精细化方面的差距。

（三）市场主体培育不够，农机服务产业化程度不高。目前，我国农业市场的前景广阔，但是没有形成特色服务化，社会化，产业化市场，包括各种农机服务组织还不能全方位对农业机械做全方位的使用和维修指导，而且推广、宣传力度不够，使之还处于一种滞留状态。

（四）农机补贴资金不足。农机补贴资金是发展农业的一项很大的支出，首先，我国是一个拥有13亿人口的农业大国，其次，当下我国城乡收入差距不断扩大，所以，国家近几年加强对农业和农村、农民的保障采取了一系列政策，但是，政府的扶持远远不够，还需要农民自主来发，市场加以引导、政府积极配合，实行更大规模的农机生产。

（五）经销商监管不够。经销商作为政府与农民“打交道”的中间环节，起着至关重要的作用，所以，政府在对农业扶持的同时，应对经销商数量进行控制，因为经销商的数量多少直接影响该行业内部的秩序，包括要是经销商数量过少，会导致农机供给不够，如果经销商数量过多，会形成联盟而产生垄断现象，这样对农民和政府都会产生负面影响。所以，农业主管部门应该以此制定相关管理办法，规范他们不法行为，加强监督，保证农民权益，为农业发展提供一个康庄大道。

（六）对农业机械的维修和报废工作不够重视。随着经济发展，社会转型，农业机械也会更新换代，这也就出现了旧机器以及坏机器如何正确处理的问题，目前许多农户因农机报废和维修经费高，或者是有些商家对农机的三包证明不充分为由，不予承担维修费用，二农户自己又很难负担得起这批费用，导致双方矛盾激化，因此影响农耕，农收进程，导致农业减产等。所以，农业主管部门应该加强对农机维修报废方面的管辖，保障农民可以安全、便捷的使用。

结论：就当前我国农业发展的形式以及我国产业结构的转型，我国应该尽快采取相关措施，加强农业基础设施建设，提高机械现代化水平，为实现全面小康社会打下坚实基础。但是，不能盲目的追求效率和产量。需要认清制约发展的影响因素，才能突破重重困难，实现我国农业现代化。

参考文献：

[1] 李想.探讨我国农业机械自动化的发展现状及趋势[J].企业技术开发，2013，23：77-78.

虚拟仪器在农业自动化中的应用前景第10篇

虚拟仪器是基于计算机的仪器,计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向。粗略地说,这种结合有两种方式:一种是将计算机装入仪器,其典型的例子就是智能化的仪器。随着计算机功能的日益强大以及其体积的日趋缩小,这类仪器功能也越来越强大,目前已经出现含嵌入式系统的仪器。另一种方式是将仪器装入计算机,以通用的计算机硬件及操作系统为依托,实现各种仪器功能,虚拟仪器主要是指此种方式。

虚拟仪器的主要特点:一是尽可能采用通用的硬件,各种仪器的差异主要是软件;二是可充分发挥计算机的能力,有强大的数据处理功能,可以创造出功能更强的仪器;三是用户可以根据自己的需要定义和制造各种仪器。

虚拟仪器系统在农业领域具有广阔的应用前景。将其应用于农机产品的计算机检测、农产品等级分选、自动化农场的监控与数据采集,以及种子、秧苗或细胞生物特性的研究等,都能够缩短系统开发周期,提高科研效率与测试精度,满足系统灵活性的要求。

虚拟仪器技术在国外发展迅速,在很多领域都有重要应用,但在国内正处于起步阶段。因此,应重视虚拟仪器技术的发展,加快我国的农业现代化进程。

1 虚拟仪器在农业自动化中的应用

1.1 利用数据挖掘技术对农业数据进行有效分析

数据挖掘是从大量的、不完全的、有噪声的、模糊的或随机的数据中提取隐含在其中的、事先不知道的但又是潜在有用的信息和知识的过程。随着信息技术的高速发展,积累的数据量急剧增长(动辄以TB计),如何从海量的数据中提取有用的知识成为当务之急。数据挖掘就是为顺应这种需要发展起来的数据处理技术,是知识发现的关键步骤。数据挖掘的任务主要是关联分析、聚类分析、分类、预测、时序模式和偏差分析等。

农业是一个巨型复杂系统。由于其自身的一些特点,如土壤类型众多、作物品种复杂、病虫害发生频繁且症象不断变化,肥水、密度以及气候相互之间的关系和影响等,使得关于它们的数据库与知识库具有大型、多维、动态、不完全(缺值)、不确定(数据中的系统或随机噪声)、稀疏性(很少甚至没有有用的记录)等特征。因此,数据挖掘工具应能处理农业数据的这些特征。

有一种基于本体的数据挖掘方法,用本体表示农业领域知识。本体是知识表示的一种形式,它能将领域知识表示成挖掘算法能够理解的形式。首先建立农业领域的本体,以这个本体为出发点去引导数据挖掘过程,从而加快数据挖掘的进程,提高获取知识的效率和质量。利用数据挖掘可在不同层次上范化对某个属性的抽象,产生规则。另外,知识库可以进行补充。

1.2 利用数据融合技术对农业资源进行有效监控

数据融合即多传感器数据融合,它是20世纪80年代形成和发展起来的一种自动化信息综合处理技术,是针对一个系统使用多种传感器这一特定问题而发展的关于数据处理的新兴研究领域,涉及到信号处理、概率统计、信息论、模式识别、人工智能和模糊数学等理论。

多传感器数据融合比较确切的定义为:充分利用不同时间与空间的多传感器数据资源,采用计算机技术对按时间序列获得的多传感器观测数据,在一定准则下进行分析、综合、支配和使用,获得对被测对象的一致性解释与描述,进而实现相应的决策和估计,使系统获得比它的各组成部分更充分的信息。与单传感器系统相比,运用多传感器数据融合技术在解决探测、跟踪和目标识别等问题方面,能够增强系统生存能力,提高整个系统的可靠性和鲁棒性,增强数据的可信度提高精度,扩展整个系统的时间和空间覆盖率,增加系统的实时性和信息利用率等。

多传感器数据融合原理如下:

1)N个不同类型的传感器(有源或无源的)收集观测目标的数据;

2)对传感器的输出数据(离散的或连续的时间函数数据、输出矢量、成像数据或一个直接的属性说明)进行特征提取的变换,提取代表观测数据的特征矢量;

3)对特征矢量进行模式识别处理(如聚类算法、自适应神经网络或其他能将特征矢量变换成目标属性判决的统计模式识别法等),完成各传感器关于目标的说明;

4)将各传感器关于目标的说明数据按同一目标进行分组,即关联;

5)利用融合算法将每一目标传感器数据进行合成,得到该目标的一致性解释与描述。

多传感器信息融合技术最早产生于军事领域,现已是多学科、多领域所共同关心的高层次且具有共性的关键技术。这一技术正广泛应用于自动目标识别、机器人、遥感、医疗诊断、图像处理、模式识别、气象预报、智能仪表、工业过程控制和工业测量系统等方面,近几年在农业工程领域也有应用。

多传感器信息融合技术不是一门单一的技术,而是一门跨学科的综合理论和方法。应积极借鉴国内外的研究成果,大力开展其在农业工程领域方面的研究。精确农业是信息技术和人工智能技术在农业生产系统上的集成应用,而多传感器信息融合技术的应用可加强精确农业关键技术的深入研究。

在农业资源和农业环境的观测及监控方面,可根据空中和地面的多传感器预测产量或评估水资源,根据卫星云图、气流、温度、压力等信息预报天气或监测环境参数等。相信不久的将来,信息融合技术的基础理论及更加准确的算法都将得以完善和实现。多传感器信息融合技术将会为农业生产的信息化和知识化提供技术上的支持,在更多的行业领域得到实际应用。

1.3 利用机器视觉技术对生物视觉功能进行有效模拟

机器视觉系统是多种技术和产品的结合体,它包括传感器、光源、图像采集系统(相机)、图像处理系统、控制警报系统和控制执行系统等单元体系。因此,凡从事任何单元或以这些单元为基础提供整合系统的人都是在从事机器视觉。具体来说,包括硬件部件制造、软件开发、设备制造、系统集成、部件或系统代理经销人员以及单位都是在从事机器视觉。

发达国家在农业生产自动化方面已开始应用机器视觉技术,如获取作物的生长状态信息、农业种质资源管理、植物病理研究、遗传细胞工程研究等。研究对象的范围极其广泛,如植物种类的鉴别、从部分遮挡的图像中确定水果的位置及土壤表面作物残留覆盖的分析等。

机器视觉主要运用的计算方法有二值图像分析、区域分析、图像滤波、边缘检测、轮廓表示、纹理分析和明暗分析等。利用机器视觉,对动植物的表面进行色彩分析或灰度分析等特征提取,可以有效地获取动植物在生长过程中的有效信息,从而进行相应的有效判断和控制。例如,利用机器视觉技术对植株叶子的生长情况进行监测,其结果可作为灌溉系统的控制信号;用机器视觉技术还可识别黄瓜苗子叶和本叶,实现黄瓜田间自动管理。在动物研究方面,利用机器视觉技术在鸡蛋孵化的早期检测鸡蛋的生命活力,去除死蛋或坏蛋,并可以对幼鸡进行性别识别。农业机器人也是机器视觉技术在农业生产中应用的一个重要方面。比如,针对杂草精确喷洒除草剂,通过对杂草、作物图像的形态及颜色分析,找出区分的特征进行识别;通过拍摄图形自动识别出秧苗行列,来控制农业机器人在作物行间的行走;利用机器视觉测定作物的生长情况,从而确定合理的施肥量等。这些技术都能很大程度上减少资源的浪费,提高农业生产的效率。

2 虚拟仪器技术的优势

2.1 性能高

虚拟仪器技术是在PC技术的基础上发展起来的,所以完全“继承”了以现成即用的PC技术为主导的最新商业技术的优点,包括功能超卓的处理器和文件I/O,使您在数据高速导入磁盘的同时能实时地进行复杂的分析。此外,不断发展的因特网和越来越快的计算机网络使得虚拟仪器技术展现出更强大的优势。

2.2 扩展性强

这些软硬件工具使得工程师和科学家们不再圈囿于当前的技术中。由于软件的灵活性,只需更新您的计算机或测量硬件,就能以最少的硬件投资和极少的甚至无需软件上的升级来改进整个系统。在利用最新科技的时候,可以把它们集成到现有的测量设备,最终以较少的成本加速产品上市的时间。

2.3 开发时间少

在驱动和应用两个层面上,NI高效的软件构架能与计算机、仪器仪表和通讯方面的最新技术结合在一起。设计这一软件构架的初衷就是为了方便用户的操作,同时还提供了灵活性和强大的功能,使您轻松地配置、创建、发布、维护或修改高性能、低成本的测量和控制解决方案。

2.4 无缝集成

虚拟仪器技术从本质上说是一个集成的软硬件概念。随着产品在功能上不断地趋于复杂,工程师们通常需要集成多个测量设备来满足完整的测试需求,而连接和集成这些不同设备总是要耗费大量的时间。虚拟仪器软件平台为所有的I/O设备提供了标准的接口,帮助用户轻松地将多个测量设备集成到单个系统,减少了任务的复杂性。

3 结束语

虚拟仪器技术具有无可比拟的优势。无论是面对简单的数据采集应用,还是高端的混合信号同步采集,都能应付自如。可见,将虚拟仪器技术应用在农业生产自动化中有着广阔的前景。

参考文献