本文收录于《农业工程技术-农业信息化》2024年第5期，目次05
摘要：随着农业现代化持续推进，自动控制技术的应用对农业生产与机械设计具有重要价值与实践意义，能够显著提高农业机械的精度与可靠性，降低劳动力成本，并实现农业生产的自动化与智能化。该文介绍了自动控制技术的优势、特点及自动控制系统，深入分析与探讨农业机械设计中应用自动控制技术的价值，并通过几个实践案例验证其实际应用效果。以期为农业机械设计人员提供借鉴与思路，从而促进和推动自动控制技术在农业领域的运用与发展。
关键词：自动控制技术；农业机械设计；价值；实践
农业机械设计在现代农业中发挥着至关重要的作用。伴随农业现代化的推进，对农业机械的效率与性能提出更高的要求。这种背景下，迫切需要引入先进的自动控制技术提高农业机械的性能与效率。自动控制技术被逐渐应用到农业机械设计中，为农业生产带来巨大改变。通过控制器的智能调节与传感器的实时监测，农业机械能够自动完成各种作业任务，如播种、施肥、灌溉等。随着科技的迅速发展与应用，现代农业机械设计正朝着精细化、智能化、环保方向发展。
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自动控制技术
自动控制技术因具有实时性、精确性、智能化、高效性等优点而被广泛应用于农业机械设计中。自动控制技术可以灵活调整系统参数并及时响应，可以更好地满足农业生产的实时需求；通过精确的测量与控制，该技术能够提高农业机械作业的效率与准确性；借助先进的算法与智能控制器，可大幅提高农业机械的智能化水平；该技术还有助于减少人力投入，并显著提高农业机械的性能与作业效率[1]。农业机械自动控制系统借助控制器、直观控制面板、多控制扶手控制台及触屏监视器等设备实现高效化与智能化的农业生产过程。
控制器作为核心设备，负责接收传感器数据，并完成智能分析与决策，通过实时监测与灵活调整农业机械参数，如施肥剂用量、喷洒范围、水流量等，精确控制农业生产过程。多控制扶手控制台使操作人员更方便地控制农业机械和调整工作模式与参数，如力度、速度及深度等，可更好地满足各种作业需求，提升人机交互体验与操作性能。触屏监视器负责实时监视与控制农业机械工作状态。直观控制面板用于呈现农业机械的相关状态与参数，便于操作员及时了解农业机械运行情况，并完成相应调整与控制。
农业机械设计中应用自动控制技术的价值
2.1 降低劳动力成本，提高生产效率
传统农业生产中，很多作业任务需要大量的人工操作，如收割、播种、施肥等。而应用自动控制技术后，能够大幅减少人工操作的需求，农业机械可以按照设定好的参数与程序来自动化完成这些作业任务，有效减少人工操作的时间与劳动力投入。同时，引入自动控制系统可以显著提高生产效率。通过实时监测农业机械的运行状态，系统能够按照实际情况与需求完成自动调整与优化。如此，能够保证作业过程的高效进行，从而提高生产效率。此外，运用自动控制技术，农业机械可以实现自动化作业，大大减少对人力资源的依赖，有助于减少人为失误或错误，从而提高作业的稳定性与准确性。
2.2 实现实时监控，自动排除故障
自动控制技术的运用能够实现对作业过程的实时监控，从而实现自动识别与排除故障。该技术借助智能传感器采集作业过程中农业机械的相关数据，如转速、压力与温度等。这些数据能够反映农业机械的工作条件与运行状态。控制器通过实时监测与分析这些数据及时准确了解农业机械的运行情况。当控制器检测到问题或异常情况时，如超出预设范围的压力、过高的温度等，自动控制系统便及时发送警报与信号，提醒相关人员及时采取有效应对措施，以避免故障的扩大与损失的发生[2]。此外，自动控制系统具备故障诊断与排除功能，能够自动识别与处理一些常见的故障。基于采集的数据与内置的故障诊断算法，可以有效诊断故障的类型与位置，从而及时修复或排除故障。
2.3 实现农业生产的精细化与智能化
自动控制技术的应用可以实现精细化与智能化的农业生产。通过精确的测量与控制，农业机械可以结合不同作物的需求完成精细化的施肥与灌溉。传感器采集到的数据能够提供关于土壤的水分状况、养分含量等信息，而控制器则基于这些数据完成智能分析与决策，实现对灌溉与施肥的精确控制。如此能避免不足或过量地施肥与灌溉，极大提高农作物的产量与品质。同时，借助智能控制器与智能控制算法，农业机械可以自动调整并优化作业参数。通过预设的算法与采集的数据，控制器可以实时分析与监测农业生产环境的变化，并结合不同的条件与需求，自动调整作业参数，以更好地适应不同的农业生产环境与需要，从而提高农业机械的性能与作业效率。
实践案例
3.1 在灌溉机械设计中的应用
将自动控制技术应用到灌溉机械设计中，能够实现精细化控制灌溉过程。传感器采集土壤水分数据，用于提供土壤水分状况等信息，而控制器通过智能分析这些数据，并结合作物的需水量制定科学决策，智能调整灌溉设备的喷洒范围与水流量。这有助于保证作物得到适量的水分供应，有效避免了灌溉不足造成的作物生长不良与灌溉过度导致的水资源浪费。同时，通过分析来自传感器的气象数据，如湿度、风速及温度等，控制器能够了解当前的环境条件，结合作物的实际需求，自动控制系统可以合理调整灌溉设备的工作频率与时间[3]。例如，高温干燥的天气下，系统将适当增加灌溉次数与水流量；潮湿或下雨的天气下，适当减少灌溉次数。
3.2 智能化播种与施肥系统
在智能化播种与施肥系统中运用自动控制技术能够提高农业机械的作业效率与精确性。通过智能分析土壤养分数据与科学决策，并结合农作物的需求，控制器可以自动调整播种设备的种植深度与种子数量，实现种子的精确投放，有效避免过度稀植或密植的问题，有助于提高作物的产量与生长质量。同时，通过分析作物生长情况数据，如叶片颜色、株型、高度等，控制器能及时了解作物的生长情况，并按照作物生长阶段，自动调整施肥设备的施放位置与施肥剂用量。系统在作物生长初期会适当增加施肥剂用量，以促进作物的生长；而在生长后期将适度减少施肥剂用量，以免过度施肥。
3.3 农业机械的远程监控与故障诊断系统
在农业机械故障诊断系统中运用自动控制技术能够实现对农业机械运行情况的实时监测与故障诊断。通过分析农业机械运行数据，如压力、转速、温度等，控制器能及时准确地了解农业机械的工作状态。当发现异常情况时，系统将立即发出警报，同时将相关数据传输至远程监控中心。远程监控中心负责分析并评估接收到的机械工作数据，通过进行数据处理与对比判断是否发生故障或存在潜在问题。如果存在故障或异常情况，远程监控中心会向相关维修人员发出警报，并为工作人员提供合理的处理建议与指导。如此，能够大幅减少维修时间与成本，有效提高农业机械的使用效率与可靠性。
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结语
将自动控制技术引入到农业机械设计中具有重要现实意义，可以降低劳动力成本、提高农业生产效率，并达到农业智能化的目标。运用自动控制技术为农业机械设计带来诸多优势，如高效性、精确性、实时性、智能化。通过实践案例表明，自动控制技术在灌溉机械设计、智能化播种与施肥系统及远程监控与故障诊断等方面具有显著的应用效果。未来，随着信息技术的持续发展，有望实现智能、高效及可持续发展的农业生产。
参考文献：
[1] 谢卿省.自动控制技术在农业机械设计中的价值与实践[J].当代农机,2023(9):75-7577.
[2] 张海霞.自动化控制技术在农业机械中的实践初探[J].南方农机,2023,54(13):166-168.
[3] 李士超.自动控制技术在农业机械设计中的应用与发展[J].河北农机,2023(13):34-36.
作者单位：沂水县四十里堡镇农业综合服务中心
http://www.nygcjs.cn/cn/article/doi/10.16815/j.cnki.11-5446/s.2024.14.005
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