浅谈农业自动化的发展
摘要：在当今信息化时代，随着农业的的不断发展，农业对劳动力、生产效率、信息实
时性和舒适性要求的不断提高，农业生产正在朝着自动化以及高精度与高效率的机械化方向快速发展，这是一种必然的发展趋势，本文主要论述了农业自动化的现状和发展趋势。
关键词：农业自动化，现代化农业，机械化农业，发展趋势，农业自动化现状
1.引言
随着现代科学技术的进步和现代高效农业的不断发展, 自动化控制技术在农业现代过程中不可替代的地位和作用越来越被人们所认识。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。本文对我国现有的几种在农业中应用的自动化控制技术进行了总结, 分析了各类农业机械自动化产品的现状, 指出了这些机械存在的主要问题, 最后根据国内农业自动化的要求并结合国外的农业自动化技术, 探讨了我国农业自动化的发展趋势。
2.农业自动化现状 2.1我国农业自动化的应用
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。在农业机械自动化方面我国目前主要是提高机械作业性能和操作性能。以下为一些已经使用和正在研究的自动化装置。
施肥播种机：根据机器行使的速度来检测撒播的种子或者给料来确定播种量是否符合播种要求的装置。移栽机：大蒜移栽机的运用,棉花移栽机目前也在大规模的推广使用,辣椒移栽机等装置大大提高了工作效率。拖拉机：在农业领域中拖拉机是应用最为广泛的接卸装置,现已广泛装置了机械油压式三点连接控制系统。目前又开发出了性能更为优越更完善的电子油压式三点连接控制系统。新的系统主要是改善机械油压式三点连接装置,才用了微机或电磁操作控制阀和心阀来提高位调节和力调节的控制水平。水平控制系统可以减去拖拉机在不平衡路面上引起的左右轮胎不平的影响,使旋耕机保持水平等。新型的拖拉机速度控制系统可以自动的设置机器的运转速度,可以有效的调节机器的速度以适应不同的作业环境,从而提高工作效率。
微灌自动控制技术：在农业灌溉技术方面,我国研制和改进了微喷灌设备,微灌带,和旋转式微喷头等设备,并根据我国的国情总结出了一套微灌溉设计参数和计算方法。在国内建立
了一批试验田。在一些地区完全实现了自动化的灌溉系统,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。这种灌溉系统中应用了灌水器、土壤水分传感器、温度传感器、压力传感器、水位传感器和雨量传感器等。
2.2国外农业自动化现状
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应用上也已相当普及。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。
气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1.8万台。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, 目前在农业生产方面达到实用化无人驾驶的农业机器人成果有:
(1)1994年, 日本生物系特定产业技术研究所推进机构开发的蔬菜、果树用无人驾驶的少量农药喷洒机, 利用地磁方位传感器来检测喷洒机的行走方位。
(2)日本研究出棒状传感器检测秧株, 靠离合器的接通和断开实现转向自动控制的联合收割机。
(3)日本京都大学研究出利用机械式传感器检测梨耕地的壁面控制拖拉机的行走方位。
3.农业自动化中的一些问题
在使用方面，在一些农业机械自动化装置中为了提高操纵性能和作业性能改善了一些装置，使得机械变得复杂化，价格昂贵，修理更为复杂。并且一些人工智能等自动化技术技术含量过高，原理复杂，技术成本更是昂贵。例如一些全球定位系统和激光、遥感等现代尖端技术等应用在农业上使得成本大幅度增加，而且操作复杂化不利于技术的广泛应用和普及。此外，许多农田处于山坡等交通不便利的地方也使得很难实现农业机械自动化。
在技术方面，我国的精准农业技术还没有达到成熟阶段。一方面与精准农业有关的农业规律还有大量的工作要做。另一方面，适合于精准农业技术要求的计算机GPS、传感器及检测系统还需要进一步研究生产，才有可能在农民中得到大量推广。
4.发展农业自动化的必要性 4.1解决农村劳力不足问题
当今社会经济全球化,信息透明化,社会变的越来越精彩,对人们的吸引力也越来越大,令
无数的农村的青壮年向往,造成大量的农村劳动力离开农业生产。农村有知识有文化的大学生由于在学习的过程中就被城市生活吸引也偏爱经济发达地区和城市的机关或企业。很少有人回到农村和偏僻的山村。这就造成了我国基层农业劳动力的减少和农业人才的流失。此外,我国人口老龄化问题也日益严重,一些地区相继进入老龄化社会,这些问题导致了农村人口结构的变化,农村剩余大量的老弱病残等人,上述这些问题导致农村人口结构的变化,从而将在更大程度上产生对农业机械自动化的需求,实现农业生产的自动化是必然的。
4.2提高生产效率降低生产成本
在工业生产中，企业要想提高经济效益，主要的一条就是要提高产品质量、增加产量、降低生产成本。工业生产如此，农业生产也不例外。长期以来，提高农业经济效益，主要是扩大耕地面积，增加单位面积产量。但如何降低农业生产成本提高经济效益，却很少引起重视，或者说被忽略了。如何降低农业生产成本，进一步提高农业经济效益，有着重要的现实意义。一、农业生产成本的构成所谓农业生产成本，是抬粮食生产的直接费用，亦称直接成本。但在应用“农业生产成本”概念时，为更全面的反映客观实际情况，有时亦是指“农业生产的综合成本”，即直接成本与间接成本的和。本文论述的是农业生产直接成本。直接成本包括：种子费用、化肥、农家肥、农药等所以通过相关基础研究发展一种高效、环境友好型的农业生产装置。开发农业自动化机械不仅弥补了劳动力缺乏现状并且能够保证农业生产的及时完成。并且在节水灌溉方面采用智能化节水技术和设备能够节约大量的水资源。
5我国农业自动化发展趋势
随着现代科学技术的进步和现代高效农业的不断发展，自动化控制技术在农业现代过程中不可替代的地位和作用越来越被人们所认识。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。 日前农业机械自动化大致有以下3类。一是已有农业机械及装置的部分自动化控制。这种自动化方式以提高已有农业机械及装置的作业与操作性能，提高作业效率和作业精度，减轻驾驶员的负担，节约资源等为目的。二是已有农业机械及装置的无人自动操作。这种自动化方式用在操作简单且容易实现无人运转，危险性大或是长时间重复单调过程的作业上。如用计算机程序或无线电遥控来操纵拖拉机及联合收割机、自动控制行驶、自动检测耕深、耕宽或作物行列数、自动完成作业，以及能使下煤机、自动化温室等固定装置自动完成作业的机械及装置。三是农业机器人。农业机器人是一种可由不同程序软件控制，以适应各种作业，能感觉并适应作物种类或环境变化，有检测(如视觉等)和演算等人工智能的新一代无人自动操作机械。
自动化技术特别是微电子自动控制技术在农机上的成功应用，是农业现代化的重要标志之一。根据我国实际国情，必须考虑该技术的成熟程度，即自动化技术本身的可靠性，必须考虑整机售价应适台我国农民当前的购买力，以及采用自动化技术的实用性和农民在操作使用维修保养时的方便性。
现在农业生产自动化控制系统基本上是各种系统的集成，硬件上有传感器、传感器变换器接口、控制器、计算机网络、被控设备、总线等组成的。随着自动化信息技术和生物技术
以及工程制造业的发展，智能控制技术的广泛应用，农业生产的精确控制必然是现代农业生产的发展方向。
即所谓的精准农业，是在传统农业与农业机装备技术上，运用高新技术进行农业生产管理，是一种自动化和信息技术与农业生产相结合的产业，也是未来农业发展的重要途径。目前我国在这方面已经取得一些进展。如日前，河南省首个农业气象观测自动化仪器在郑州农业气象试验站安装调试完毕，并投入业务运行。该仪器除了能对土壤墒情和农田小气候实时监测外，还可以获取冬小麦和夏玉米不同发育阶段的图像并通过网络传输至远程服务器，为制定农业气象自动化仪器安装技术标准与农作物自动化观测规范积累资料。
6结论
我国农业自动化已在设施农业中的温室自动化控制、排灌机械自动化和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。电子技术和计算机技术的迅速发展，推动了农业机械向自动化方向发展。随着智能化技术的发展，人工智能将是21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长远课题和挑战，并进一步促进农业自动化控制技术向智能化技术发展。
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[4]中国知网的其他一些刊物