国内外农机自动化现状与发展趋势.doc

本文简要回顾了国内外农业机械自动化现状，分析了我国自动控制技术在农业机械自动化中的现状及存在的主要问题，探讨了我国农业机械自动化发展趋势，对以后农业机械自动化产品改进、完善以及自动化的开发提出了新思路。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，在农业现代化进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。一、现状1、国外近年来，国外农业自动化飞速发展，农业机械设计正向高速、宽幅、大功率和舒适的方向发展。自动化控制技术在农业机械上的应用已相当普及，一些著名广商已把自动控制、信息处理、全球定位系统、激光和遥感等现代尖端技术与装备应用于农业机械。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。美国约翰迪尔公司所生产的水稻联合收割机，就安装有一套精密的作业系统。该系统能提供产量或收获量、湿度及待收获作物总质量等信息，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、滚筒转速、割台升降、割台倾斜和停车制动安全等装置进行实时快捷地监测与控制。该机还装备了全球卫星定位系统和示差定位信号装置，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16480台，日本有机器人生产厂家300多个，生产的机器人占世界总拥有量的60%。农业机器人己被广泛应用到各个领域。(l)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犁耕地的壁面，控制拖拉机的行走方位。2、国内由于历史、观念和技术等方面原因，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。如把计算机、微处理和传感技术与检测、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)开发与应用情况，同时也汲取了国外的先进经验、技术。如日本的4行半喂入联合收割机，就是计算机控制的自动化装置在半喂入联合收割机上的应用。又如，英国通过对施肥机撒播肥料的动力测量，来控制肥料的精确使用量等。这些技术和方法使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)已有的农业机械及装置部分自动化控制。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。拖拉机。在农用拖拉机上，已广泛使用了机械液压式3点联结的位调节和力调节系统装置，现又在开发和采用性能更完善的电子液压式3点联结装置。施肥播种机。根据行驶速度和检测种子粒数，来确定播种量是否符合要求的装置以及将马铃薯种子切割成种块后的播种装置等。谷物干燥机。是不受外界条件干扰、能自动维持热风温度的装置，停电或干燥机过热引起火灾时，自动切断燃料供给的装置。(2)微灌自动控制技术。我国从20世纪50年代就开始进行节水灌溉研究与推广,1992年,全国共有节水灌溉工程面积1330hm2，其中喷灌面积80h时，农业节水工程取得了巨大进展。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埔情和作物生长情况,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，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，可长时间地自动启闭水泵和按一定轮灌顺序进行灌溉。这种系统，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、雨量传感器以及电线等。(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业装备技术上，运用高新技术进行农业生产的管理。精准农业较传统农业其先进之处主要是应用了全球定位系统(CPS)、地理信息技术、计算机控制技术和专家与决策知识系统，实现农业生产的定位、定量和定时，做到精耕细作。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、灌水和泵站等方面实现自动化监控与管理等。目前，农业自动化正向智能化方向发展，进一步发展精准农业重点要发展节水、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，从而降低成本、提高作物产量、提高农产品品质，这有助于我国农业资源的高效利用和农业环境保护，是发展可持续农业的重要途径。计算机视觉技术是一个相当新且发展十分迅速的研究领域，日本、美国等发达国家已在农业计算机视觉技术方面进行了广泛而深入的研究，如农业种子资源管理、获取作物生长状态信息、农产品自动收获以及农产品品质鉴定等。英国开发研制的采摘蘑菇机器人，在定位蘑菇采摘点和测量时，已经利用了计算机视觉和图像处理技术。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。编后语：2009年初，中央财政下达昆明市农机购置补贴资金1570