农业机械自动化及农业智能化应用分析

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农业机械自动化及农业智能化应用分析

摘要：随着现代化农业的发展，农业机械自动化与农业智能化有效提高了农业生产效率。课题

组概述了机械自动化与智能化现阶段在农业生产中的应用现状，并对自动灌溉技术、植保无人

机、自走式联合收获机进行了分析。为推动农业机械自动化与智能化应用，提出了加大创新力

度、构建信息交互平台等建议。实践证明，合理应用自动化、智能化的农业机械，降低了生产

成本，保障了农业生产能力，提高了农业机械化水平，助推了农业农村现代化发展。

发展现代化的农业，不仅需要通过创新栽培技术与挑选优质品种实现，同时也需要借助现代化

先进科技手段、应用农业机械设备，以提高农业机械化水平和生产效率。实践证明，使用自动

生产设备以及智能化控制方式，彻底转变了我国传统生产模式。随着农机购置补贴政策的不断

完善，近年来我国农业机械化成绩斐然。借助计算机信息技术以及传感器技术等新技术，我国

农业现代化发展获得了新动能。

　　 1　农业机械自动化与智能化现状

随着农业现代化的发展，农业生产活动中随处可见农业机械的身影，在一定程度上降低了农业

人力劳动成本，为农民提供了更加便捷的农业生产方式。然而，我国现阶段的农业机械应用水

平仍处于相对较低的状态[1]，所使用到的机械技术相对较为单一，仍旧存在着过度依赖人工操

作的问题。现阶段农业机械更多的是为了在农业生产过程中提升作业效率。尽管我国对于在农

业生产中购置农机制定了相应的补贴政策，但是对于大多数农民而言，大型自动化农机设备价

格仍较为昂贵，导致农民在选择机械设备时，更加倾向于购买价格较为低廉的中小型农机设备

[2]。

　　 2　农业机械自动化与智能化在农业生产中的应用

2.1 自动灌溉设备

自动灌溉设备是在现阶段农业生产中较为常见的自动化农业机械设备之一。在应用中，通过在

农田中自动完成数据分析，可以根据土壤状况实施科学合理的自动化灌溉。相较传统灌溉技术

而言，使用自动化灌溉设备不仅能够提高灌溉效率，节约人力成本，同时还可以确保精准灌

溉，避免水资源浪费。在农田周围铺设水管，在远程控制终端输入需灌溉农田范围以及种植的

农产品类型。由控制终端分析数据，检测土壤含水量，控制灌溉孔的出水量，设定更加精细的

出水参数。自动化灌溉能够为农田提供更加精准的灌溉作业，形成科学合理的农业灌溉[3]。

自动灌溉设备中结合了多种不同的先进物联网设备，包括智能控制器、无线智能网关、太阳能

电池板、无线采集器以及各类传感器等。通过传感器采集农田当前灌溉信号，传递给智能控制

模块。由通信传输系统向控制中心以及上位机传递传感器所采集到的灌溉信号，然后在中心显

示台进行显示并自动储存处理。

结合实时采集到的数据，按照相应的农田灌溉需求量设定值进行对比判断，从而控制自动灌溉

设备电磁阀的开启与关闭，设定自动灌溉时间，实现智能化灌溉效果。以某农田灌溉为例，应

用PLC 智能控制系统对植物进行灌溉，共设定三种不同的灌溉植物类型：A类为水生植物、B

类为需水类植物、C类为一般植物。根据不同植物类型，在灌溉时，所设定的时间有所不同。

对水生植物进行灌溉时，开启液位开关，需保持在最小液位值与最大液位值之间，保持全天候

持续灌溉。需水类植物需要在每日 6:00—6:30 以及夜间 23:00—23:30 自动喷灌。普通植物则每

隔一天在晚上23:00 进行灌溉即可，每次灌溉时长需达到10 min。根据灌溉植物的要求，满足

灌溉需求建立在PLC 控制系统核心基础之上，自动化灌溉系统的结构中，包括电源、电磁阀、

电机、液位开关、实时钟信号等，并使用 220 V 交流电源进行供电。

在灌溉过程当中，不同水位产生的水压参数不同，对 A类植物进行灌溉时，系统运行达到最低

水位点，通过液位开关向 PLC 控制系统输出水位信号，自动控制开启一号电磁阀，指示灯亮，

先行连接电机。2 s 后，电机以三角形的形式完成连接，控制一号电机打开水泵运作，向水池

中注水。当水位达到最高点时，通过液位开关向 PLC 输出信号，从而控制一号电磁阀断电，熄

灭指示灯，电机停止运行。水泵停止运转，完成注水作业。

对B类植物进行自动化灌溉时，由于需要定点灌溉，则需要借助于实时钟在规定时间内自动开

启或断开灌溉系统。B类植物对应二号电磁阀在每天晚上23:00 自动开启，电磁阀指示灯亮，

启动二号电机，带动二号水泵开启灌溉工作；当时间到达23:30，断开电磁阀，则二号电机关

闭，停止灌溉作业。次日 6:00 开启二号电磁阀，带动电机水泵再次开始灌溉作业，30 min 后自

动断开电磁阀，停止运转。

对C类植物进行灌溉作业时，同样需要借助于实时钟对灌溉系统进行自动化控制，确保其在规

定时段内开启或关闭。每隔一天，需要在晚上23:00 进行灌溉，这里需要应用到两个计数器，

从而达到灌溉延时的作用。确保每次灌溉能够达到10 min 以上。每隔一天进行灌溉，则表示灌

溉时间为48 h 间隔。每48 h 自动开启喷头进行喷水作业，由三号电机带动水泵完成灌溉作

业，这一灌溉过程中计数器具有替代继电器的作用。

2.2 植保无人机

作为一种新型的遥控式小型喷药飞机，植保无人机体型较小，但具有强大的功能，农药负重最

高可达到10 kg。在低空飞行过程中，通过旋翼产生向下气流，以较强的穿透性促使农药对农

作物产生较好的病虫害防治效果，远距离进行农药喷洒，确保工作安全性；并结合视频器件搭

载运行，能够实时动态监控病虫害问题[4]。作为发达地区常应用到的农业生产技术之一，植保

无人机在欧美以及日本等国家早已普及应用。而我国在 2016 年开始逐渐在农业生产中投入植

保无人机，取得了良好的应用效果。具体来讲，植保无人机在农业生产中的优势如下。

首先，通过图像分析技术以及监控技术，植保无人机可以远程飞行监控农作物，借助于摄像头

拍摄农作物生长状态。根据图像分析了解农作物的生长阶段，从而科学合理地进行施肥灌溉等

作业，确保农作物健康生长。

其次，植保无人机在飞行过程中同样具有喷雾功能，在农作物生长中，需要使用农药防治病虫

害时，则可以由植保无人机携带农药喷洒作业。由于植保无人机本身为充电设备，在喷雾作业

时，若出现电池电量不足，或是携带农药用完等问题，通过设备自检，会及时返回控制中心自

动充电或由人为完成药物补装，解决问题后重新返回农田开展喷雾作业。并且，借助于植保无

人机在农业生产中进行药物喷洒，能确保形成更为科学的喷射用量。根据图像检测、农田中的

病虫害实际情况，自动调节农药剂量，从而有效避免了以往农业生产中农药用量过度造成环境

污染的问题，并提升了病虫害防治的科学性，减少了药品浪费，有利于环境保护[5,6]。

2.3 自走式联合收割机

传统农业生产过程中的联合收割机在实施收割作业时，需要人工加以辅助操作，并且只能够开

展简单的农作物收割作业。而在逐渐应用到自动化以及智能化的机械设备之后，诞生了自走式

联合收割机，在收割作业中，能够实现部分自动化特征。例如，收割玉米作业时，除了能够简

单地对玉米进行摘穗、脱皮以及收集处理之外，同时，也能够加工处理玉米秸秆。这极大程度

上解决了以往农民收割玉米时需要另外解决秸秆的问题，进一步降低了农民劳动负担，形成了

更加良好的收割工作表现。自走式联合收割机融合了先进的视频监控技术以及传感器技术，对

收割机在收割作业中的工作状态进行全过程监测，确保安全有效。通过收割机前端的传感器装

置，自动识别生物体征，避免在收割过程中误伤田间农民，进一步降低机械故障发生率，确保

农业收割工作质量有效提高[7]。

　　 3　推动农业机械自动化与智能化应用策略

3.1 加大创新力度

结合我国现阶段农业机械自动化以及农业智能化发展现状，在确保全面推动农业向智能化转型

的过程当中，需要发展智慧农机。充分挖掘现有科学技术优势，加大农机创新研发力度，才能

够为我国的农业智能化发展提供坚实力量。基于客观技术水平，我国现阶段在研发农机过程中

所涉及的技术表现相较于国外发达国家的技术成果仍处于相对落后的状态。当下农业生产中常

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农业机械自动化及农业智能化应用分析摘要：随着现代化农业的发展，农业机械自动化与农业智能化有效提高了农业生产效率。课题组概述了机械自动化与智能化现阶段在农业生产中的应用现状，并对自动灌溉技术、植保无人机、自走式联合收获机进行了分析。为推动农业机械自动化与智能化应用，提出了加大创新力度、构建信息交互平台等建议。实践证明，合理应用自动化、智能化的农业机械，降低了生产成本，保障了农业生产能力，提高了农业机械化水平，助推了农业农村现代化发展。发展现代化的农业，不仅需要通过创新栽培技术与挑选优质品种实现，同时也需要借助现代化先进科技手段、应用农业机械设备，以提高农业机械化水平和生产效率。实践证明，使用自动...

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