農(nóng)業(yè)電氣自動化中智能控制儀表系統(tǒng)的應用

摘 要：文章基于對智能控制儀表系統(tǒng)進行相關(guān)概述，進而對其在農(nóng)業(yè)電氣自動化管理中的應用進行了深入分析與探究。先是對智能化儀表系統(tǒng)的工作原理進行了簡單分析以加強了解智能控制儀表系統(tǒng)，以便對后續(xù)的分析做好基礎；接著是對智能控制儀表系統(tǒng)的功能及其特點進行分析，包括自測功能、自動化功能、數(shù)據(jù)處理功能、可操控能力以及人機對話功能等的詳細分析。最后在充分考慮與結(jié)合智能控制儀表系統(tǒng)功能、特點的基礎上，分析了其在農(nóng)業(yè)自動化中的應用及應用的控制措施，如對影響智能儀表系統(tǒng)不同因素進行有效控制；完善智能儀表智能化系統(tǒng)等方式。進而使儀表設備檢測能力、數(shù)據(jù)信息處理能力等功能的到充分發(fā)揮，為實現(xiàn)我國農(nóng)業(yè)自動化可持續(xù)發(fā)展提供有效保障。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)；電氣自動化；智能控制儀表系統(tǒng)；應用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.14.141

近年來，我國各領域經(jīng)濟發(fā)展水平在科學技術(shù)的不斷提升的促進下得到了較大幅度的提升，尤其是農(nóng)業(yè)行業(yè)呈現(xiàn)出了較為迅猛的發(fā)展趨勢，其自動化生產(chǎn)水平更是得到了前所未有的發(fā)展。對于農(nóng)業(yè)領域而言，隨著加強對先進科學技術(shù)，如計算機技術(shù)、智能化控制技術(shù)等的不斷應用，使農(nóng)業(yè)自動化發(fā)展獲得極為關(guān)鍵的發(fā)展推動力。為了更好地滿足農(nóng)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展，不同科學技術(shù)的強化應用誕生了智能控制儀表系統(tǒng)并在農(nóng)業(yè)自動化中的得到了大力應用于推廣，促進了農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展?，F(xiàn)階段，如調(diào)節(jié)器、自動流量計、測溫儀等各種各樣的智能測量儀表，已被廣泛應用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的自動化控制過程，而且由這些智能儀表以及相關(guān)集成系統(tǒng)構(gòu)成的智能控制儀表系統(tǒng)為我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動化發(fā)展水平的提升做出了極為突出的貢獻，在實現(xiàn)農(nóng)作物增產(chǎn)增收的同時，還有效提高了其質(zhì)量。

1 智能化儀表系統(tǒng)工作原理簡析

無論是哪一個行業(yè)領域，實現(xiàn)對智能儀表系統(tǒng)的有效運用，其重要前提是必須充分熟悉智能儀表系統(tǒng)的構(gòu)成及其工作原理。傳感器，是智能儀表系統(tǒng)組成中必不可少的元器件，其作用是實現(xiàn)將獲取到的信息數(shù)據(jù)，通過傳感器的轉(zhuǎn)變功能變?yōu)殡娮有盘?，再將干擾信號通過對濾波作用的應用進行消除，將有效的電子信號傳送到多路模擬器的開關(guān)內(nèi)，單片機接收到相關(guān)信號后對模擬器開關(guān)進行相關(guān)的控制操作，把處理后的電信號傳送到程控放大系統(tǒng)中對信號進行放大、清晰化處理，電子信號景觀A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)化處理形成相應的脈沖信號，回傳到單片機。單片機一脈沖信號的信息，結(jié)合預先的參數(shù)設置對數(shù)據(jù)進行運算、處理、打印、顯示。同時單片機通過與可擦除存貯器以及內(nèi)速存儲器內(nèi)的參數(shù)進行運算，經(jīng)過結(jié)果對比，根據(jù)控制與運算規(guī)則對照對比的結(jié)果對相應的控制信號進行輸出，進而完成對自動化控制的整個過程。

2 智能控制儀表系統(tǒng)的功能及其特點分析

2.1 自測功能

在智能儀表系統(tǒng)運行過程中，能夠自動完成對歸零、校準等狀態(tài)的自我調(diào)節(jié)操作，更關(guān)鍵的是可以實現(xiàn)對故障位置自動定位與自我檢查，簡單的程序問題還可以自動修復，其他故障則可以通過人機交互界面以相對應信號的形式告知工作人員相關(guān)故障類型、部位等的信息，不但給故障的維修創(chuàng)造了更為方便的條件，更是大大節(jié)約了維護修理的時間，保障農(nóng)業(yè)自動化管理的效率。

2.2 自動化操作功能

自動化、便捷化以及擬人化，是今后智能控制儀表系統(tǒng)的必然發(fā)展趨勢，充分迎合可農(nóng)業(yè)自動化生產(chǎn)與管理的發(fā)展要求，可以預見智能儀表系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)領域必將得到良好的應用，從土地中釋放更多勞動力，提高的資源的利用效率與生產(chǎn)效率。農(nóng)業(yè)自動化是當前現(xiàn)代化發(fā)展水平的重要性標志，因此我國農(nóng)業(yè)行業(yè)中，智能儀表系統(tǒng)的有效應用成為了其走向現(xiàn)代化發(fā)展的重要體現(xiàn)，智能儀表系統(tǒng)對于各個測量環(huán)節(jié)工作的操作，都是通過微控制器的自動化操作完成，大大增強了農(nóng)業(yè)自動化水平。

2.3 數(shù)據(jù)處理功能

由于大部分的智能儀表系統(tǒng)主要依靠單片機與微控制器進行自動化控制，能夠?qū)Τ霈F(xiàn)的簡單問題進行自我調(diào)整、處理，而若是出現(xiàn)硬件系統(tǒng)無法處理的問題，此時則可通過隨軟件邏輯的應用來對這些問題進行處理。比如，數(shù)字萬用表通常只能用于對電流、電壓的測量，而無法實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的處理，而基于智能儀表系統(tǒng)功能，在其內(nèi)運行的數(shù)字萬能表不但能夠?qū)崿F(xiàn)對電壓、電流的測量，而且可以進行統(tǒng)計、平均值計算等測量的數(shù)據(jù)處理。通過自動生成測量數(shù)據(jù)及其計算數(shù)據(jù)，確保了測量的較高準確性。

2.4 可操控能力

一般來說，智能儀表的通信接口是市場上流行的、規(guī)范化的，能夠順利地與PC機以及其他設備進行連接，為確保測量系統(tǒng)完整性，提升智能儀表系統(tǒng)功能提供有效條件，增強了智能儀表系統(tǒng)的可操控性，更好地完成農(nóng)業(yè)自動化的控制管理工作。

2.5 人機對話功能

智能儀表系統(tǒng)的人機對話功能極大地方便可工作人員對農(nóng)業(yè)自動化的管理。通過交互界面，經(jīng)過對輸入數(shù)據(jù)的處理進行顯示，供工作人員操作決策使用，信息查找、顯示準確、快速。人機交互界面可以采取鍵盤操縱或者觸屏操作，較之傳統(tǒng)的管理模式顯然更加的便捷、直觀，工作人員輸入指令，系統(tǒng)自動開始識別、執(zhí)行，快速反饋處理結(jié)果并顯示在交互界面上，使工作人員可以快速地掌握想要的信息，提高自動化管理的靈活性與效率。

3 農(nóng)業(yè)電氣自動化中智能控制儀表系統(tǒng)應用

對于智能控制儀表系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)自動化中的應用，我國應基于對其應用目標與發(fā)展方面，制定一套完善的、可執(zhí)行性較強的應用方案，以保障智能控制儀表系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)領域的應用效率?，F(xiàn)階段，我國也正致力于新技術(shù)、新產(chǎn)品的研究、開發(fā)使智能控制儀表系統(tǒng)功能更加完善、強大。其中較具代表性的為TFW-VIII智能化監(jiān)測儀表設備的投入使用，大大提升了智能控制儀表系統(tǒng)性能，為我國農(nóng)業(yè)自動化發(fā)展提供更加可靠、詳實的數(shù)據(jù)信息，尤其是在度土壤的分析方面，其功能得到了較大程度的完善，能夠?qū)ν寥乐械幕瘜W成分與PH值進行準確監(jiān)測。為了是智能控制儀表系統(tǒng)的應用性能得帶進一步有效提升，強化其在農(nóng)業(yè)電氣自動化中的應用價值，還應充分做好以下工作：

3.1 對智能儀表智能化系統(tǒng)進行有效完善

在對智能控制儀表系統(tǒng)的應用過程中，應注意采用科學、合理的方法對其進行優(yōu)化，以增強系統(tǒng)的性能與自我判斷、反饋能力。在農(nóng)業(yè)自動化管理過程中也應選擇合適的智能控制儀表系統(tǒng)，確保能夠在進行不同數(shù)據(jù)有效處理的同時不會出現(xiàn)較高的測量失誤。在進行系統(tǒng)優(yōu)化過程中應尤其注意提高應用性能與降低能耗為注意標準，如對相同電壓下在確保智能控制儀表系統(tǒng)正常運行情況下，降低電能消耗，延長系統(tǒng)的應用性。為此，我們可以從下面幾個方面著手：

第一，從智能控制儀表系統(tǒng)功耗與供電電壓間關(guān)系考慮研究來看，它們二者構(gòu)成正比例關(guān)系，即當供電電壓升高時智能控制儀表系統(tǒng)功耗同樣會增加。所以在這種情況下，為促使智能控制儀表系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)電氣自動化中更好的應用效果我們在其單片微機系統(tǒng)供電上應采取低電壓，如此一來不但有助于降低系統(tǒng)功耗，并且對于提升電池供電有效性以及延長其使用壽命也都大有幫助；第二，從實際情況來看，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用電中當處于峰頂時價格較高，而低谷是則相應下調(diào)，所以為了降低成本我們在農(nóng)業(yè)電氣自動化中應用智能控制儀表系統(tǒng)上應當采取分區(qū)分時供電方式，從而讓其盡可能在低谷時用電；第三，在智能儀表控制系統(tǒng)設計中我們可以考慮選擇CMOS集成電路，這并不僅僅是因為其功耗較低，同時還具有較強的抗干擾性能，該特點有助于保證智能控制儀表系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)電氣自動化中應用實現(xiàn)良好的穩(wěn)定性。此外，智能儀表控制系統(tǒng)設計中選擇CMOS集成電路時可以憑借著后者較大的工作溫度限值而讓系統(tǒng)有更廣的應用范圍。最后，智能儀表控制系統(tǒng)設計中采用CMOS集成電路時務必要確保輸入端不能出現(xiàn)懸空情況。這是因為一旦出現(xiàn)CMOS輸入端懸空的話容易導致輸入電平波動，并引發(fā)電路不穩(wěn)情況產(chǎn)生，最終導致農(nóng)業(yè)電氣自動化中智能儀器控制系統(tǒng)功耗上升以及工作穩(wěn)定性下降；第四，為了降低農(nóng)業(yè)電氣自動化中智能儀表控制系統(tǒng)能耗，我們還可以針對其單片機采取掉電模式，這樣一來除了改模式下機器處于工作狀態(tài)以外，系統(tǒng)別的設備則會于休眠，如此一來也有助于實現(xiàn)節(jié)能。

3.2 對影響智能儀表系統(tǒng)的不同干擾因素進行有效控制

基于對智能儀表系統(tǒng)的深入研究得出，智能控制儀表系統(tǒng)在運行過程中會受到不同干擾因素影響，具體來說主要有兩個方面：一是智能儀表控制系統(tǒng)內(nèi)外共模與差模干擾，這統(tǒng)稱為電氣干擾；二是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計、采用的元器件、安裝質(zhì)量以及設備處于何種環(huán)境條件等。這兩方面干擾因素不僅會造成農(nóng)業(yè)電氣自動化中智能儀表控制系統(tǒng)運行可靠性以及安全性大大降低，并且還會導致系統(tǒng)反饋的數(shù)據(jù)信息無效。為了避免或盡可能的降低干擾，工作人員必須做到對影響智能儀表系統(tǒng)正常運行的不同干擾因素進行有效地控制，對于智能控制儀表的選擇方面除了要確保能夠滿足實際要求之外，還應要求智能控制儀表系統(tǒng)在受到外界不同因素影響時，系統(tǒng)可以進行自動安全防護與調(diào)整。若是由于系統(tǒng)受到外界因素的干擾而導致測量數(shù)據(jù)偏差，應基于對故障原因的準確分析，通過對誤差的計算對數(shù)據(jù)進行自動調(diào)整，保障智能控制儀表系統(tǒng)的運行質(zhì)量。除此之外，為了更有效地降低智能儀表控制系統(tǒng)所受到的干擾，我們還需要給系統(tǒng)中包括供電、通道等部分設計一定的抗干擾措施，同時對外部噪聲源、電路板進行控制，如此一來將有助于確保智能儀表控制系統(tǒng)實現(xiàn)較高的工作穩(wěn)定性，從而促使其在農(nóng)業(yè)電氣自動化中有效地應用。

4 結(jié)束語

綜上可知，智能控制儀表系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)電氣自動化中的有效應用，迎合了農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的需求，同時日益進步的科學技術(shù)水平使得智能控制儀表系統(tǒng)性能也在不斷提升，儀表的可靠、穩(wěn)定性能也在不斷增強，實現(xiàn)了多功能、高精度的檢測效果。然而，值得注意的是，隨著農(nóng)業(yè)自動化發(fā)展要求越來越高，智能控制儀表系統(tǒng)的應用性能也應同步提升，為此則需要對智能儀表進行創(chuàng)新、改造，以提升儀表的應用質(zhì)量與穩(wěn)定性能，更好地促進我國農(nóng)業(yè)的自動化發(fā)展。有鑒于此，上文在充分結(jié)合筆者對相關(guān)文獻研究以及自己多年工作實踐經(jīng)驗情況下，就農(nóng)業(yè)電氣自動化中智能儀表控制系統(tǒng)的應用提出了幾點看法，以供廣大同行參考。

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作者簡介：趙彥鴻（1971-），男，廣西橫縣人，學士，高級講師，研究方向：農(nóng)業(yè)機電應用。