農(nóng)業(yè)機(jī)械中機(jī)電一體化技術(shù)運(yùn)用

耿維尚

摘 要：機(jī)電一體化技術(shù)近年來在農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域得到了廣泛的運(yùn)用，農(nóng)機(jī)產(chǎn)業(yè)也借助機(jī)電一體化技術(shù)實現(xiàn)了產(chǎn)品性能的全面提升，且農(nóng)業(yè)機(jī)械的機(jī)電一體化技術(shù)也逐漸由單純的機(jī)電一體化向著光機(jī)電液一體化技術(shù)發(fā)展，產(chǎn)品的功能集成性與結(jié)構(gòu)簡化特征也逐步顯現(xiàn)，農(nóng)機(jī)產(chǎn)品不僅實現(xiàn)了成本、功能、操作性能方面的優(yōu)化，還將向著環(huán)保、低功耗成本、高收益轉(zhuǎn)變。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)機(jī)械;機(jī)電一體化;價值;運(yùn)用

機(jī)電一體化技術(shù)與農(nóng)業(yè)機(jī)械的有機(jī)融合對于提升農(nóng)業(yè)機(jī)械的自動化程度具有積極作用，隨著機(jī)電一體化技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械上的運(yùn)用，農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的品質(zhì)得到了顯著的提升。重點分析了農(nóng)機(jī)中機(jī)電一體化關(guān)鍵技術(shù)特點，總結(jié)了機(jī)電一體化技術(shù)對農(nóng)機(jī)技術(shù)發(fā)展的積極促進(jìn)作用。

1 機(jī)電一體化技術(shù)特點

機(jī)電一體化技術(shù)是20世紀(jì)后期興起的一項多學(xué)科融合的技術(shù)體系，其重點在于將傳統(tǒng)的機(jī)械學(xué)科和電子學(xué)科相融合，并充分結(jié)合液壓、氣動、微電子、信息、計算機(jī)、信息傳遞等技術(shù)，多學(xué)科的融合體現(xiàn)出了顯著的技術(shù)優(yōu)勢，對于適應(yīng)現(xiàn)代化的社會需求創(chuàng)造了良好的技術(shù)條件。總體上講，機(jī)電一體化技術(shù)的運(yùn)用具備以下技術(shù)優(yōu)勢：一是有效豐富機(jī)械產(chǎn)品的功能，通過機(jī)電一體化技術(shù)的運(yùn)用，傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品實現(xiàn)了電氣技術(shù)的控制功能，通過電路設(shè)計和電氣控制元件的加入，不僅簡化了復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)，更使機(jī)械產(chǎn)品的功能得到大幅提升;二是機(jī)械工作的精確度顯著提高，機(jī)電一體化設(shè)備運(yùn)用了傳感器、數(shù)據(jù)分析和自動控制技術(shù)，對于機(jī)械動作的執(zhí)行能實現(xiàn)檢測狀態(tài)下的補(bǔ)償與校正，有效降低機(jī)械誤差造成的影響;三是機(jī)械產(chǎn)品工作的可靠性大幅提高，電子控制系統(tǒng)替代了傳統(tǒng)的機(jī)械控制結(jié)構(gòu)，使機(jī)械結(jié)構(gòu)得到了簡化，機(jī)械零件產(chǎn)生故障的概率隨之降低，同時利用電子控制技術(shù)實現(xiàn)的自動診斷、故障檢測、故障預(yù)警、自我保護(hù)等功能有效避免了嚴(yán)重機(jī)械故障的發(fā)生，機(jī)械工作過程的安全性也顯著提高;四是機(jī)械操作變得更加簡便，運(yùn)用機(jī)電一體化技術(shù)后，機(jī)械產(chǎn)品的很多操作通過預(yù)設(shè)程序來完成，操作人員可以通過人機(jī)交互界面和簡單的操作來實現(xiàn)對機(jī)械產(chǎn)品的控制與調(diào)整，與傳統(tǒng)的人工作業(yè)相比較，操作的便捷度得到了顯著提升。

2農(nóng)業(yè)機(jī)械中機(jī)電一體化技術(shù)運(yùn)用價值

機(jī)電一體化技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域的運(yùn)用，對農(nóng)機(jī)化生產(chǎn)的實施具有積極的促進(jìn)作用。一方面，農(nóng)業(yè)機(jī)械的生產(chǎn)效率得到了顯著提高，機(jī)電一體化技術(shù)有效提升了農(nóng)業(yè)機(jī)械各個部件之間的配合與反應(yīng)速度，并減少人工操作的步驟，且農(nóng)業(yè)機(jī)械執(zhí)行的工作任務(wù)更加精細(xì)標(biāo)準(zhǔn)，農(nóng)業(yè)機(jī)械作業(yè)過程具有了更加明顯的節(jié)能減排和低碳環(huán)保的特點;另一方面，農(nóng)業(yè)機(jī)械作業(yè)過程中的故障發(fā)生率顯著降低，很多機(jī)械異常狀態(tài)在故障特征出現(xiàn)的第一時間就會被監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)，并得到及時的處理，對于可能造成的重大故障，機(jī)具還會自主進(jìn)行干預(yù)，中斷危險位置的動力，使機(jī)具安全性得到加強(qiáng)，駕駛?cè)藛T的人身安全也得到進(jìn)一步保證。此外，利用電子控制技術(shù)，農(nóng)機(jī)使用的便捷性提升，對駕駛員的操作技能相應(yīng)降低，農(nóng)機(jī)作業(yè)中的合理性得到提升，駕駛農(nóng)機(jī)的失誤明顯減少，利用功能齊備的人機(jī)交互協(xié)同，農(nóng)業(yè)機(jī)械的管理與維護(hù)保養(yǎng)工作實施也變得更加規(guī)范。

機(jī)電一體化技術(shù)融合了微電子控制技術(shù)以及計算機(jī)信息處理技術(shù)，實現(xiàn)了智能化零件逐步替代傳統(tǒng)機(jī)械的設(shè)備零件，優(yōu)化了機(jī)械設(shè)備系統(tǒng)，拓寬了農(nóng)業(yè)機(jī)械的使用途徑，助力農(nóng)業(yè)機(jī)械向智能化方向發(fā)展。例如，農(nóng)業(yè)機(jī)械可以實現(xiàn)設(shè)備自我故障檢測，故障自修復(fù)以及遠(yuǎn)程動態(tài)監(jiān)控等。機(jī)電一體化技術(shù)具備自主診斷、自主監(jiān)控和報警等功能，這些技術(shù)在運(yùn)用在農(nóng)業(yè)機(jī)械上，在一定程度上減小了人身安全風(fēng)險，機(jī)械維護(hù)更加方便，降低了人力資源的浪費(fèi)。同時農(nóng)業(yè)機(jī)械的結(jié)構(gòu)符合人體工學(xué)設(shè)計，人員機(jī)械可操作性更強(qiáng)。

3農(nóng)業(yè)機(jī)械中機(jī)電一體化技術(shù)運(yùn)用

機(jī)電一體化技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械上的運(yùn)用組成是多方面的，通過中央處理器來分析各個功能模塊的信息數(shù)據(jù)，并進(jìn)行不同方式的決策，控制相關(guān)機(jī)械功能的執(zhí)行。

3.1 傳感器監(jiān)測技術(shù)的運(yùn)用

傳感器是機(jī)電一體化技術(shù)常用的檢測元件，通過傳感器的運(yùn)用能夠有效獲得農(nóng)業(yè)機(jī)械和周邊環(huán)境的信息，從現(xiàn)階段的農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品來看，其逐漸向著復(fù)雜化和大型化發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品中運(yùn)用較多的機(jī)械結(jié)構(gòu)、液壓裝置和電控組件，這些部位的工作狀態(tài)和相關(guān)的參數(shù)監(jiān)測需要不同功能的傳感器來實施，從而保證農(nóng)業(yè)機(jī)械工作的各項狀態(tài)能夠被實時獲取，并供控制系統(tǒng)進(jìn)行分析。農(nóng)機(jī)產(chǎn)品中常用的傳感器包括溫度傳感器、速度傳感器、計量傳感器、重力傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、扭力傳感器等，傳感器技術(shù)的運(yùn)用使駕駛員對農(nóng)機(jī)內(nèi)部工作狀態(tài)和外部環(huán)境狀態(tài)有了更直觀的了解，便于及時調(diào)整機(jī)具的作業(yè)方案，或通過機(jī)電自動控制來預(yù)防故障問題的發(fā)生，顯著提高農(nóng)機(jī)作業(yè)的可靠性。

3.2 自動控制技術(shù)的運(yùn)用

自動控制技術(shù)是通過可控制元件實現(xiàn)對農(nóng)機(jī)重要結(jié)構(gòu)位置和運(yùn)轉(zhuǎn)部件的控制?？赏ㄟ^控制界面實現(xiàn)對噴藥泵轉(zhuǎn)速的控制，從而實現(xiàn)生產(chǎn)過程中噴藥量的調(diào)整;通過控制液壓閥的開關(guān)，實現(xiàn)農(nóng)機(jī)不同位置結(jié)構(gòu)的自動升降和調(diào)整，有效減少了人工調(diào)整和操作的負(fù)擔(dān)。在自動控制技術(shù)中，農(nóng)業(yè)機(jī)械借助電控元件能夠?qū)r(nóng)機(jī)的液壓系統(tǒng)實現(xiàn)精確控制，這也是在農(nóng)機(jī)自動控制中使用最廣泛的技術(shù)形式，通過電子技術(shù)控制液壓系統(tǒng)相對于傳統(tǒng)的手柄控制來說，液壓系統(tǒng)工作的精細(xì)度顯著提升，液壓系統(tǒng)所能實現(xiàn)的功能也得到了擴(kuò)展，并減少了人為操作產(chǎn)生的失誤問題。

3.3 智能導(dǎo)航技術(shù)的運(yùn)用

智能導(dǎo)航技術(shù)的實現(xiàn)離不開機(jī)電一體化技術(shù)的支持，通過在農(nóng)業(yè)機(jī)械中布置GPS終端，能夠?qū)⑥r(nóng)業(yè)機(jī)械的作業(yè)位置實時顯現(xiàn)，并通過衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)指導(dǎo)農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)行作業(yè)?，F(xiàn)階段，智能導(dǎo)航技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械上的功能運(yùn)用主要包括兩方面的內(nèi)容，一是利用導(dǎo)航監(jiān)測和指導(dǎo)農(nóng)機(jī)駕駛員的駕駛路線與駕駛方式，例如在機(jī)械化耕整地作業(yè)中，導(dǎo)航技術(shù)可以及時發(fā)現(xiàn)農(nóng)機(jī)行駛偏離路線或行駛速度異常等問題，使駕駛員及時調(diào)整行駛方案，避免耕整地質(zhì)量不佳或漏耕現(xiàn)象的出現(xiàn);二是利用導(dǎo)航指導(dǎo)智能農(nóng)機(jī)實現(xiàn)自動化行駛和作業(yè)，導(dǎo)航為自動行駛提供精確的坐標(biāo)和位置信息，為農(nóng)業(yè)機(jī)械的無人作業(yè)提供技術(shù)支持。

3.4 計算機(jī)視覺技術(shù)的運(yùn)用

計算機(jī)視覺技術(shù)也是現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中運(yùn)用的一項重要技術(shù)，其主要功能包括獲取田間圖像信息、輔助導(dǎo)航和作業(yè)狀態(tài)檢測等。視覺技術(shù)的信息獲取元件是高清攝像頭，獲取的圖像會根據(jù)計算機(jī)預(yù)設(shè)的算法和圖像提取技術(shù)進(jìn)行信息提取與圖像簡化，從而以視覺信息中分離出有效的信息，來指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實施。視覺識別技術(shù)重點針對農(nóng)作物的生長狀態(tài)、病蟲害情況、產(chǎn)量預(yù)測等工作展開，也可對農(nóng)機(jī)智能導(dǎo)航進(jìn)行輔助，使作業(yè)的精確度得到顯著提升。

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