电子信息技术在农业自动化控制系统中的应用研究
贾涛
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贾涛,. 电子信息技术在农业自动化控制系统中的应用研究[J]. 农业学报,2024.9. DOI:10.12721/ccn.2024.157086.
摘要:
随着电子信息技术不断发展和完善,能够预想在不久的将来会实现“自动化耕作”与“无人化耕种”。由此可见,电子信息技术在农业发展中的重要作用。欧美等先进国家很久以前就已经将电子资讯科技运用于农业生产,例如将影像监视系统与农机装置作业系统以网路方式加以集成,然后经由资讯科技将其汇集于一台单独的控制终端;通过控制终端平台,对农机信息进行加工,采集信息,判断和选择最好的农机加工方式,从而达到实现农机智能化的目标。
关键词: 电子信息技术;农业自动化;控制系统;应用
DOI:10.12721/ccn.2024.157086
基金资助:

前言:在物联网、大数据、人工智能等新兴科技的迅猛发展下,农机设备迎来了重大变革与创新的契机。将电子资讯科技运用于农业自动控制系统,可以提高农业生产效率,提高资源利用率,也可以通过智能、自动等手段来破解农机使用过程中遇到的实际问题。‌

1、电子信息在现代农业中应用的重要性

(1)实现了全过程的自动、智能。现代农机设备是现代农机装备的重要组成部分。比如,农机设备通过传感器、控制器及计算机等设备,实现对土壤水分、温度、光照等环境要素的自动监控与控制,实现对播种、浇水、施肥、除草等作业的自动控制,从而提升了农田的生产力与经营水平。(2) 资料的收集与处理。利用计算机进行农业生产过程中的各种资料收集与处理,是农业生产过程中的重要环节。利用传感器、卫星遥感、 GIS等先进手段,对农田土壤质量、气象、作物长势等进行监测与分析,为农户做出合理的生产经营决策和高产预报提供依据。(3)精细农业。运用现代科技手段,可以使精细农业得以落实。通过 GPS、 GIS等技术手段,农户能够准确掌握耕地的界线与特征,实现对耕地的准确定位与施肥,减少资源的浪费与对生态环境的破坏。三是提高农业生产效益。(4)远距离监控。利用计算机信息技术可以对农机设备及其生产工艺进行远程监控。利用网络与手机通讯,农户能够在任何时间、任何地点对农业机械设备、灌溉系统、温室环境等进行监控与监控,从而提升农业的生产力与工作品质,降低工人的劳动强度。(5) 农业产品的品质与安全性。采用现代科技手段,对农业生产过程中的食品品质与安全进行了监控。利用可追溯系统、传感器及无线通讯等手段,对农产品的生产、加工、运输等环节进行跟踪与纪录,保证农产品的品质与安全,提升顾客对农产品的信赖与满意程度。

2、电子信息技术在农业装备中存在的问题

中国目前最突出的问题是:从政府到农民,农民对农机的认识还不够深入,很多农民的思维还停留在落后的观念上。由于见识有限,他们也没办法得到现代化的技术,只能用最原始的农耕方式。究其原因,一是对农机装备的电子、信息科技关注不够;与欧、美等发达国家比较,国内农业机械装备水平仍有很大的差异,不少地区仍沿用着传统农业机械,对农业机械装备的现代化意识还不强;同时,在农业机械装备的数字化转型方面,也未制定与之相适应的措施。此外,科研投入方面也面临资金短缺的问题。虽然目前的电子科技发展十分迅速,但在我国的农业生产中,仍然停留在手工和半机械化的状态,这与政府投入不足有关。中小企业融资难已成为限制中小企业发展的一大障碍。

3、电子信息在现代农业自动化系统中的应用

3.1智能化

在这一进程中,‌农机达到了无人化、‌设备自动化、以及管理智能化,‌能够对常规农机使用中存在的许多问题进行高效的处理。‌(一)采用电子通讯协议建立标准界面,(二)改进了自动控制,(二)采用 GPS和地理信息系统(GIS)技术,(三)为一组农业机械提供了最优的工作配置,(六)方便了机群的运行速率与定位,实现了中心控制系统的智能管理。另外,‌电子资讯科技建立起来的电子装备工程管理模型,将无线通讯技术与电脑管理体系进行了整合,‌让农场机器进行了动态化、模块化的设定,‌涵盖了多个生产阶段的管理,‌因此可以将农机的功能整合起来,‌可以提升农产品的品质与效率。‌

3.2电子信息技术通过自控技术与农业生产的系统化深度融合

‌通过对作物状况的监测,进行特定的作业,与高级的科学方法相融合,让科技和农产品的生产相融合,为农产品的生产提供了最直接、最高效的技术支撑。‌这涉及到将计算机网络技术、‌传感器技术、‌接口技术等整合起来,使农业生产的自动化,‌使之能够精确地进行数据信息的解析,‌能够对农业天气进行实时观察,‌为农产品的经营管理提供了数据的理论支撑。‌

3.3农业水利灌溉

水利灌溉工程必须跟上时代的步伐,将电子信息技术应用到对水利灌溉设备进行实时的检查,确保以后的农业设备还能继续使用,即要高效地利用电子信息来维护水利灌溉设备。所以,工作人员必须充分运用电子信息科技,改进目前的农村水利和灌溉状况,逐步实现水利灌溉的机械化,让农户的手从手中解放出来。另外,利用计算机信息科技,还能针对不同的实际条件,对其进行适当的调整和完善。在农业灌溉系统中,可以设置一套气象观察系统,使其能够随着气候的改变,适时地对作物做出相应的调节。例如,如果天气监测机构发现有雷暴天气,工人们就可以事先搭好帐篷,防止雷电把庄稼刮走。如果天气监测仪器显示温度在30度以上,工人们要按照作物的特点,适时地为他们“避暑”,避免庄稼在炎热中脱水而死亡。还可以采用电子信息技术对土壤的湿度、酸碱度等情况进行监测,便于工作人员选择适宜的土壤用于下次的种植,同时也有利于工作人员对土壤进行改良,达到绿色可持续发展的目的。

3.4观察虫害

在农业生产中,喷农药不仅费时费力,而且耗时耗力;另外,有些时候农药的效果也无法彻底杜绝虫害,因此花钱买农药也是一种浪费,不值得。这也就是说,大部分时候喷农药都无法防止有害生物的产生,而且在喷完农药以后,残余农药仍然会对农作物产生不良的影响;从而使粮食变得更不卫生,或达不到标准。这就要求我们在进行现代农产品加工时,要有意识地将数字化与信息化相结合。采用电子手段,在温室建立一种自动监控昆虫状况的设备。该工程应用了现代光学,电子,数字控制;利用电脑“猜测”农作物的真实状态,用无线通讯、互联网等科技手段,来判定庄稼是否“生病了”或“缺水了”,起到“机器保姆”的作用。通过拍照,实时环境信息采集,数据采集等,帮助农民更好的控制病虫害,促进农作物的健康成长,给人民群众带来健康绿色的蔬菜和水果。

3.5农产品采收与分拣技术

采用传感与影像辨识相结合的方法,可对作物进行分类与收获。农机上装有各种传感器,能对作物进行检测与观察,从而获得作物的重量、大小、成熟度等信息。将该方法与影像辨识相结合,可有效辨识农作物之形状及色泽等特征,进而达到收获作业之自动化。从而改进了收获的效率与稳定性,降低了劳动及材料的浪费。本文介绍了一种新型的基于机器人手臂的自动化分类与包装方法。利用该传感器可以实现对外观、重量和形状等品质指标的测量。按规定的标准对产品进行分类,或按不同的规格分类。采用机器人手臂等设备,实现了农产品的自动打包、堆垛,从而改善了产品的安全性和外观品质。这种方法能改进产品的精度和稳定性,降低人工费用,降低包装误差。采用机械化收获、分类、打包等方法,可以极大地改善农业生产过程中的作业效率与品质。自动采摘工艺能够降低工人的劳动费用,降低工人的强度,增加生产效率。而采用自动分类、打包工艺,则能降低人工错误与损失,改善成品的外观与质量。同时,本项目的研究成果将有助于降低粮食浪费,促进可追溯农业生产过程中的可追踪问题。

结论:在因特网的飞速发展下,在农机生产过程中引入了更多的电子、信息科技。政府有关部门要加强对农村信息科技的支持,加大投资,改善农民对农业科技的使用,建立农村信息化的网络平台;为促进乡村经济的可持续发展打下良好的理论和实践基础。

参考文献

[1]何鸿鹏.农业电子信息技术应用现状[J].农机使用与维修,2022(12):127-129.

[2]朱文娟,冯姝雯,王云锦. 电子信息化技术在工业电气自动化中的应用[J].信息系统工程, 2020(04):122-123.

[3]周宏伟,吕随文,卓春楠,卢旭.(2020).基于电子信息技术的农业装备自动化控制系统研究.农机装备工程学报,41(4),154-160.

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