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自动化在农业中的应用引言概述：自动化技术的发展为农业带来了革命性的变化。
通过自动化，农业生产过程中的劳动力成本得以降低，生产效率得到提高，同时还能减少对环境的影响。
本文将探讨自动化在农业中的应用，从种植、养殖、收获、加工和监测等五个方面进行详细阐述。
一、自动化在种植中的应用1.1 无人机技术的应用：无人机可以搭载高分辨率的摄像头，通过航拍图像分析，可以实时监测农田的植被生长情况、病虫害情况等，帮助农民及时采取措施。
1.2 智能灌溉系统的应用：通过传感器和自动控制系统，智能灌溉系统可以根据土壤湿度、气象条件等数据，自动调整灌溉水量和时间，实现精准灌溉，节约水资源。
1.3 智能施肥系统的应用：智能施肥系统可以根据土壤养分情况和作物需求，自动调整施肥量和施肥时间，确保作物获得适量的养分，提高产量和品质。
二、自动化在养殖中的应用2.1 温度和湿度自动控制系统的应用：通过传感器和自动控制系统，可以实时监测养殖环境的温度和湿度，自动调整通风、加热、降温等设备，为动物提供舒适的生活环境。
2.2 自动喂食系统的应用：自动喂食系统可以根据动物的需求和饲料的种类，自动控制喂食量和喂食时间，减少浪费，提高饲料利用率。
2.3 智能监测系统的应用：通过视频监控和传感器，可以实时监测动物的行为和健康状况，及时发现异常情况，预防疾病的发生。
三、自动化在收获中的应用3.1 自动化收割机的应用：自动化收割机可以根据作物的生长情况和成熟度，自动调整收割高度和速度，实现高效快速的收割作业。
3.2 自动化分拣系统的应用：通过图像识别和机械臂技术，自动化分拣系统可以根据作物的品质和大小，自动将作物分拣为不同等级，提高产品的质量和市场竞争力。
3.3 自动化包装系统的应用：自动化包装系统可以根据产品的规格和包装要求，自动完成包装过程，提高包装效率和产品的外观质量。
四、自动化在加工中的应用4.1 自动化清洗和消毒系统的应用：自动化清洗和消毒系统可以根据加工设备的不同要求，自动完成清洗和消毒过程，减少人工操作，提高卫生安全性。
农业电气化与自动化一、引言农业电气化与自动化是指利用电气技术和自动化设备，对农业生产过程中的各个环节进行智能化、自动化改造，以提高农业生产效率、降低生产成本、改善农产品质量和实现可持续农业发展。
本文将从农业电气化与自动化的概念、发展背景、应用领域、优势和挑战等方面进行详细介绍。
二、农业电气化与自动化的概念农业电气化与自动化是将电气技术和自动化技术应用于农业生产中的一种现代化农业生产方式。
它通过电气设备和自动化控制系统，实现对农业生产过程中的种植、养殖、灌溉、施肥、病虫害防治等环节的智能化、自动化管理和控制，提高农业生产效率和质量。
三、农业电气化与自动化的发展背景1. 农业生产需求：随着人口的增长和城市化进程的加快，对农产品的需求不断增加，农业生产面临着提高产量、降低成本、保障食品安全等挑战。
2. 科技进步：电气技术和自动化技术的快速发展，为农业生产提供了先进的工具和手段，为农业电气化与自动化的推广应用创造了条件。
3. 政策支持：各国政府纷纷出台支持农业现代化的政策措施，推动农业电气化与自动化的发展。
四、农业电气化与自动化的应用领域1. 农田灌溉：利用电气设备和自动化控制系统，实现对农田灌溉的精确控制，提高水资源利用效率，减少水的浪费。
2. 温室种植：通过自动化控制系统，对温室内的温度、湿度、光照等环境进行实时监测和调控，提供适宜的生长环境，提高温室作物的产量和质量。
3. 养殖业：利用自动化设备和传感器，实现对养殖环境的监测和控制，提高养殖效益，减少疾病发生率。
4. 农产品加工：利用电气设备和自动化技术，对农产品的加工过程进行智能化、自动化控制，提高加工效率和产品质量。
5. 农业机械化：将电气技术和自动化技术应用于农业机械设备，提高农业机械的自动化程度，减轻劳动强度，提高作业效率。
五、农业电气化与自动化的优势1. 提高生产效率：通过自动化设备和控制系统，实现对农业生产过程的精确控制和管理，提高生产效率，降低生产成本。
自动化技术在农业中的应用农业一直是人类社会发展的重要产业。
随着科技的不断进步，自动化技术逐渐应用于农业生产中，为农业生产带来了广阔的前景。
本文将从农业自动化技术的概念、应用领域、优势以及前景等方面来探讨自动化技术在农业中的应用。
一、农业自动化技术的概念农业自动化技术是指应用现代科技手段，将机械、电子、计算机等技术与农业生产相结合，实现农业生产过程的自动化，提高农业生产效率，降低生产成本。
二、农业自动化技术的应用领域（1）播种种植：利用自动化播种机械，可实现精确播种、定量播种，提高作物的整齐度和种植质量，降低人工种植的劳动强度。
（2）植物生长管理：利用自动化灌溉系统、温室控制系统等，可以精确控制植物生长所需的水分、温度、光照等环境因素，提高作物的生长速度和品质。
（3）农作物收获：利用自动化收割机械，可以实现农作物的自动化收割，提高收割效率，减少人工损失和浪费。
（4）畜禽养殖：利用自动化喂养系统、智能化监控系统等，可以精确控制畜禽的饲料投放和环境温度，提高养殖效率，减少养殖成本。
（5）农产品贮藏与加工：利用自动化贮藏设备和加工设备，可以对农产品进行快速、高效、精确的贮藏和加工，提高农产品的保鲜期和附加值。
（6）农业物流与配送：利用自动化物流设备和配送系统，可以实现农产品的自动化集中管理、分拣和配送，提高物流效率，降低物流成本。
三、农业自动化技术的优势（1）提高生产效率：自动化设备可以实现快速、高效地完成繁重的农业生产工作，提高生产效率，缩短生产周期。
（2）降低劳动强度：自动化设备可以减少人工的参与程度，降低劳动强度，改善农民的劳动条件。
（3）保证产品质量：自动化技术可以精确控制生产环境和生产过程，确保农产品的品质和安全性。
（4）提高资源利用率：自动化技术可以实现对水、肥、能源等资源的精确监控和控制，提高资源的利用效率，减少资源的浪费。
（5）降低生产成本：自动化生产可以降低人工成本、能源成本、物料成本等，提高农业生产的经济效益。
自动化在农业中的应用引言概述：随着科技的不断发展，自动化技术在各个领域得到了广泛的应用，包括农业。
自动化在农业中的应用不仅提高了生产效率，还减少了人力成本，改善了农作物的品质。
本文将从五个方面详细介绍自动化在农业中的应用，包括农田管理、种植过程、收获与采摘、农产品加工和农业物流。
一、农田管理：1.1 灌溉系统自动化：传统农田灌溉需要人工操作，费时费力。
自动化灌溉系统可以根据土壤湿度和气象条件自动调节灌溉水量，提高水资源利用效率。
1.2 土壤监测与肥料施用：通过传感器监测土壤中的养分含量和水分状况，自动化系统可以根据监测结果自动调整肥料的施用量和时间，实现精准施肥，提高农作物产量和品质。
1.3 病虫害监测与防治：自动化系统可以通过图像识别技术监测农田中的病虫害情况，及时发现并采取相应的防治措施，减少农药的使用量，降低环境污染。
二、种植过程：2.1 播种与插秧自动化：传统的播种和插秧工作需要大量人力，效率低下。
自动化播种和插秧机械可以实现种子和幼苗的准确定植，提高种植效率。
2.2 作物生长监测：通过传感器监测作物的生长情况，自动化系统可以实时监测作物的生长速度、叶绿素含量等指标，帮助农民科学调控种植管理，提高作物产量和品质。
2.3 温室环境控制：自动化系统可以根据温室内外的温度、湿度、光照等参数，自动控制温室的通风、加温、降温等设备，为作物提供最适宜的生长环境。
三、收获与采摘：3.1 自动化收割机械：传统的收割工作需要大量人力和时间，自动化收割机械可以实现高效快速的收割，减少人力成本，提高收获效率。
3.2 摘果机器人：自动化摘果机器人可以根据果实的成熟度和大小自动识别并采摘，减少人工损伤和摘果时间，提高采摘效率。
3.3 采摘后处理：自动化系统可以对采摘后的农产品进行分拣、清洗、贮存等处理，保持产品的新鲜度和品质。
四、农产品加工：4.1 自动化分选与分级：自动化分选设备可以根据农产品的大小、颜色、形状等特征进行分选和分级，提高产品的质量和市场竞争力。
自动化在农业中的应用自动化技术在农业领域的应用已经成为农业生产和管理的重要手段。
通过自动化技术的引入，农业生产可以实现更高效、更精确和更可持续的发展。
本文将详细介绍自动化在农业中的应用，并提供相关数据和案例支撑。
一、智能化农业管理系统智能化农业管理系统是利用传感器、无线通信、云计算等技术，对农田环境进行实时监测和数据分析，以实现农业生产的精细化管理。
该系统可以监测土壤湿度、温度、光照等环境参数，通过分析数据，为农民提供科学的决策依据。
例如，根据土壤湿度监测数据，系统可以自动控制灌溉设备，实现精准灌溉，节约水资源的同时提高作物产量。
二、智能化农机设备智能化农机设备是指利用自动化技术对农业机械进行升级改造，提高农机的智能化程度和作业效率。
例如，自动化播种机可以根据作物种植要求，自动调整种子的密度和深度，提高种植的准确性和效率。
智能化收割机可以通过传感器检测作物的成熟度，自动调整收割时间和方式，提高收割效率和作物品质。
三、智能化温室控制系统智能化温室控制系统可以通过传感器监测温室内的温度、湿度、光照等参数，自动调节温室内的环境，为作物提供最适宜的生长条件。
例如，根据温度传感器的数据，系统可以自动控制温室的通风设备，调节温室内的温度和湿度，提供良好的生长环境。
智能化温室控制系统还可以通过云计算技术，将温室数据上传到云端，农民可以通过手机或电脑随时随地监控和管理温室。
四、智能化养殖系统智能化养殖系统利用传感器和自动化控制技术，对养殖环境进行监测和调控，提高养殖效率和动物福利。
例如，智能化喂食系统可以根据动物的体重和饲料需求，自动控制喂食量和喂食时间，减少饲料浪费，提高饲养效果。
智能化环境控制系统可以监测养殖场的温度、湿度、氨气等参数，自动调节通风和空气净化设备，提供良好的养殖环境。
五、智能化农产品质量检测智能化农产品质量检测技术可以利用光学、声学、电子等传感器对农产品进行快速、准确的检测和分级。
例如，智能化果蔬分拣系统可以通过图像识别技术，对果蔬进行外观、大小、颜色等特征的检测和分类，提高果蔬的市场竞争力。
农业电气化与自动化引言概述：农业电气化与自动化是指将电气技术与自动控制技术应用于农业生产中，以提高农业生产效率、降低劳动强度、改善农产品质量和增加农业产值。
本文将从四个方面详细介绍农业电气化与自动化的意义、应用、技术和前景。
一、农业电气化的意义：1.1 提高农业生产效率：农业电气化可以提供稳定的电力供应，使农业生产设备运行更加高效，从而提高农业生产效率。
1.2 降低劳动强度：农业电气化可以代替传统的人工劳动，如自动化灌溉系统、自动化收割机械等，减轻农民的体力劳动负担。
1.3 改善农产品质量：农业电气化可以实现对农产品生产过程的精确控制，如温室自动化控制系统可以调节温度、湿度等参数，提高农产品的品质。
二、农业自动化的应用：2.1 智能化灌溉系统：通过传感器感知土壤湿度、气象条件等信息，自动控制灌溉设备的开关，实现精准灌溉，节约水资源。
2.2 无人机农业：利用无人机进行农田巡查、农作物喷洒等作业，提高作业效率，减少农药的使用，保护环境。
2.3 农业机器人：农业机器人可以自动完成农田管理、种植、收割等工作，减少人力投入，提高农业生产效率。
三、农业电气化与自动化的技术：3.1 传感器技术：通过安装传感器，实时感知农田土壤湿度、气象条件等信息，为农业自动化提供数据支持。
3.2 控制系统技术：利用控制系统对农业设备进行精确控制，如自动控制温室的温度、湿度等参数。
3.3 通信技术：通过无线通信技术，实现农业设备之间的信息传递和远程控制，提高农业生产的智能化水平。
四、农业电气化与自动化的前景：4.1 提高农业生产效率：农业电气化与自动化的应用将进一步提高农业生产效率，满足日益增长的农产品需求。
4.2 降低生产成本：自动化设备的应用将减少人力投入，降低生产成本，提高农业经济效益。
4.3 实现可持续发展：农业电气化与自动化可以减少农药、化肥的使用，降低对环境的污染，实现农业的可持续发展。
综上所述，农业电气化与自动化在提高农业生产效率、降低劳动强度、改善农产品质量和增加农业产值等方面具有重要意义。
农业电气化与自动化引言概述：农业电气化与自动化是指利用电气技术和自动化设备来提高农业生产效率和质量的一种现代农业发展模式。
随着科技的不断进步，农业电气化与自动化在农业领域的应用越来越广泛。
本文将从五个方面详细阐述农业电气化与自动化的意义和应用。
一、提高农业生产效率1.1 自动化灌溉系统：利用传感器和控制器实现土壤湿度的监测和自动灌溉，提高灌溉效率，减少水资源浪费。
1.2 电动农机设备：使用电动农机设备替代传统农机，提高工作效率，减少能源消耗和环境污染。
1.3 自动化喂养系统：通过自动化喂养系统，可以精确控制饲料的投放量和喂养时间，提高饲养效率，降低饲料浪费。
二、优化农业生产环境2.1 智能温室控制系统：利用温度、湿度等传感器和自动控制技术，实现温室内环境的智能化调控，提高作物生长质量和产量。
2.2 精确施肥系统：利用传感器和自动控制技术，根据土壤养分状况和作物需求，精确控制施肥量和施肥时间，提高施肥效果，减少肥料浪费和环境污染。
2.3 智能除草系统：通过图像识别和机器学习技术，实现对杂草的自动识别和除草，减少人工劳动，提高除草效率。
三、提高农产品质量和安全3.1 自动化采摘系统：利用机器视觉和机器人技术，实现对农作物的自动采摘，避免人工采摘过程中的损伤，提高农产品的质量和安全性。
3.2 智能检测设备：利用传感器和数据分析技术，对农产品进行快速检测，确保其符合质量和安全标准。
3.3 追溯系统：通过物联网技术和区块链技术，建立农产品追溯系统，实现对农产品生产、加工、运输等环节的全程监控，保障农产品的质量和安全。
四、降低农业生产成本4.1 节能设备：采用高效节能的电气设备，减少能源消耗和生产成本。
4.2 自动化控制系统：通过自动化控制系统，减少人工操作，提高生产效率，降低人工成本。
4.3 智能化管理系统：利用物联网和大数据技术，实现对农业生产过程的智能化管理，提高资源利用效率，降低管理成本。
五、促进农业可持续发展5.1 环境友好型农业：农业电气化与自动化可以减少化肥、农药的使用，降低环境污染，促进农业可持续发展。
自动化在农业中的应用自动化技术在农业领域的应用越来越广泛，它可以提高农业生产效率，减少劳动力成本，改善农作物质量，保护环境等。
本文将详细介绍自动化在农业中的应用，并提供相关数据和案例支持。
一、自动化在农业生产中的应用1. 农业机械自动化农业机械自动化包括播种、施肥、喷药、收割等环节。
例如，自动播种机可以根据预设的种植密度和间距，自动将种子按照规定的距离和深度播放，提高了播种效率和准确性。
自动化喷药机可以根据作物生长阶段和病虫害情况，精确控制喷药剂量和喷洒范围，减少了农药的使用量和环境污染。
2. 农业无人机无人机在农业中的应用越来越广泛。
它可以通过航拍技术对农田进行全面、高效的巡视，及时发现作物病虫害、水分状况等问题。
同时，无人机还可以进行精准喷洒、植保等工作，提高农田管理的精度和效率。
据统计，无人机在农业生产中的应用可以提高作物产量约10%至20%。
3. 农业物联网物联网技术可以实现农田、农机、农产品等信息的互联互通。
通过传感器、控制器等设备，可以实时监测土壤湿度、温度、光照等环境参数，帮助农民科学管理农田。
同时，物联网技术还可以实现农机的远程监控和控制，提高农机的使用效率和安全性。
此外，物联网技术还可以实现农产品的溯源追踪，保障食品安全。
二、自动化在农业中的数据支持1. 提高生产效率自动化技术的应用可以大大提高农业生产效率。
据统计，自动化播种机器人的使用可以提高播种效率约20%，自动化喷药机器人的使用可以提高喷药效率约30%。
同时，自动化无人机的使用可以提高农田巡视效率约40%。
2. 减少劳动力成本自动化技术的应用可以减少农业劳动力的使用，降低劳动力成本。
例如，自动化收割机可以取代大量的人工收割，减少了人工成本。
据统计，自动化收割机的使用可以减少劳动力成本约30%。
3. 改善农作物质量自动化技术的应用可以提高农作物的质量。
例如，自动化喷药机可以精确控制喷药剂量和喷洒范围，减少了农药残留，提高了农产品的质量。
农业机械化及其自动化介绍1.农业机械化及其自动化的概念农业机械化是指利用机械来代替手工劳动进行农业生产的过程。
它包括了种植、收获、加工等农业生产环节的机械化。
自动化则是指在没有人为干预的情况下，机器设备能够按照预设的程序和指令自动完成工作。
农业自动化则是利用自动化技术来提高农业生产效率和质量的过程。
2.农业机械化及其自动化的重要性农业机械化及其自动化是现代农业发展的重要标志之一。
它能够大幅度提高农业生产效率，降低劳动成本，增加农产品产量和品质，从而增强农业的竞争力和可持续性。
此外，农业机械化及其自动化还能够改善农民的生产条件和生活质量，促进农村经济的发展和社会的进步。
3.农业机械化及其自动化的历史发展自20世纪初以来，农业机械化及其自动化经历了从简单的手工工具到复杂的机械设备的转变。
最初，人们开始使用简单的农具和机械来辅助农业生产，例如拖拉机、收割机等。
随着科技的不断进步，农业机械化的程度逐渐加深，出现了越来越多的自动化设备和技术，如智能灌溉系统、精准施肥机等。
如今，农业机械已经涵盖了耕种、播种、施肥、灌溉、收割等多个农业生产环节，自动化技术也广泛应用于农业生产的各个环节。
4.农业机械化及其自动化的应用领域农业机械化及其自动化在多个领域都有应用。
例如，在种植领域，有播种机、施肥机等机械设备；在养殖领域，有自动化养殖设备、饲料投喂机等；在收获领域，有收割机、打谷机等机械设备。
此外，农业机械化及其自动化还涉及到农产品加工、储藏和运输等环节，如烘干机、榨油机等设备和自动化仓库系统等。
5.农业机械化及其自动化的技术进步随着科技的不断发展，农业机械化及其自动化技术也在不断进步。
例如，精准农业技术的应用，可以实现精准施肥、灌溉和喷药等作业，提高农产品的产量和品质；智能农业机械的应用，可以实现自动化播种、收割等作业，提高农业生产效率；物联网技术的应用，可以实现农业生产全过程的监控和管理，提高农业生产的智能化水平。
自动化在农业中的应用引言概述：自动化技术的广泛应用已经渗透到各个领域，包括农业。
自动化在农业中的应用不仅提高了农作物的产量和质量，还减轻了农民的劳动负担。
本文将详细介绍自动化在农业中的四个主要应用领域。
一、自动化在农业生产中的应用1.1 无人机技术无人机技术已经广泛应用于农业生产中。
通过搭载高分辨率摄像头和传感器，无人机可以对农田进行全面监测，包括土壤湿度、植物生长状况和病虫害情况等。
这些数据可以帮助农民及时采取措施，提高农作物的生长质量和产量。
1.2 智能灌溉系统智能灌溉系统利用传感器和自动控制技术，根据土壤湿度和气象条件等参数，自动调整灌溉量和频率。
这种系统可以确保农作物得到适量的水分，避免水分浪费和土壤盐碱化等问题，提高农田的水资源利用效率。
1.3 自动化收割机械自动化收割机械的应用大大提高了农作物的收割效率和质量。
通过激光雷达和计算机视觉等技术，自动化收割机械可以精确识别和收割农作物，避免损失和浪费。
这种机械还可以自动调整收割速度和刀具高度，适应不同农作物的收割需求。
二、自动化在农产品加工中的应用2.1 自动化包装机械自动化包装机械可以根据农产品的大小、形状和重量等特征，自动完成包装过程。
这种机械可以提高包装效率，减少人力成本，同时确保包装质量和卫生安全。
2.2 智能分级系统智能分级系统利用图像处理和机器学习等技术，可以对农产品进行自动分级。
这种系统可以根据农产品的大小、形状和颜色等特征，自动将其分为不同等级，提高产品的市场竞争力和附加值。
2.3 自动化加工设备自动化加工设备可以对农产品进行自动化加工，如去皮、切割和研磨等。
这种设备可以提高加工效率，减少人工操作，同时保持产品的质量和口感。
三、自动化在农业物流中的应用3.1 智能仓储系统智能仓储系统利用传感器和自动控制技术，可以实现对农产品的自动化存储和管理。
这种系统可以根据产品的特性和储存需求，自动调整温湿度和通风等条件，延长产品的保鲜期和货架期。
目录1. 农业机械自动化及其分类 (2)1.1 已有农业机械及装置的部分自动化控制 (2)1.2 已有农业机械及装置的无人自动操作 (2)1.3 农业机器人 (3)2. 农业机械自动化的研究应用现状 (3)2.1 已有农业机械及装置的部分自动化控制 (3)1)拖拉机 (3)2)施肥播种机 (4)3)移栽机 (4)4)插秧机 (4)5)喷雾机 (4)6)联合收割机 (4)7)挖掘收获机 (5)8)干燥机 (5)2.2 已有农业机械及装置的无人自动操作 (5)1)田间作业机械 (5)2)固定式机械 (5)2.3 农业机器人 (6)3 农业机械自动化的必要性 (7)3.1 解决农村劳力不足问题 (7)3.2社会进步的需求 (7)4 农业机械自动化的阶段式推进 (8)4.1自动化模式的选择 (8)4.2农用传感器及控制系统的开发 (8)4认识的转换 (9)5 结论 (9)参考文献 (9)农业机械自动化中文摘要农业是一种复合产业,它不仅包括作物的生产,而且包括农产品的加工、储藏和运输,等等。
农业机械自动化就是农业机械或装置的操作过程或工作状态不依靠人的感官和手工而自动实现。
现今世界各国正大力开展农业机械自动化的研究,许多成果已经达到实用化的阶段。
1. 农业机械自动化及其分类农业机械自动化就是农业机械或装置的操作过程或工作状态不依靠人的感官和手工而自动实现。
最早的农业机械自动化装置是1936年Ferguson发明的牵引控制装置[1,2],该装置通过油压升降作用改变耕深,从而把牵引力维持在一定范围内,目前已经广泛地应用于大中型拖拉机上。
农业机械的自动控制装置大部分是单一输入、单一输出式的,如拖拉机的牵引力控制,动力喷雾机的压力控制等,但随着传感器和微处理机的迅速发展,目前已经研制出多输入、多输出的自动控制装置,从而大幅度地提高了自动化水平。
目前农业机械自动化大致有以下3类。
1.1 已有农业机械及装置的部分自动化控制这种自动化方式以提高已有农业机械及装置的作业与操作性能,提高作业效率和作业精度,减轻驾驶员的负担,节约资源(肥料、种子、农药、燃料等)等为目的。
目前,已经广泛采用的自动控制装置大多数属于此类。
1.2 已有农业机械及装置的无人自动操作这种自动化方式用在操作简单且容易实现无人运转,危险性大或是长时间重复单调过程的作业上。
如用计算机程序或无线电遥控来操纵拖拉机及联合收割机,自动控制行驶,自动检测耕深、耕宽或作物行列数,自动完成作业,以及能使干燥机、自动化温室等固定装置自动完成作业的机械及装置。
1.3 农业机器人农业机器人是一种可由不同程序软件控制,以适应各种作业,能感觉并适应作物种类或环境变化,有检测(如视觉等)和演算等人工智能的新一代无人自动操作机械。
2. 农业机械自动化的研究应用现状现今世界各国正大力开展农业机械自动化的研究,许多成果已经达到实用化的阶段,下面分别介绍上述3类主要自动化形式的研究应用现状。
2.1 已有农业机械及装置的部分自动化控制这类自动化技术主要是为了提高已有农业机械及装置的作业性能和操作性能,下面简要举一些已采用或正在开发中的自动化装置实例。
1)拖拉机在农用拖拉机上已广泛使用了机械油压式三点连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油压式三点连结控制系统装置[1,2],新的系统装置采用微机或电磁操向控制阀和心阀来改善机械油压式三点连结装置,提高位调节和力调节的控制水平,这项技术在一些发达国家已被采用。
为提高旋耕机的作业精度,在拖拉机上还采用了水平及耕深自动控制系统。
水平控制系统可以消除拖拉机左右轮胎下沉不均等的影响,维持旋耕机左右水平;耕深控制系统能把旋耕机作业时的耕深维持在设定范围内,这套系统在日本已经普及。
新型的拖拉机最佳速度控制系统可以自动设定运转速度及其变速段数,当作业条件(作业种类、土壤、作物等)变化时能有效地调整机器速度,提高作业效率。
这种系统现正处于研究开发阶段。
拖拉机的自动操向控制系统,能减轻驾驶员的负担并提高作业效率,美国已有可自动操向的拖拉机出售。
拖拉机自动导向方式有,从埋于地下的电缆检测出磁界距离并导向,用机械接触方式检测已犁过的沟并导向,用铁轮下沉的机械方式或光电检测的电子方式来辨别已耕地和未耕地并导向。
最近,利用摄影图像的半自动操向控制系统也正在研究中。
2)施肥播种机根据行驶速度和检测种子(或肥料)粒数来确定播种量是否符合要求的装置,以及将马铃薯种子割成2瓣后播种的装置,等等,这些装置已实用化。
45 第2期金衡模等:农业机械自动化的现状与推进模式3)移栽机传动链甜菜苗自动移栽装置,输送带式洋葱苗的自动移栽装置以及蔬菜移栽上广泛使用的塑料穴盘自动供苗装置等。
4)插秧机机体的水平控制装置,转弯时的自动减速装置,自动供苗装置等。
5)喷雾机喷杆式喷雾机的自动化应用实例[3,4]有:根据行驶速度自动控制喷雾量,根据作物高度自动控制喷雾高度的装置;快速喷雾机的自动化应用实例[3,4]有:根据果树的大小或形状自动控制喷雾压力和喷雾量的装置。
此外,检测作物行间的杂草,自动控制喷药开关和喷药量的装置正在研究开发中[5,6]。
6)联合收割机割茬高度自动控制装置;脱粒机喂入量自动控制装置;根据谷穗的生长状态改变行驶速度,从而维持适当喂入率的自动控制装置;检测已收割行和未收割行从而操纵气流方向的自动控制装置。
7)挖掘收获机马铃薯、甜菜等挖掘收获机的自动化应用实例有,挖掘深度自动控制装置和石块、土块自动筛除装置等。
8)干燥机不受外界条件干扰,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,自动掐断燃料供给的装置。
2.2 已有农业机械及装置的无人自动操作1)田间作业机械田间作业机械的无人自动操作方法有直接导向法和利用无线遥控操向的间接导向法2种。
前者的实际用[7,8]有旋耕机、割草机、自走式联合收割机、自走式农药喷雾机等;后者的实际应用[3]有割草机、插秧机、农药喷雾直升机等。
田间作业机械可以根据土壤和作物的特性,利用触觉收集信息。
例如,利用土壤硬度的差异检测已耕或未耕部分;利用传感器检测作物的割取与未割取部分等。
利用计算机图像处理技术实现无人自动操纵的系统也正在研究中。
2)固定式机械固定式农业机械的无人自动操作实例有全自动谷物干燥机、全自动分选机、自动温室等。
全自动谷物干燥机是一种可以自动控制热风温度和风量,当谷物达到设定的含水率时,能自动停止工作的无人化机械。
其自动控制系统包括自动控制点火燃烧、自动控制速度循环、自动控制燃烧器空气量、自动控制送风量、自动测定含水率和自动掐断燃料等功能。
全自动分选机是一种能把水果、谷物或蔬菜按重量或形态等级进行分类的无人化机械。
其工作原理多样,如利用微处理机按重量分选,利用光电传感器按大小和颜色分选水果,利用照相机辨别农产品的形态.利用X射线进行农产品损伤检测,现在也有利用核磁共振(NMR,Nuclear Magnetic Resonance)进行非破坏性的农产品品质鉴别。
自动温室[12,13]利用电脑进行环境自动控制,控制项目有温度、湿度、风速、风向、日照辐射量、加温系统温度、温室通风率、二氧化碳浓度等。
这里简单提一下笔者在台湾时设计的农产品重量分选机[9],它由机械和电子2大部分组成。
电子部分主要由Z80微处理机、类比信号处理部分、输出控制部分等组成。
Z80微处理机是整个系统的心脏,主要负责传感器的信号检测,控制ADC(Analog to Digital Converter)提取样本,计算各样本的平均值,分级出料及重量显示等。
类比信号处理部分由数位类比转换器、放大器、低通滤波器组成,它利用放大器将重量传感器传送的信号放大(因当质量在0~6 kg之间的输出电压为0~50 mV,而ADC要求电压范围是0~5 V,因此必须放大),再利用低通滤波器滤波(因分选机称重是通过秤盘下的滚轮滚过负荷囊来实现的,重量不稳,电压上下飘移,中国农业大学学报2000年故需滤除振动部分),把这些信号分为6级,最后根据信号进行分选。
2.3 农业机器人目前许多发达国家正在进行农业机器人的开发研究,部分研究成果已开始在农业生产中应用。
例如,使用机械手的果蔬自动采摘机;水果采收、分选及食品加工等部门广泛采用的摄影图像处理等视觉检测装置;畜牧业中利用远距离遥控技术检测乳牛的乳头位置,并把挤奶器附着在乳头上挤奶的自动挤奶装置;还有把羊的形态图形化,使剪刀自动感知羊的皮肤并作业的剪羊毛机器人。
正如机器人在工业生产上可以降低生产成本和提高产品质量一样,在农业生产中机器人也有同样的作用。
美国正在开发研究的采橙机器人和法国的采苹果机器人,因其性能明显提高和价格大幅下降,预期很快就能实用化。
由于机器视觉和人工智能技术的迅速发展,其他农业机器人的实用化也会加速,特别是在需要大量人力和精确作业的种苗、花卉、蔬菜等生产中,机器人的实用化将会更加快速。
蔬菜在全年中有持续的需求,又能在人工环境里以工厂化方式生产,所以机器人在蔬菜栽培中的投入会更加容易。
3 农业机械自动化的必要性3.1 解决农村劳力不足问题当今农村的青壮年大都向往都市,大量劳力离开农村涌向城镇,成为打工族。
农村的大学生偏爱经济发达地区和城市的机关或企业,而很少有人想到偏远地区或回农村务农。
根据对中国农业大学学生的职业选择调查,约80%的毕业生希望在北京或沿海发达城市工作,想回乡开拓事业的大学生屈指可数。
另外,人口老龄化问题日趋明显,据中国老龄协会1997年统计,1/4的省市已进入了老龄化阶段。
现在,全国60岁以上(包括60岁)的老龄人口已有1.2亿,而且正在以年平均3.2%的速度增长。
自上海第一个进入老龄化社会以来,北京、天津、江苏、浙江、辽宁、山东、广东等省市也相继进入了老龄化社会。
据专家解释,这些地区生活水平的提高使人的寿命延长,死亡率下降,而强调少生优生引起出生率下降,这样就造成了人口的老龄化现象。
上述这些问题导致农村人口结构的变化,部分地区出现青壮年劳力不足的现象,从而将在更大程度上产生对农业机械自动化的需求,实现农业生产的自动化是必然的。
3.2社会进步的需求随着经济的发展和人们生活水平的提高,人们的观念日渐发生变化,消费者需要的不仅是解决温饱问题,而是更美味、更具营养价值、更高品质的产品;生产者对于提高劳动生产率和增加劳动舒适性的要求也越来越高,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生产效率、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。
近年来,一些发达国家正在积极进行农业机械自动化的相关研究与开发,其中部分研究已经达到实用化阶段,这些研究以降低生产成本为主要目标,同时达到节约资源,提高农产品品质,实现安全生产和适应老龄化社会等目的。
