智能制造背景下機電一體化技術在農業機械中的應用

邯鄲市邯山區農業農村局 蔡超 萬清香

前言

農業是我國的支柱性產業，與國家經濟的發展、人們的生活質量息息相關，就當前農業生產現狀而言，智能制造背景下機電一體化技術對農業的發展起到了非常重要的促進作用，在農業生產過程中，農民通過科學有效地使用農業機械，大大提升了農業生產效率，有效地降低了人力物力的投入，同時也使得農業產品的質量得以有效提升，農業機械的有效使用促進了農業生產水平的提高，既提高了農民使用農業機械的積極性，也促使了我國農業朝自動化、智能化生產發展。為此本文結合智能制造背景下機電一體化技術的實際情況，就機電一體化展開了相應的探討，并展望了農業機械智能制造背景下的前景，希望能給相關的工作人員提供可參考性建議[1]。

1 機電一體化的相關概述

機械化、一體化是20世紀興起的一項科學技術融合的技術化體系，其技術重點是將電子信息化技術與傳統的農業生產機械相結合，并在此基礎上充分發揮液壓、微電子信息技術、計算機以及信息傳遞等多項技術應用，從而在充分融合的基礎上實現現代化農業生產的一項全新技術，簡而言之就是機械一體化有著豐富的機械運轉功能、精準的作業強度以及安全高效的可靠性。我國是一個農業生產大國，農業興邦由來已久，為此農業機械化水平的高低在很大程度上影響著農業生產。隨著科學技術的不斷發展，智能化在生活中的不斷普及，機電一體化在農業生產中的有效應用，大大提升了農業生產。機械化的投入使用不但降低了農民耕作的體力強度，同時也有效地提升了農業生產的效率，促進了農業的生產與發展。機電一體化是將機械、電子信息技術融為一體的一種全新的技術，它是機械自動化的一種，最早由日本提出，其作用主要是在機械中融入現代化信息技術以及電子技術，再配合電腦軟件，以此實現機械設備自身的處理能力與控制能力，將機電一體化技術應用到農業機械生產當中，不但有效提高了農業生產過程中的機械化水平，而且也大大強化了農業生產的自動化、智能化與生產的人性化[2]。

2 智能制造背景下機電一體化技術的特點

2.1 具有完善的功能性

隨著科學信息技術的不斷發展與普及應用，農業機械一體化技術在具體的應用當中也涵蓋了諸多的科學技術，尤其是在對一體化技術的研究分析中可知，機電一體化技術包括了自動化控制技術、計算機技術以及信息化技術，等等[3]，這就使得機械化設備各項功能更加完善與實用，同時機電一體化依據機械的作業種類、設備性能進行了科學有效的配置，繼而大大提升了機械設備的工作性能，從而確保機械設備具有高質量、高水平以及高速度的工作特點，大大強化了機電一體化的操作進程[4]。

2.2 具有強大的智能性

機電一體化涵蓋了較多的科學信息電子技術，并且憑借電子計算機對各項技術進行智能化處理，這就使得智能化零件在很大程度上替代了傳統機械設備零件。新型智能化零件的融合，不但有效提升了傳統機械化的工作水準，而且在具體的運行過程中還增加了其他使用途徑，從而在很大程度上提升了機電一體化的應用。例如，在具體的應用過程中，由于科學信息技術的融入，一旦一體化設備在作業過程中出現故障，電子信息就能夠根據具體故障及時地加以修復，同時還能從遠程對機械設備進行動態監控，換而言之，機電一體化就如人的大腦一樣，能夠隨時依據操作的需要給機械下發作業指令，這在很大程度上凸顯了智能化特點[5]

2.3 有效的提升農業生產效率

傳統農業機械的使用，不但工作效率較低，而且在管理維護時其故障檢修上也會存在各種各樣的偏差，而在農業機械中融入科學信息技術，在對其故障檢測修復時能夠及時獲取故障數據，不但能夠降低檢修的偏差，獲取更加全面的故障檢修數據，同時也有效降低了機械檢修的時間成本和經濟成本，從而很大程度上保障了工作人員的安全性。另外，機電一體化技術還融入了數字化技術和遠程管理控制技術，在這些便捷技術的支撐下，農業機械化設計更加合理，且在使用操作上也更加高效便捷，進而提升了農業生產效率[6]。

3 智能制造背景下機電一體化技術在農業生產中的應用

3.1 基礎性農業生產

農業生產活動所涉及的內容十分廣泛，尤其是機電一體化技術更是包含了諸多的現代化技術，如農業引水灌溉、稻谷收割、插秧栽種等，而電子信息技術的加入，更是大大提升了機械設備的作業效能。從20世紀70年代開始，德國是最早在農業生產過程中引入機電一體化來幫助農業生產的，如德國重要的農業糧食生產基地巴伐利亞州，在農業生產中最早將機電一體化引入農業生產當中來，雖然在糧食產量上沒有明顯提高，但是農業生產效率與過去相比較而言（1977年與1938年），提升了最少兩倍以上。我國在農業生產過程中探討機電一體化使用進程相對較晚，最早使用要追溯到20世紀80年代，國內最早使用農業機械化主要集中在東北等地的國營性農場，直到20世紀90年代，我國東部地區的農業生產也只有20%才開始使用機械化進行施工作業。又如20世紀60年代初期，我國廣西開始使用了人力打谷機、水泵抽水機、拖拉機等等，自20世紀70年代開始，廣西開辦了許多大型的機械化廠，據統計全區有4個內燃機廠，3個拖拉機廠以及34個相關配套的配件工廠，為此廣西率先跨入全國機械生產先進行列，到20世紀80年代，廣西農業在不斷發展和探索中不斷得以突破，農村經濟的發展在機電一體化的促進中得到明顯提升，自2004年以后，在國家和各地政府的支持下，各項惠農政策的出臺和普，使得我國農業生產裝備得到了前所未有的發展。當前來看，我國機電一體化農業應用已逐漸完善，各項技術也逐步走向成熟，然而與西方其他國家相比較還存有一定差距[7]。

3.2 監控技術的應用

農業灌溉是農業生產種植的關鍵性因素，然而不合理的引水灌溉也是影響農作物生長的一個重要因素，為此在灌溉中既要考慮農作物的生長土壤等根本性因素，還要注重對農作物的引水灌溉，既要避免水分過多破壞土壤結構，又要避免水分過少讓土壤沙化、鹽堿化，在農作物的引水灌溉過程中引入機電一體化系統，就可以有效解決此類問題，從而在灌溉過程中實現智能化管理，這樣既能夠保證科學合理的灌溉，又能夠實現灌溉的遠程監控，最大限度地保護土壤、節約水資源，同時也保證了農作物的生長。就水資源灌溉而言，使用機電一體化系統最早的國家是德國和以色列，以色列地處中東山地和沙漠地區，土地和水資源都非常稀少，在日常的灌溉過程中使用滴灌技術，大大提升了水資源的利用效率。我國在滴灌過程中，對其技術進行了更加科學合理的改進，技術人員將傳感器放置在植物附近的土壤上，把土壤所涵蓋的水分作為滴灌的監控目標，當監測系統監測到土壤水分不足時，傳感器就會將此信息傳輸給計算機，當計算機接到此指令以后，就會自動下達滴灌的灌溉指令，直到灌溉水分達到植物生長的需求為止。另外監控技術的應用還能夠有效防治病蟲害。例如，我國廣西在2004年引進了先進的性誘劑技術，并進行了相應的滅蟲害實驗，通過與環境頻振誘控技術相結合，實現了生態黏蟲誘殺，從而大大降低了農作物的病蟲害，提高了農業的生產質量[8]。

3.3 電子信息技術

在機電一體化技術應用過程當中，電子信息技術是其關鍵的組成部分，通過在農業機械當中科學使用電子信息化技術，能夠有效提升農業現代化與集約化的發展水平，尤其是在農業的環保性和節能性方面有著顯著效果，同時電子信息技術在農業機械設備中的應用，還能夠對農業生產的整個過程進行全面的監控，并且對農業設備的使用性能加以全面分析，從而大大提高了農業的生產質量，降低了農業生產的人力和物力成本，既提高了農業生產水平，又有效提升了農業生產的科技水平。例如，在拖拉機中安裝監控系統與電子控制系統設備，當拖拉機在作業時電子信息表所讀出來的數據就會比傳統的數據更加真實有效，繼而保證了拖拉機等農業機械在運行過程中更加高效、智能。在農業生產過程中，將科學信息化技術與傳統的農業機械相結合，不但有利于農業信息化的發展，而且還能夠促使我國農業走向現代化[9]。

4 智能制造背景下機電一體化技術在農業生產中應用策略的探討

4.1 完善大數據的應用規劃

大數據的科學合理規劃，能夠促使現代農業走向智能化、系統化，這是因為以大數據為基礎的農業機電一體化智能體系，能夠在其運行中獲取大量農業生產活動的數據，通過對這些數據的分析研判，能夠獲取新的農業信息，從而制訂出符合農業發展的規劃，做到從根本上杜絕農業減產歉收，同時大數據的分析研判，還便于農業生產進行規?；芾?。

4.2 構建專業化的機電一體化管理系統

現代化農業所涉及的內容十分廣泛，在日常生產中如果僅僅是完善相應的生產系統是完全不夠的，還需要具備相關專業知識的人員來對系統進行專門維護，為此機電一體化系統中，就需要對相關工作人員進行必要的培訓，只有不斷提高工作人員的從業素養，農業機電一體化系統才能更好地幫助農業生產服務，同時在相關人才的培養方面還需要出臺專門的幫扶性政策，不斷引導、激勵各階層的從業人員參與到機電一體化系統的應用中來，只有這樣才能讓現代化農業取得更高層次的發展[10]。

4.3 加快農機技術的研發腳步

就目前而言，雖然我國農業機電一體化技術應用已經趨于成熟，國家也出臺了大量惠農政策，這些措施也對機電一體化系統的應用取得了較好的反響，然而，對于當前現代農業發展的趨勢而言，僅僅采取一些扶持措施是遠遠不夠的，還需要加快農業生產模式的轉型，讓機電一體化開發企業在研發和創新方面更具規模，不斷加大機電一體化技術的提升，同時在研究和開發的過程中，還需要針對使用情況，讓機電一體化發展促進農業的發展。

5 結語

綜上所述，智能制造背景下機電一體化技術在農業機械中的應用有著十分重要的作用，然而我國農業機電一體化應用技術起步較晚，與西方發達國家還存在一定差距，在一定程度上阻礙了我國農業機電一體化的發展步伐，為此在智能制造的大背景下，相關技術部門要轉變工作態度，做到在改變我國傳統機械生產的基礎上，大幅度提升機電一體化應用技術，進而推動我國農業的穩步發展。