电子智能技术在农业机械中的应用
农业是国家的基础,农业的发展可以在一定程度上反映国家的发展。随着国民经济的不断发展,对农业生产能力的要求也在不断提高。作为一个人口大国,为了满足国内人民的食品需求,提高农业生产率势在必行[1]。因此,近年来逐步开发出各种用于提高农业生产率的农业机械,在一定程度上满足了提高农业生产水平的需要。然而,中国幅员辽阔,资源丰富,简单的机械设备已不能满足现代农业发展的要求。随着自动化、人工智能、大数据等大量新技术的出现,基于智能技术的农业机械研究逐渐进入农业研究人员的视野,一度成为研究热点。有鉴于此,本文讨论和梳理了农业机械智能技术的应用。
1智能技术在农业机械中的应用
随着农业机械设备的不断进步,智能化与农业化相结合的各种设备逐渐出现。智能化实现了机械化的赋能,赋予了机械设备灵魂,使机械能够按照人的思维工作,符合人的思想意识,在一定程度上提高了农业的智能化和数字化水平[2]。农业新能源技术、自动控制、机器视觉、机器人和导航技术等新一代技术逐渐成熟,已应用于农田灌溉、作物施肥收获等领域,逐步实现农田管理的智能化,提高农业资源利用率,降低环境污染概率,实现经济效益和农业生态同步快速健康发展。
1.1自动控制技术的应用
自动控制是实现农业机械智能化的重要的手段之一,在发达国家得到了广泛的应用。例如,大多数农业机械都安装了电子视频监控系统,并在大型收割机械的驾驶舱内安装了智能屏幕,以实现收割过程中不同作物的实时监控和调度[3]。美国等现已实现作物状态监测和自动管理,在日常管理过程中通过传感器实时获取植物生长温度、湿度、土壤和光参数,经计算机自动控制系统分析处理后,输出到控制装置,实现上述参数的实时独立调整。此外,欧洲和美国国家还开发了激光平地机,发射激光信号,收到光信号后进行分析和转换,将输出结果发送到液压控制系统,驱动刮刀工作,最终实现高精度的土地整合作业。在中国,这种控制技术仍相对滞后,仍处于研究阶段。
1.2新能源技术的应用
目前,所谓的新能源主要包括水能、风能和太阳能。在现代农业中,太阳能可以为机械运动、病虫害预防、种植和灌溉提供能源支持,如建立光电温室,为蔬菜和其他作物的种植提供能量;利用光设备诱导有害昆虫,解决现代农业农药使用问题,减少农药残留对土壤的影响,有效保证土壤肥力,有效减少农业废弃物;利用太阳能光电泵和风力发电系统进行微滴灌、灌溉、农田供水;机械驾驶舱采用基于太阳能半导体的机械制冷器,借助集热器和真空平板电脑,将太阳能转化为机械能,驱动冷却装置工作,为驾驶舱空调运行提供能量,确保驾驶舱工作人员在夏季高温下有效防暑降温。
1.33电子智能技术的应用
电子智能技术在农业机械中的应用主要是为了解决精细化、精准化运行的问题。如今,在欧洲、美国、日本等国家,先进的电子智能技术与农业机械设备箱相结合,电子智能技术的综合应用,开发了各种采摘、耕作、收获等一系列智能农业设备[4]。例如,以色列开发了多功能农业自动化生产设备,具有灌溉、施肥、检测、预警等功能。基于先进的智能控制技术,大大提高了农业生产效率,显著提高了灌溉的准确性和效率,实现了大型农牧场、果园溉。在北欧的一些国家,电子监控仪器已经集成到联合收割机中,实现了收割过程中一些关键参数的智能显示,逐渐取代了传统的显示模式。人机交互水平显著提高,用户体验更好。
1.4机器视觉技术的应用
机器视觉技术是最典型的智能技术,因为其算法逻辑是模拟人脑的思维过程,其功能也符合人类分析事物的基本能力。在农业机械中,机器视觉技术主要利用微型计算机、摄像机等设备模拟人类视觉的基本功能,实现目标作物的识别、检测和跟踪分析,有效避免周围障碍物,提前预测和分析机器人的路线。起初,视觉技术主要用于作物等级分析和产品质量检测,主要是作物无损检测,无需与产品表面接触,只有通过机器视觉图像分析,才能获得农产品质量,根据检测数据,然后基于固定规则分析,可以得到农产品质量等级。近年来,随着计算机和图形处理技术的发展,机器视觉逐渐应用于田间护理、植物收获、植物保护和嫁接等领域。例如,利用机器视觉技术,可以在复杂多变的农田环境中收集复杂的信息,分析环境条件,识别目标作业植物的位置和生长情况,为机器人提前规划形式路线提供数据支持。
1.5机器人技术的应用
机器人技术是一种集图像识别、智能技术、灵活操作、自动控制、信息交换和通信技术于一体的技术。借助机器人技术,可以更好地利用农业生产过程中的跟踪定位、监控、智能识别等功能,使机器人能够更好地模拟人类行为,为农业生产管理服务。例如,美国的一个团队开发了高清、高光谱的热成像相机和脉冲激光机器人,可以预测天气。该机器人可及时获取作物直径、叶片大小、茎高等参数,也可检测土壤,获取含水量、温度等环境信息,存储到中央控制器进行大数据分析计算,然后根据分析结果构建植物3D模型,以预测作物的生长发育状况和产量。法国科学家开发了一种可用于大型蔬菜种植的除杂草机器人GPS视觉相机可实现自动播种和杂草拔除,工作过程中不会对作物造成任何伤害。一位英国科学家开发了一种采摘西蓝花的机器人。经实际应用,采摘西蓝花的速度是人工采摘的6倍以上。
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