自动化在农业中的应用

梁君

21世纪科学及技术飞速发展，各个产业运用高科技技术使其得以进步。在制造业、农业、航天航空、交通等众多的产业部门已经运用自动控制技术，极大地提高了社会劳动生产力，改善了人们作业的环境，大大地提高了人民的生活水平。在当今社会中，自动化装置无所不在，为社会进步做出了重大的贡献。

中国的农业几千年来一直延续着手工生产的模式。无论是种植业还是养殖业，生产条件还是生产方式，其主要的生产方式依旧是手工劳动。由于技术、历史以及观念等原因即便是到了现代农业生产，绝大部分仍然是手工劳动。生物技术和信息技术不断发展，改变农业生产模式的重要性现在已经中国政府和学者察觉，关于自动化的研究慢慢被人所认识，自动控制技术已逐渐应用到农业中，使现代农业生产落到了实处。以保护生态环境为基础，尽可能提高农业生产效率是现代农业生产的目的，以最少的资源、最短的时间创造出最丰富的农产品。

制订生产计划、编制农业区划规划的重要信息来源是环境和资源信息，其中有气象资源信息、动植物资源信息、水土资源信息等大多都是具有相对稳定性的资料。数据处理系统或计算机数据库的建立，多达数十万份的作物品种资源信息可以被储存和管理。使用联机检索网络，育种工作者可以通过计算机在全国各地终端随时向数据库输入新品种的信息，查找到自己所需要的作物信息和向世界输出自己所知的情况。除此之外，计算机的数字国土信息系统和土地资源管理或地理信息系统等对于提供有关农业自然资源的数据、情报也有重要作用。生产和经济信息都是活跃的动态信息，这些信息计算机数据库能帮助准确、及时地掌握，为农业决策服务。中国从1983年起已经开始建立全国县级统计资料和农村调查资料数据库。据联合国粮农组织1981年的统计，全世界每年平均产生的农业新资料多达25万份。一些国家利用大型计算机建立了许多独立的科技信息中心目的是为了提高这些资料的利用率，或者使用多台计算机组成信息情报网络对资料进行管理和运用。

在灌溉栽培阶段中，为了节约资源可使用自动化实现节水灌溉。发展高效农业的重要手段是灌溉管理自动化, 无论是精细农业还是高效农业都必须实现对水资源的高效利用。采用遥感遥测等新技术监测土壤墒性和作物生长情况, 对灌溉用水进行动态监测预报, 实现灌溉用水管理的自动化和动态管理。使用由中央控制计算机、土壤水分传感器、水动阀、变频控制器、电磁阀、数据采集系统、电子负压计等仪器组成的自动化控制设备进行水分调平、精量灌溉等先进的灌溉技术，这就可以实现使用最少的水量来收获最大农产品的经济效益。使用自动化控制来灌溉农田水的利用率可以达到百分之八十，农作物产量可以增加百分之二十至百分之四十。通过自动化控制系统可以检测土壤的湿度，并通过计算机所找到的资料来判断土壤是否需要灌溉，如果土壤需要灌溉，则自动化系统会开启灌溉的设备，当土壤中的水分传感器接收到的数据到达计算机后，计算机立即会判断该土壤水分是否达到所设定的标准，若达到了计算机系统立即关闭灌溉设备，从而实现节水。它既节约灌溉用水又减少人力的投入，并且精确可靠，对农业的生产有很大的帮助。温室大棚是现代化农业不可或缺的一个环节，现代化的温室计算机自动化控制和管理系统在降低劳动强度、节能、品质方面以及增加产品质量也发挥着重要的作用。它能使农作物在一个不适宜其生长的季节或者气候生长，并且大大提高产量。在温室大棚中，它的照明系统、温度控制系统、湿度控制系统、供水系统等这些都是自动化控制系统在现代化农业生产中的应用。这些系统会对温室大棚内的情况进行监控和管理，使温室大棚内始终保持着农作物最适宜的生长条件，达到预期的收成。现在科技的不断发展，机器视觉技术也逐步走进了温室大棚中。机器视觉技术是用计算机来模拟人的视觉功能，不仅是单纯的模仿人眼，最重要的一点是模仿了人的大脑的功能一一从客观事物的图像中提取信息，进行分析并加以理解，最终用于实际物体的检测、测量和控制。该技术对农作物表面进行各种关于外观的分析，通过这些数据监视农作物的生长情况向温度控制系统和湿度控制系统等反映，依据数据对室温及湿度等进行调节，使作物在适宜的环境生长，从而达到了自动化控制实现经济效益。此外，还有无土栽培实现自动控制，这不仅节约能源，还可以防止土壤被化肥农药污染，实现可持续发展。

在农作物收获阶段中，收获农作物也可以实现自动化控制。利用机器视觉技术对农作物的颜色、形状、大小进行分析将所收集到的信息反映到中央计算机，中央计算机通过资料和情报对农作物成熟与否进行判断，若成熟了便向收割机反映，从而启动收割机，实现收割农作物的自动化。这项技术不仅可以大大减少农民的收割压力，还可以提高收割效率，新鲜的农作物可以在第一时间采摘下来，运送到市场进行销售。但是在现实情况中，田间和果园的情况较为复杂，自动化控制采摘技术还不够成熟，还在研究阶段，但是现代化农业正高速发展，自动化控制技术也在不断的提高，自动化控制采摘技术更大进入到我国农业生产中，为现代化农业提供更大的帮助。

微灌机械以及精准农业中，自动控制技术的应用是实现现代化农业的重要标志之一。微喷灌设备、孔口滴头、旋转式和折射式喷头、等流量滴灌设备、过滤器等等都是我国研发或者改进的设备，建立试验示范基地，在一些地区实现了自动化灌溉系统，逐步实现节水灌溉的目标。传统农业发展在很大程度上依赖于生物遗传育种技术，以及农药、化肥、矿物能源、机械动力等大量增加投入而实现。但是由于化学物质的过量投入导致农产品质量下降以及生态环境变差，农资源日显短缺，业生产效益低下是高能耗的管理方式所造成的。在农产品国际市场竞争日益激烈的年代，现下农业持续发展这种管理模式显然不能适应。精准农业是当今世界现代化农业发展的潮流，是根据空间变异，定时、定位、定量地并且由信息技术支持的实施一整套现代化农业操作技术与管理的系统，其基本原理是根据农作物生长的土壤特征，调节和控制对作物的投入，即一方面确定农作物的生产目标，另一方面根据田块内部的土壤性状与生产力空间变异，进行系统诊断、优化配方、技术组装、科学管理，调节土壤生产力，以最节省的或最少的投入达到同等收入或更高的收入，并且改善作物环境，高效地利用各类农业资源，取得经济效益和环境效益。在灌水、泵站、渠系等实现自动化监控和管理，实施精准施肥、精准灌溉，提高了水资源的利用率，减少化肥资源的使用量，从而达到了降低成本提高作物产量和农产品品质的目的。

应用电子计算机和自动控制等技术实现农业生产及管理的自动化，是实现农业现代化的重要手段之一，农业的管理自动化、操作机械化，以机械动力代替人力劳动和畜力，以机器代替了农民的手工工具，不仅提高了工作效率，也提高了工作质量，不仅安全，相对于传统农业来说更省时省力。农业自动化对犁地除草、培养、灌溉、收割、运输以及对作物的管理等等实现自动控制和最优的管理。随着经济的快速发展和技术不断更新改革，距离实现农业现代化的目标越来越近。运用自动化控制技术，对农业生产模式进行改革，减少人力物力的投入，减轻对周边环境和土壤的污染，改善农民的工作条件有着不可缺少的重要作用。农业中随着自动化和机械化技术水平不断地提高，促进了农业的快速发展，广大农民也清楚的了解到了自动化控制技术在农业现代化过程中不可动摇的地位和重要作用。但是由于多种因素的制约，在中国，农业自动化的水平相对来说还是不够高，进一步提高产品质量，提高生产率，提高化肥农药利用率，降低生产成本，现代化农业才得以可持续发展。

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