自動(dòng)控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用

1、自動(dòng)控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用2自動(dòng)化控制在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的幾項(xiàng)重要應(yīng)用自動(dòng)化控制在收獲機(jī)械中的應(yīng)用自動(dòng)化控制在溫室大棚中的應(yīng)用自動(dòng)化控制在節(jié)水灌溉中的應(yīng)用自動(dòng)化控制在無(wú)土栽培中的應(yīng)用3自動(dòng)控制技術(shù)在收獲機(jī)械中的應(yīng)用傳統(tǒng)的收獲機(jī)械一般是谷物收獲機(jī)械，包括收割機(jī)、割曬機(jī)、谷物脫粒機(jī)等多種品種。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的谷物收獲機(jī)械也開始向自動(dòng)化控制發(fā)展，自動(dòng)化控制系統(tǒng)可以將收割、割曬、脫粒等多個(gè)步驟一次性完成。自動(dòng)化控制系統(tǒng)通過(guò)中心計(jì)算機(jī)對(duì)對(duì)谷物進(jìn)行高效的管理。4自動(dòng)控制技術(shù)在收獲機(jī)械中的應(yīng)用近些年來(lái)，針對(duì)草莓、黃瓜、蘋果、西紅柿、卷心菜、西瓜、柑橘等農(nóng)產(chǎn)品的收獲機(jī)械也逐漸出現(xiàn)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中。這種收

2、獲機(jī)械通過(guò)機(jī)器視覺(jué)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后，自動(dòng)控制系統(tǒng)會(huì)發(fā)出指令，引導(dǎo)機(jī)械手進(jìn)行農(nóng)作物采摘工作。56 日本農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所 Hayashi等人研制的可夜間工作的草莓采摘機(jī)器人，如右圖所示，采用3自由度采摘機(jī)械臂控制末端執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)，末端執(zhí)行器為氣吸夾持式手爪，雙目視覺(jué)系統(tǒng)計(jì)算果實(shí)空間坐標(biāo)，第三目近景獲取果梗位置信息。日本草莓采摘機(jī)器人78910黃瓜收獲機(jī)器人 荷蘭和日本是最早開始研究黃瓜采摘機(jī)器人的國(guó)家。日本的Kondo等人在上世紀(jì)90年代研制黃瓜采摘機(jī)器人，如下圖所示，機(jī)器人采用三菱六自由度工業(yè)機(jī)器人、末端執(zhí)行器、移動(dòng)裝置和采用近紅外成像系統(tǒng)，根據(jù)黃瓜與其莖葉對(duì)近紅外波段反射率不同的原理識(shí)別黃瓜果實(shí)和莖葉，

3、末端執(zhí)行器采用剪斷的方式采收果實(shí)，并專門為果柄的定位設(shè)計(jì)了接觸傳感器，采摘單個(gè)果實(shí)需要時(shí)間16秒，采摘成功率約60%。11日本黃瓜收獲機(jī)器人1213荷蘭黃瓜收獲機(jī)器人荷蘭農(nóng)業(yè)環(huán)境工程研究所E.J.VanHenten等人開發(fā)了移動(dòng)式黃瓜收獲機(jī)器人樣機(jī)，如下圖所示，使用固定的軌道移動(dòng)采摘平臺(tái)，采用三菱7自由度的工業(yè)機(jī)械臂，主要采摘0.8-1.5m高度范圍內(nèi)沒(méi)有枝葉背景的黃瓜，采用高壓電機(jī)切斷果梗，可以防止細(xì)菌傳染，通過(guò)機(jī)器視覺(jué)技術(shù)定位目標(biāo)果實(shí)，采摘單個(gè)目標(biāo)平均耗時(shí)約45s。14荷蘭黃瓜收獲機(jī)器人15研究技術(shù)路線圖16自動(dòng)化控制在溫室大棚中的應(yīng)用溫室大棚的構(gòu)造包括供水系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、濕

4、度控制系統(tǒng)等等，上述各種輔助系統(tǒng)都是自動(dòng)化控制在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的具體應(yīng)用。各自動(dòng)化控制系統(tǒng)對(duì)溫室大棚內(nèi)的情況進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集，在通過(guò)計(jì)算機(jī)中心的統(tǒng)計(jì)分析，最終反饋給各個(gè)自動(dòng)化控制儀器進(jìn)行操作，完成對(duì)于溫室大棚的監(jiān)控管理。17自動(dòng)化控制在溫室大棚中的應(yīng)用自動(dòng)化控制技術(shù)可以對(duì)溫室內(nèi)氣溫、濕度、光照情況、二氧化碳濃度、露點(diǎn)溫度等進(jìn)行準(zhǔn)確的監(jiān)控，這就保證了大棚內(nèi)始終保持著最適宜農(nóng)作物生長(zhǎng)的環(huán)境以求達(dá)到最佳的生長(zhǎng)條件，最終收到預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效益。自動(dòng)化控制還可以完整、系統(tǒng)地保存相關(guān)數(shù)據(jù)資料，為研究農(nóng)作物生長(zhǎng)提供第一手的資料數(shù)據(jù)。18自動(dòng)化控制在溫室大棚中的應(yīng)用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)也逐漸進(jìn)入溫室大棚之中。機(jī)器視覺(jué)技

5、術(shù)可以對(duì)農(nóng)作物表面進(jìn)行色彩分析、紋理分析、明暗分析，通過(guò)這些數(shù)據(jù)可以有效監(jiān)控農(nóng)作物的生長(zhǎng)情況，其結(jié)果可以作為溫度控制系統(tǒng)、濕度控制系統(tǒng)等等的控制信號(hào)，這樣可以更準(zhǔn)確地對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)進(jìn)行自動(dòng)化控制。19自動(dòng)化控制在節(jié)水灌溉中的應(yīng)用節(jié)水灌溉（Saving Water Irrigates）具體可分為渠道防滲、管道輸水、噴灌、微噴、滴灌等11類形式，無(wú)論采用何種形式的節(jié)水灌溉，都需要對(duì)其進(jìn)行有效的自動(dòng)化控制。20可使用由中央控制計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、電子負(fù)壓計(jì)、土壤水分傳感器、電磁閥、水動(dòng)閥、變頻控制器等儀器組成的自動(dòng)化控制設(shè)備進(jìn)行精量灌溉、水分調(diào)平等先進(jìn)的灌溉技術(shù)，做到以最低限度的用水量獲得最大的農(nóng)產(chǎn)

6、品產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益。具體來(lái)說(shuō)，自動(dòng)化控制的噴灌可以使得水的利用率達(dá)到80%，農(nóng)作物的產(chǎn)幅可增大20%40%，同時(shí)由于噴灌設(shè)備小巧簡(jiǎn)易，這就使得農(nóng)渠、毛渠的位置可以用來(lái)播種，使得播種面積增加了15%20%。自動(dòng)化控制在節(jié)水灌溉中的應(yīng)用21自動(dòng)化控制系統(tǒng)可以隨時(shí)檢測(cè)土壤濕度情況，并通過(guò)中央控制計(jì)算機(jī)根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)判斷是否需要進(jìn)行灌溉，如果需要灌溉，計(jì)算機(jī)程序會(huì)自動(dòng)打開電磁閥啟動(dòng)灌溉設(shè)備，當(dāng)土壤水分傳感器傳輸至中央計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)到達(dá)灌溉標(biāo)準(zhǔn)之后，灌溉設(shè)備會(huì)立刻停止工作。自動(dòng)化控制在節(jié)水灌溉中的使用首先大大節(jié)約了珍貴的水資源，同時(shí)可以保證農(nóng)作物一直處于最佳的土壤情況中，從而促進(jìn)農(nóng)作物健康生長(zhǎng)，達(dá)到現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生

7、產(chǎn)高效高質(zhì)的目的。自動(dòng)化控制在節(jié)水灌溉中的應(yīng)用22自動(dòng)化控制在無(wú)土栽培中的應(yīng)用無(wú)土栽培需要自動(dòng)化控制設(shè)備的幫助才能順利實(shí)施，首先需要中央計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)對(duì)于無(wú)土栽培的各個(gè)階段進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，根據(jù)不同的植物對(duì)于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)以及水的需求來(lái)進(jìn)行培植。無(wú)土栽培需要栽培容器、貯液容器、營(yíng)養(yǎng)液輸排管道等設(shè)備，這些設(shè)備通過(guò)自動(dòng)化控制系統(tǒng)連接在一起，自動(dòng)化控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)供養(yǎng)、導(dǎo)流滴灌等工作。23目前，專家系統(tǒng)逐漸成為自動(dòng)化控制的重要組成部分，專家系統(tǒng)是一個(gè)包含極其豐富專業(yè)知識(shí)資源的軟件，是智能型的計(jì)算機(jī)程序，它可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工診斷，利用專家系統(tǒng)中包含的圖像分析、模式識(shí)別等功能對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行研究，通過(guò)計(jì)算機(jī)內(nèi)信息的總結(jié)對(duì)比做出推理，從而解決農(nóng)作物生長(zhǎng)中遇到的種種復(fù)雜問(wèn)題。自動(dòng)化控制的專家系統(tǒng)以及灌溉系統(tǒng)等來(lái)對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行全方位的檢測(cè)、管理，幫助農(nóng)作物健康、快速的成長(zhǎng)，從而推動(dòng)我國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。自動(dòng)化控制在無(wú)土栽培中的應(yīng)用24混合變量施肥機(jī)1 電子控制系統(tǒng)部分 2 下肥口精確控制部分 3 混合攪拌機(jī)械部分25施肥機(jī)系統(tǒng)的整體工作流程26控制系統(tǒng)的工作原理 控制系統(tǒng)包括三部分1 信息的獲取、存儲(chǔ)和通信2 電機(jī)精確控制部分 3