计算机自动控制系统在农业生产中的应用

进入21世纪以来，科学技术得到了长足的发展，我国各个行业在技术有效推动的基础上呈现出不断进步的发展态势。制造业、农业、航空航天等多个领域都对自动控制技术有了十分广泛的应用，对于提高劳动生产效率、创造更多的经济价值起到了十分大的帮助作用。我国传统农业经历了十分悠久的发展历史，但从目前的实际情况来看，仍延续着传统的人工生产的方式。虽然在最近几年由于技术以及观念的转变，自动化控制技术在农业方面得到了十分广泛的应用，但传统种植观念在大多数农民群众的思想中仍根深蒂固。同时从最近几年的人口普查情况来看，我国总人口呈现出不断增长的态势，所以对农业产品的需求仍然较大，因此如果继续沿用传统耕种方式的话，农产品的需求量和产出量之间也就无法达到一定的供需平衡。如果能将自动化控制技术应用到农业生产当中的话，不但能节约大量的人力物力，在提供生产产量的同时还能提高生产效率，这对于我国农业今后的发展是也是十分有利的。
 

1　自动化控制的优势

1.1　减少人力物力投入降低成本

自动化控制能够有效减少人力以及物力的投入，对于降低成本起到十分大的帮助。我国最新统计结果显示，在2014年我国农业人口的总数量已达到了6.74亿人，占到了总人口的50%以上。通过以上的数据能清楚地看到，我国农业人口在如今仍占有十分大的比例，但随着我国城市现代化建设程度的不断加深，城市对农村人口的需求量也在不断增大[2]。因此如果能将农村劳动力从传统的耕种模式中解脱出来，对于城市建设也将会起到较大的帮助作用。

1.2　有效提高农产品产量

最近几年，我国对农产品的需求呈现出逐年增加的趋势，因此有效提高农产品的产量成为急需解决的一个重要问题。农产品的产量受到很多因素的影响，其中最为主要的就是种植方式以及所种植土地的实际情况，但在传统耕种模式中，这两个因素都是很难被改变的。而在自动化控制技术应用的过程中，可以动态地跟踪土壤中营养物质的含量，当土壤中的营养物质无法满足农作物正常的需求，就可以针对性地补充营养物质，这对于农产品产量的提高有着十分大的帮助。

1.3　便于良好管理

我国传统的耕种方式过于分散，无法形成一定的规模，使得农民的收入产生了减少。而自动化生产拥有着十分良好的系统性以及科学性，能够帮助农民对整个农业生产进行集中化的管理，也方便相关人员根据农作物的实际生产情况进行资源配置。

1.4　提高产品的质量

用一句话概括我国传统农业生产活动，最为贴切的就是“靠天吃饭”，这是我国农业生产最为鲜明的一个特点。虽然我国地大物博、气候良好，有助于农产品的生长。但最近几年随着环境污染情况的不断恶化，经常会出现一些极端天气，这对于农作物的生长产生了十分大的影响。如果能够应用自动化生产模式的话，通过前期的数据收集就能大致地了解某一地区农作物的实际生长情况，之后在后期自动化灌溉的过程中也就能够对这些数据进行有效的分析，最终确定适当的灌溉量，这对于提高农作物的质量也能够起到十分积极的意义。
 

2　自动化控制在农业生产中的应用

2.1　在收获机械中的应用

传统的收获机械在使用的过程中，一般是借助于机械力的作用对农产品进行收割、脱粒、打包等。最近几年随着科学技术的不断进步，这些传统的机械也逐渐朝着自动化控制的方向发展，目前绝大多数的收获机械都能够实现收割、脱粒、打包多个不同的步骤一次性完成[4]。同时自动控制的相关终端还能够实现对农作物进行效率更高的管理。

例如，目前在一些地区推广使用的黄瓜收获机就充分使用到了自动化控制。在其工作的过程中，通过实现输入到计算机内部的黄瓜图像对机器人面前的各种物品进行分辨，如果通过图像确认目标之后，相关设备的机械手就接到指令采摘黄瓜。这种设备最大的特点就是每20 m2的农作物种植区只需要1名操作人员就能够实现整个操作过程，而通过统计能够发现，采摘整个区域所消耗的时间仅在1 h左右，在降低劳动强度的同时还提高了劳动效率，有效地提高了农户的整体效益。
2.2　在温室大棚中的应用

首先从温室大棚中的构造上来看，主要由供水系统、温度控制系统以及照明系统等组成，这些设备正常使用的基础就是自动化控制。所使用到的自动化控制系统能够对温室大棚内的实际情况进行有效的数据采集，之后通过计算机中心的统计分析，最终将处理的结果反馈到所有的自动化仪器中进行有效的操作，最终完成对整个温室大棚的控制工作。在具体应用的过程中，能够有效地动态调节温室内温度、空气湿度以及光照情况，同时还能监控室内二氧化碳的含量，从而确保农作物能够在一个良好的环境下正常生长，最终能够获得良好的预期收益。同时自动化系统还能将所收集到的数据不断的积累保存下去，以便于之后使用，为相关的研究单位提供了最为准确的资料数据。

另外，机器视觉技术目前也同样走进了温室大棚中。其在使用的过程中通过分析不同种类农作物的色彩、纹理以及明暗，并通过相关的数据处理就能够充分了解植物的生长情况，而最终得到的分析结果也可以作为温度控制以及湿度控制的先决条件，这样也可以对农产品的生长起到监控作用。

2.3　在节水灌溉中的应用

目前，自动化控制在节水灌溉中的具体应用可以划分为渠道防渗、管道输水等11种形式，但无论是哪一种类的节水灌溉，都需要对其进行有效的自动化控制。它由中央控制计算机、数据采集系统等多种设备在各个环节精准调控从而在最大程度上实现节约用水，真正达到使用最少的用水量而获得最大经济效益的目的。从目前的实际情况来看，在农作物生长过程中使用自动化控制系统，一般能够将水的利用率提高到80%以上。另外，所采用的灌溉设备从体积上来看相对比较小巧，可以被随意地安插在田间，并根据天气的实际变化情况有效地控制浇水量。

另外，相关的设备也能够全方位地监控土壤的湿润情况，通过中央控制计算机依据所收集到的数据判断目标土地是否需要灌溉。如果判断的结果是需要灌溉，那么计算机控制程序就可以通过远程操控启动田间的灌溉设备，而当土壤中含水量符合了相关农作物生长所必需的水分时，就可以自动停止工作。该设备不但能够节约大量的水资源，同时还能保证土壤一直处于一种最为良好的环境中，这对于农作物的健康成长将会起到十分大的帮助作用，最大程度上满足农作物的成长需求。

2.4　在无土栽培中的应用

虽然无土栽培在我国的发展速度十分快，但其所有的相关步骤都需要自动化控制设备的帮助才能顺利实施，主要体现在以下几个方面。首先就是所使用到的中央计算机控制系统系统能够有效地监控无土栽培的各个步骤，充分地了解植物在某个时间段是否缺少某种营养物质以及水分。其次，在无土栽培的过程中，需要使用到大量的容器、管道设备等，这些不同的器皿都是通过自动化控制系统有效的结合在一起的，真正实现了自动供养以及导流滴灌溉等全方位的工作。
最近几年，一种十分新颖的设备出现在了我们的日常生活当中，即专家系统，在这个系统当中包含了十分丰富而且专业化程度十分高的软件，它能够代替传统的人工诊断，利用图像分析植物的生长情况，从而判断植物生长的好坏。该软件与传统人工判断相比准确度更好，更有参考价值。
 

3　自动化控制应用过程中应注意的问题

自动化控制在农产品种植过程中有着十分良好的应用，但同样也应当清楚的意识到其中所存在的问题。在应用的过程中，其并不能完全取代人工，在一些必要的情况下，如虫害爆发时就应当聘请专门的人员对其进行分析，并制定出针对性的措施。同时，在具体使用的过程中还比较依赖于控制设备的精确性，如果不能有效保证设备计算结果准确度，就可能给整个种植过程带来十分大的影响，严重情况下甚至会出现减产的情况。因此在日常应用的过程中不应对其过分依赖，对其产生的结果也应作出一个客观的分析，只有这样才能真正发挥计算机自动控制系统的作用，保证其能够最大程度上满足植物的生长需求，真正实现高产量、高收益。
 

4　结语

本文首先针对性地论述自动化控制的优势，阐述了将其应用到农业生产中的可行性。接着论述了自动化控制在农业生产中的应用，主要包括收获机械、温室大棚、节水灌溉以及无土栽培中的具体应用，从这四个方面可清楚地看到自动化控制在农业生产中已经得到了十分广泛的应用，同时也有着十分良好的发展前景。最后提出了自动化控制应用过程中应当慎重注意的问题。希望通过本文的研究能够对计算机自动控制系统在农业生产中的大范围推广起到一定的帮助。