楊建國(guó)

摘 ?要：我國(guó)當(dāng)前正有序推進(jìn)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)體系，農(nóng)業(yè)機(jī)電一體化技術(shù)也取得了長(zhǎng)足發(fā)展?；趯?duì)物聯(lián)網(wǎng)概念和相關(guān)優(yōu)勢(shì)的分析，該文探索了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和農(nóng)業(yè)機(jī)電一體化技術(shù)的關(guān)聯(lián)性，并在此基礎(chǔ)上提出在農(nóng)業(yè)機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展中融入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的方法，以引來提高農(nóng)業(yè)機(jī)電一體化設(shè)備的控制質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);農(nóng)業(yè)機(jī)電一體化;關(guān)聯(lián)性

中圖分類號(hào)：S126 ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)電一體化技術(shù)，主要是完成對(duì)各類農(nóng)業(yè)機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)與調(diào)整，尤其是對(duì)智能化有較高需求的設(shè)備，例如自動(dòng)灌溉系統(tǒng)等。傳統(tǒng)方法多應(yīng)用定時(shí)器等方式完成控制，控制精度較低。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)可以借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，來完成對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)電設(shè)備的精確控制。

1 物聯(lián)網(wǎng)與農(nóng)業(yè)機(jī)電一體化的關(guān)聯(lián)性

1.1 信息采集方面

現(xiàn)如今農(nóng)業(yè)的特點(diǎn)為新技術(shù)應(yīng)用的數(shù)量和種類多、覆蓋范圍廣，農(nóng)戶對(duì)新技術(shù)的信息化程度要求高等。這些新技術(shù)，不僅體現(xiàn)在新型農(nóng)業(yè)機(jī)電設(shè)備的應(yīng)用上，也包括新的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)，例如無土栽培技術(shù)、新型灌溉技術(shù)等。這些技術(shù)需要采集大量的信息，例如降水量信息、溫濕度信息、土壤含水量信息和光照信息等。這要求系統(tǒng)要能夠自動(dòng)獲取這些信息，并且當(dāng)信息改變時(shí)，相應(yīng)的設(shè)備要能夠動(dòng)作，而這正是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)所擅長(zhǎng)的。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融入農(nóng)業(yè)機(jī)電一體化技術(shù)中，保證了信息采集的精度、廣度和速度，提高了農(nóng)業(yè)機(jī)電一體化設(shè)備的信息感知能力，改進(jìn)了傳統(tǒng)的控制方法不易實(shí)現(xiàn)信息綜合采集的缺點(diǎn)。

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中，會(huì)在不同的區(qū)域中建成多個(gè)數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)，完成對(duì)各類參數(shù)的轉(zhuǎn)化和分析，并且在完成數(shù)據(jù)采集后，即時(shí)完成數(shù)據(jù)的處理與整合任務(wù)。控制中樞根據(jù)獲取的信息，向被控設(shè)備發(fā)送控制指令，提高相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量。該項(xiàng)工作建立在信息采集的基礎(chǔ)上，因此物聯(lián)網(wǎng)在信息采集方面，可以滿足農(nóng)業(yè)機(jī)電一體化的發(fā)展需求。

1.2 信息整理方面

現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)更重視農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展，廣泛應(yīng)用農(nóng)作物混栽等方法提高植物的生長(zhǎng)質(zhì)量。由于不同農(nóng)作物的習(xí)性有很大差別，所以在具體的工作中，要完成對(duì)各個(gè)區(qū)域的信息整理，并在此基礎(chǔ)上控制相應(yīng)的機(jī)電設(shè)備。在具體的工作中，可以在相關(guān)區(qū)域中設(shè)置傳感器并收集信息，收集的信息會(huì)匯集到物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的控制中樞去整理，以便進(jìn)一步通過相應(yīng)的軟件來分析。

1.3 信息分析方面

傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)只能夠根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂颦h(huán)境對(duì)機(jī)電設(shè)備進(jìn)行調(diào)整，該系統(tǒng)或技術(shù)本身不具備信息分析和記錄功能。而從現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展角度來看，控制系統(tǒng)要能夠主動(dòng)適應(yīng)氣候和環(huán)境的變化，能夠?qū)Υ罅繑?shù)據(jù)進(jìn)行分析，并建成農(nóng)業(yè)檔案，為后續(xù)的農(nóng)業(yè)發(fā)展和設(shè)備控制提供指導(dǎo)。

在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用中，可以通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的完善和構(gòu)建，使其能夠自動(dòng)完成對(duì)相關(guān)農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)的收集。當(dāng)前的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中已經(jīng)可以融入大數(shù)據(jù)技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是可以很好地完成對(duì)海量數(shù)據(jù)的分析。在制成了相關(guān)農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)后，應(yīng)用云計(jì)算技術(shù)構(gòu)建數(shù)據(jù)模型，制成某種農(nóng)作物產(chǎn)量與各類環(huán)境因素之間的關(guān)系模型。獲取了相關(guān)的農(nóng)業(yè)發(fā)展模型后，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)需要對(duì)各種參數(shù)進(jìn)行分析，并對(duì)相關(guān)農(nóng)業(yè)機(jī)電設(shè)備發(fā)出控制指令，讓其動(dòng)作，確保植物生長(zhǎng)的最佳環(huán)境，達(dá)到優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的目的。

1.4 系統(tǒng)控制方面

在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)體系中，投入的農(nóng)業(yè)機(jī)電設(shè)備數(shù)量大幅提高，一些設(shè)備對(duì)智能化控制提出的要求較高。當(dāng)前的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路主要有2個(gè)，即經(jīng)典控制理論與現(xiàn)代控制理論。從控制系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量和效果來看，現(xiàn)代控制理論的效果更好，有更好的應(yīng)用前景。

在現(xiàn)代控制理論中，最主要的特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的多輸入和多輸出，由控制中樞完成對(duì)系統(tǒng)的完善與優(yōu)化工作。另外在具體的工作中，可以在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中融入新技術(shù)，提高對(duì)各類設(shè)備的控制精度。從網(wǎng)絡(luò)資源與計(jì)算能力上來看，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)能夠完美地發(fā)揮相關(guān)作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)電設(shè)備的有效且精確控制，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)電一體化中的應(yīng)用方法

2.1 整體框架設(shè)計(jì)

將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)機(jī)電一體化中，系統(tǒng)的整體框架設(shè)計(jì)要能夠涵蓋系統(tǒng)中所有的農(nóng)業(yè)機(jī)電設(shè)備。整體框架設(shè)計(jì)的過程要從現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的技術(shù)類型和所需參數(shù)的角度出發(fā)，目的是完成對(duì)系統(tǒng)的完善與優(yōu)化工作。

在整體框架設(shè)計(jì)的過程中，對(duì)于數(shù)據(jù)采集方面，需要分析的數(shù)據(jù)包括溫度信息、空氣濕度信息、土壤信息和光照信息等。同時(shí)也要根據(jù)天氣預(yù)報(bào)，完成對(duì)相關(guān)設(shè)備的提前控制工作。信息收集工作系統(tǒng)，要從2個(gè)角度設(shè)計(jì)。1）各類傳感器的設(shè)計(jì)，需要根據(jù)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)系統(tǒng)的發(fā)展形勢(shì)、發(fā)展區(qū)域和環(huán)境狀況，在合理的位置架設(shè)專業(yè)的測(cè)量?jī)x器，將氣候參數(shù)輸入物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中。2）相關(guān)參數(shù)獲取工作，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)要能夠獲取氣象信息，將這類信息與物聯(lián)網(wǎng)中的控制軟件進(jìn)行融合，分析氣象參數(shù)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可能造成的影響，并在此基礎(chǔ)上完成對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的自動(dòng)調(diào)整工作。

2.2 相關(guān)技術(shù)融合

在物理網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用中，必然用到大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)等新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)大量數(shù)據(jù)的收集和整理工作，以完成農(nóng)業(yè)模型、檔案的建設(shè)任務(wù)，為后續(xù)的精細(xì)化管理工作奠定基礎(chǔ)。在具體的工作中要能夠合理融合相關(guān)技術(shù)。對(duì)于大數(shù)據(jù)技術(shù)來說，理論上可以收集整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的相關(guān)數(shù)據(jù)，借助云計(jì)算技術(shù)可以獲取最終的數(shù)據(jù)分析結(jié)果。然而對(duì)于農(nóng)業(yè)技術(shù)體系來說，無須獲取過量的信息，只要能夠收集互聯(lián)網(wǎng)中的天氣信息和農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中的各類觀測(cè)信息即可。所以在具體的工作中，通過對(duì)大數(shù)據(jù)技術(shù)的優(yōu)化和個(gè)性化構(gòu)建，結(jié)合先進(jìn)的農(nóng)業(yè)機(jī)電一體化技術(shù)，即可在發(fā)揮應(yīng)有功能的基礎(chǔ)上，提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

2.3 系統(tǒng)融合優(yōu)化

在農(nóng)業(yè)機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和建設(shè)中，必然要經(jīng)過多個(gè)融合與優(yōu)化的過程。所以在具體的工作中，要分析當(dāng)前工作中的問題，在此基礎(chǔ)上完成對(duì)系統(tǒng)的完善和優(yōu)化工作。

在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的自動(dòng)灌溉技術(shù)中應(yīng)用滴灌技術(shù)框架完成新技術(shù)的開發(fā)，但是該系統(tǒng)中的水泵等設(shè)備輸出功率，可以在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的控制下根據(jù)環(huán)境因素實(shí)時(shí)調(diào)整。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)問題時(shí)，應(yīng)分析物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)相關(guān)農(nóng)業(yè)機(jī)電設(shè)備的控制是否有效，避免誤操作。例如在發(fā)生降水、空氣潮濕、空氣干旱等不同狀態(tài)下系統(tǒng)發(fā)出的控制指令，是否與實(shí)際情況吻合，當(dāng)發(fā)現(xiàn)實(shí)際的控制效果與設(shè)計(jì)的預(yù)期目標(biāo)存在差距時(shí)，要完成對(duì)該系統(tǒng)的優(yōu)化和調(diào)試工作。該過程要反復(fù)進(jìn)行，直到實(shí)際控制效果和預(yù)期效果吻合時(shí)，才可確定系統(tǒng)能夠投入運(yùn)行。

3 結(jié)論

綜上所述，農(nóng)業(yè)機(jī)電一體化發(fā)展過程中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與農(nóng)業(yè)機(jī)電一體化技術(shù)有很高的融合性。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠滿足農(nóng)業(yè)機(jī)電一體化系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)整理、控制指令發(fā)布等方面的要求，同時(shí)還可以應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)和云計(jì)算技術(shù)來制定農(nóng)業(yè)檔案，包括農(nóng)業(yè)機(jī)電設(shè)備的工作狀況，為后續(xù)的系統(tǒng)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。實(shí)踐證明，通過將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與農(nóng)業(yè)機(jī)電一體化技術(shù)相融合，更能發(fā)揮農(nóng)業(yè)機(jī)電設(shè)備的生產(chǎn)潛能，有效提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效益，增加農(nóng)民的收入。

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