机电一体化在农业机械工程中的应用_刘鑫鑫.pdf

34 2023 年 12 期 摘 要：农业发展关系到经济增长、社会稳定、生态平衡等方方面面，我国一直高度重视农业发展，积极推动农业现代化，促进农村地区的繁荣与发展。而农业机械工程旨在提高农业生产效率、降低劳动强度、优化资源利用、促进农业现代化的学科领域。在农业机械工程中，机电一体化技术已经成为不可或缺的技术手段。随着科技的不断发展和进步，机电一体化技术在农业机械工程中的应用越来越广泛。本文在介绍机电一体化技术在农业机械工程中的应用价值，并介绍了信息技术、机械技术、感应技术以及控制技术等主要技术的基础上，进一步阐述了机电一体化在农业机械工程中的具体应用实践，同时也对未来机电一体化技术向光机电一体化、集成微型化、人工智能化以及绿色环保型的发展趋势进行了展望。关键词：机电一体化；农业机械工程；应用机电一体化在农业机械工程中的应用平度市城建工程质量检测站有限公司 刘鑫鑫机电一体化是一种将机械和电子技术紧密结合起来的新技术，可以实现农机设备的自动化、智能化和精密化，从而提高农业生产效率、降低故障率，同时还可以保护生态环境和资源。农业机械工程作为现代农业的重要组成部分，一直是农业生产中不可或缺的一环。本文将从应用价值、主要技术、具体应用、应用实践以及未来发展趋势等方面进行分析和探讨。1机电一体化在农业机械工程中的应用价值1.1提高农业机械工程生产效率机电一体化技术可以提高农业机械设备的自动化程度，实现自动化生产和作业，大幅度提高生产效率1。例如，在播种过程中，农机可以自动调整每粒种子的位置和深度，以确保每粒种子的生长条件一致。在收割过程中，农机可以自动调整割刀高度和收获速度，以确保每个作物都能够被完全收割。这些自动化的功能可以提高农机的作业效率和准确性，同时也可以减轻农民的劳动强度。因此，机电一体化技术对于提高农业机械工程生产效率具有重要意义。1.2降低故障问题的发生率机电一体化技术可以实现对农机设备的智能监测和诊断，及时发现和排除故障，从而降低故障发生率，提高设备的可靠性和稳定性2。例如，通过将传感器、数据采集系统和云平台等技术手段组合应用，可以实现对农机设备运行状态的实时监测和诊断，及时发现设备故障，从而降低故障发生率，提高设备的可靠性和稳定性。这种智能监测和诊断方式不仅可以及时发现问题，还能够提供相应的维修建议，使维修过程更加高效。此外，机电一体化技术还可以减少人工干预，降低操作失误的可能性，从而提高设备的稳定性和安全性。通过这种方式，农机设备可以更好地适应复杂多变的农业作业环境，提高农业生产效率和品质。1.3优化农机设备操作性能机电一体化技术可以优化农机设备的操作性能，提高作业效率和质量3。例如，通过安装电子控制系统和传感器等设备，可以实现对农机设备操作的精确控制，提高作业的准确性和一致性。同时，利用数据采集和分析技术可以优化农机的结构和性能，提高农机的适应性和灵活性，从而更好地满足农业生产的需求。这些优化措施可以进一步提高作业效率和质量，帮助农民更有效地完成农业生产任务，提高生产效益。2机电一体化系统的主要技术2.1信息技术信息技术是机电一体化系统中非常重要的一项技术。通过采集、传输、处理和存储数据，实现对机械设备的控制和监测，从而实现设备的自动化、智能化和优化。例如，利用云计算、大数据和人工智能等信息技术，对机械设备进行智能监测和诊断，实现对设备运行状态的实时监控和预警，提高设备的可靠性和稳定性。2.2机械技术机械技术是机电一体化系统中最基础的技术之一。机械技术的发展，使得机械设备具有更高的精作者简介：刘鑫鑫，男，1992年出生，山东青岛人，本科，职业检测员，研究方向：电气工程及其自动化。DOI:10.15989/ki.hbnjzzs.2023.12.0092023 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35度、更高的速度和更高的自动化程度。例如，利用机械设计、制造和优化技术，设计制造更加先进、高效和智能的农机设备，提高作业效率和质量。2.3感应技术感应技术是机电一体化系统中实现自动化的关键技术之一。通过感应技术，可以对机械设备的位置、速度、温度、压力等参数进行实时监测和控制，实现机械设备的智能化控制和自适应调整。例如，利用传感器技术，实现对农机设备运行状态的实时监测和诊断，提高设备的可靠性和稳定性。2.4控制技术控制技术是机电一体化系统中控制机械设备的核心技术。控制技术可以实现机械设备的自动化控制和自适应调整，从而提高设备的生产效率和作业质量。例如，利用电子控制系统和程序控制技术，实现对农机设备的自动化控制和精确调整，提高设备的作业效率和准确性。3机电一体化在农业机械工程中的具体应用3.1计算机辅助设计技术计算机辅助设计技术是机电一体化技术在农业机械工程中的重要应用之一4。通过CAD、CAM和CAE等软件工具，农机设备的设计、制造和优化可以更加精确、高效和智能化，从而提高设备的生产效率和质量。例如，利用计算机辅助设计技术，可以设计出高效、精准和智能化的农机设备，如耕作机械、收割机械和灌溉机械等，以提高农业生产效率和经济效益。此外，计算机辅助设计技术还可以减少设计和制造过程中的误差和成本，提高设备的可靠性和稳定性。因此，计算机辅助设计技术是机电一体化技术在农业机械工程中不可或缺的一环。3.2北斗卫星导航系统北斗卫星导航系统是机电一体化技术在农业机械工程中的重要应用之一5。北斗卫星导航系统可以通过实现自动驾驶和精准定位，提高农机的作业效率和精度。具体来说，北斗卫星导航系统可以提供高精度的位置信息，使得农机设备能够在作业过程中实现精确定位和自动导航，避免了人为误差，提高了作业的准确性和一致性。同时，由于农机设备能够实现自动驾驶，农民的工作强度和劳动成本也得到了有效降低。总的来说，北斗卫星导航系统在农业机械工程中的应用，不仅提高了农业生产效率和精度，还有助于减少农业生产中的人工成本和劳动强度。3.3电子信息技术电子信息技术是机电一体化技术在农业机械工程中的重要应用之一。除了提高设备的可靠性和稳定性外，电子信息技术还可以提高农机的智能化程度，实现更高效的农业生产。例如，通过电子信息技术，可以实现对农机设备的自动控制和远程监控，实现对农机设备的实时调整和控制，提高设备的作业效率和质量。同时，电子信息技术还可以通过传感器、数据采集和分析等技术手段，对农机设备进行优化和改进，提高其性能和适应性，更好地满足农业生产的需求。3.4虚拟技术虚拟技术是机电一体化技术在农业机械工程中的重要应用之一。虚拟技术是一种基于计算机技术的仿真技术，可以在虚拟环境中进行物理过程的模拟和计算。在农业机械工程中，虚拟技术可以用于对农机设备的设计、优化和仿真进行模拟和评估，从而提高设备的生产效率和质量。例如，可以利用虚拟技术对农机设备进行虚拟试验，测试其性能和可靠性，优化设备结构和工艺，降低设计和制造成本，提高设备的性能和可靠性。虚拟技术还可以用于培训和教育，让农民和技术人员在虚拟环境中进行操作和学习，提高其技能和知识水平。4机电一体化系统在农业机械工程的应用实践4.1监控功能机电一体化系统可以实现对农机设备运行状态的实时监测，并通过数据分析进行优化，具体可以通过监测设备的各种参数，如温度、转速、油耗等，实时掌握设备的工作状态，及时发现设备故障，并进行预警和处理，降低设备故障率，提高设备的可靠性和稳定性。此外，通过对农机设备的工作过程进行记录和分析，可以了解设备的使用情况和效率，从而对设备进行管理和优化，进一步提高生产效率和质量。例如，在西安市周边农田的智能喷灌系统中，农民使用了机电一体化的液压控制系统，能够实时监测土壤的水分含量和降雨情况，根据实际情况进行智能控制，保证农田的灌溉效果和水资源的合理利用。4.2节能降耗机电一体化系统的智能控制和优化对农机设备的节能降耗具有重要的作用。例如，通过调整农机设备的工作参数，如发动机转速、喷油量等，实现最优工作状态，提高农机设备的工作效率和能源利用率。同时，机电一体化系统还可以优化农机设备的传动系统，减少能量损失，提高传动效率，进一步降低能耗。这些优化措施可以有效地降低农机设备的能耗和运营成本。4.3提高精度机电一体化系统的自动化控制和优化可以大大提36 2023 年 12 期 高农机设备的作业效率和稳定性，这一点在实际应用中得到了广泛的验证。例如，在种植作业中，机电一体化系统可以根据不同作物的需求自动调整设备的工作参数，如深度、行距等，从而提高作业的精度和效率。另外，机器视觉技术的应用也使得机电一体化系统更加智能化。例如，在果园作业中，机器视觉技术可以对果树进行智能识别和目标跟踪，从而实现果实的精准采摘，提高了果园的生产效率和品质。此外，在农田作业中，机器视觉技术可以识别田间的杂草，从而实现自动除草，降低了农民的劳动强度和劳动成本。这些应用不仅提高了农业生产效率，也为农民带来了更好的工作和生活条件。4.4技术升级机电一体化系统可以实现对农机设备的技术升级和更新，可以通过添加传感器、控制器等智能化装置来实现对设备的智能化改造，这些智能化装置可以实现对设备的各种参数进行实时监测和控制，提高设备的稳定性和精度。此外，机电一体化系统还可以通过使用虚拟技术、计算机辅助设计技术等，实现对农机设备的数字化设计和模拟测试，从而提高设备的研发效率和质量。通过技术升级和更新，可以不断提高农机设备的性能和质量，满足农业生产的不断发展需求。因此，机电一体化系统在农机设备的技术升级和更新方面，具有重要的应用价值和发展前景。5机电一体化在农业机械工程中的发展趋势5.1光机电一体化光机电一体化是机电一体化的发展趋势之一，它将光学、机械和电子技术相结合，实现光学传感器和光学控制器与机械系统的紧密集成。通过激光雷达等传感器获取农田的实时信息，实现农机设备的自主避障和路径规划，提高作业效率和精度。同时，光机电一体化技术还可以应用于农机设备的精细化管理，例如通过光学传感器实现对农作物的生长状态和病虫害情况进行监测和诊断，为精准施肥、灌溉和病虫害防治提供科学依据。5.2集成微型化随着微电子技术和传感器技术的不断发展，农机设备的集成化和微型化趋势愈加明显。在农业机械工程中，集成微型化技术还可以实现对农机设备的智能化升级，例如将智能手机与农机设备相连，实现对设备的遥控和智能监测；通过使用云计算技术和物联网技术，实现对农机设备的集中管理和大数据分析，优化设备的使用和维护，提高农业生产效率和质量。另外，集成微型化技术还可以实现对农机设备的多功能化和通用化，例如将一台设备实现多种不同的作业，提高设备的经济性和实用性。5.3人工智能化人工智能技术的快速发展为机电一体化在农业机械工程中的应用提供了新的思路和方法。在农业机械工程中，人工智能技术可以应用于农机设备的健康监测和故障诊断，例如通过数据挖掘和模式识别技术，实现对农机设备的运行状态进行实时监测和预测，及时发现设备故障和异常情况，并给出相应的维修建议，从而降低维修成本和提高设备的可靠性和稳定性。另外，人工智能技术还可以应用于农机设备的自主导航和避障，例如通过深度学习算法和环境感知技术，实现对农机设备周围环境的感知和理解，从而自主规划行动路径和避开障碍物，提高设备的操作安全性和可靠性。5.4绿色环保型发展在农业机械工程中，绿色环保型发展是机电一体化的重要发展趋势之一。通过优化设计和工艺流程，实现对农机设备的节能和环保。例如，通过对农机设备的系统优化和改进，实现对设备的能源利用效率的提高和减少能源消耗；通过使用高效节能的电子元器件和节能措施，实现对设备的节能改造和环保升级。这些绿色环保型的机电一体化技术，不仅可以提高农机设备的性能和效率，还可以为农业可持续发展做出贡献。6结语机电一体化作为一种新兴的工程技术手段，在农业机械工程中得到了广泛的应用。它的出现，不仅为农机设备的设计和制造带来了全新的思路和方法，也为提高农业生产效率、保护生态环境和资源、促进农业产业升级等方面做出了积极贡献。在未来的发展中，机电一体化技术将继续发挥其独特的优势和作用，推动农业机械工程不断向着高效、智能、绿色和可持续的方向发展。参考文献：1储胜国.浅析机电一体化技术在农业机械上的优势及发展前景J.河南农业,2022(05):53-54.2彭程.机电一体化系统在农业机械工程中的应用分析J.流体测量与控制,2022,3(01):16-18+25.3张晓鸥.机电一体化在农业机械中的应用J.南方农业,2022,16(08):182-184.4宫琛.机电一体化技术在农业机械工程中的应用J.南方农机,2022,53(15):65-67.5马子奕.机电一体化在农业机械设计制造中的应用研究J.南方农机,2022,53(23):69-71.