農(nóng)業(yè)電氣智能控制儀表體系發(fā)展及運用研究

董潔

摘要：如今，農(nóng)業(yè)發(fā)生了巨大改變，變得更加智能化、現(xiàn)代化、自動化、信息化，取代了依靠人力進行生產(chǎn)的傳統(tǒng)工作方式，促進了我國經(jīng)濟發(fā)展，提高了人民生活質(zhì)量。尤其是在農(nóng)業(yè)電氣中使用智能控制儀表，很大程度上提高了農(nóng)業(yè)的發(fā)展水平。智能控制儀表能夠?qū)r(nóng)業(yè)中的土壤、水質(zhì)、空氣、天氣等進行實時檢測，還能夠?qū)ο嚓P(guān)的數(shù)據(jù)信息進行提取、存儲、分析，使得農(nóng)作物能夠科學(xué)進行施肥、澆水等操作，提高農(nóng)作物的生長速度、安全性和質(zhì)量，促使農(nóng)業(yè)向更高水平發(fā)展。所以文章將主要對農(nóng)業(yè)電氣智能控制儀表進行分析，首先對智能控制儀表進行分析，對其進行簡介，分析其工作原理和特點。然后再對農(nóng)業(yè)電氣智能控制儀表的發(fā)展進行分析，最后對智能控制儀表在農(nóng)業(yè)中運用進行分析。總之，為了促進我國農(nóng)業(yè)發(fā)展，需要不斷對智能控制儀表進行優(yōu)化設(shè)計，與其他科學(xué)技術(shù)結(jié)合使用，然后提高其在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)電氣;智能控制儀表;發(fā)展;運用

中圖分類號：S24;TM76

文獻標識碼：A

文章編號：1001-5922（2020）12-0181-05

由于我國的科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速，使得各行各業(yè)的經(jīng)濟發(fā)生了迅猛增長，其中比較突出的就是農(nóng)業(yè)發(fā)展，因為傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)完全依靠人力，效率非常低，如今在農(nóng)業(yè)中應(yīng)用計算機技術(shù)和微電子技術(shù)等，從而很大程度上提高了生產(chǎn)了效率，而且還可以解放勞動生產(chǎn)力[1-2]。在引入這些技術(shù)的同時，還會結(jié)合我國農(nóng)業(yè)發(fā)展情況，不斷發(fā)現(xiàn)問題，然后對儀表結(jié)構(gòu)進行改造，使之更加適合我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展應(yīng)用。并且在對儀表進行改造時，也可以用到相關(guān)的科學(xué)技術(shù)和儀器檢測技術(shù)，然后制作一種智能化儀表[3-4]。這種儀表的功能更加強大可靠，能夠彌補傳統(tǒng)儀表的缺陷。而且使用相關(guān)的科學(xué)技術(shù)能夠?qū)x表的電路進行簡化，增強其安全性、精度性和穩(wěn)定性，還可以實現(xiàn)功能多樣化。這種新型智能化儀表不僅具有控制能力，而且還可以對數(shù)據(jù)進行自動檢測和處理。所以將這種智能控制儀表應(yīng)用到農(nóng)業(yè)電氣中將有助于農(nóng)業(yè)的發(fā)展，所以文章將對其發(fā)展和運用進行研究。

1 智能控制儀表分析

1.1 智能控制儀表簡介

在智能控制儀表中最重要的兩個部分就是單片機和傳感器，并且這兩個部分也是智能控制儀表的主要構(gòu)造，在儀表中分擔(dān)著重要作用[5]。智能控制儀表中傳感器負責(zé)的任務(wù)就是采集數(shù)據(jù)信息，此時的數(shù)據(jù)信息并不能被使用，需要對其進行轉(zhuǎn)化，于是使用分析軟件將其轉(zhuǎn)化為電信號，以便能夠?qū)@些數(shù)據(jù)信息進行利用[6]。智能控制儀表中的單片機負責(zé)的任務(wù)就是對這些轉(zhuǎn)化后的電信號進行分析處理，然后將其形成控制信號。廣泛使用的分布式測控系統(tǒng)其中就是通過使用智能控制儀表組建而成，在電氣、石油、化工等行業(yè)中發(fā)揮重要作用。

在運行過程中，分布式測控系統(tǒng)使用PC機進行管理，然后單片機會收集測量數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)單片機和PC機的融合。隨著需求和科技的發(fā)展，智能控制儀表在應(yīng)用過程中不斷被優(yōu)化，所以如今的儀表具有更好的性能。而且智能控制儀表的類型也更加的豐富，在市場上已經(jīng)有不同種的儀表出現(xiàn)。所以在選擇智能控制儀表時不能盲目選擇，需要有針對性的選擇適合農(nóng)業(yè)部門生產(chǎn)和運行的智能控制儀表，才有助于更好的發(fā)揮其作用，促進我國農(nóng)業(yè)發(fā)展。

1.2 智能控制儀表工作原理

在農(nóng)業(yè)電氣中為了能夠充分發(fā)揮智能控制儀表的功能，需要能夠?qū)ζ涔ぷ髟磉M行熟練了解。所以智能控制儀表的工作原理如下所示：作為重要組成部分的傳感器采集測量數(shù)據(jù)信息之后，將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，此時的電信號中帶有干擾信號，所以需要使用濾波器對其進行清除，然后再將電信號傳輸?shù)蕉嗦纺M器開關(guān)中，此時單片機就會進行選通，然后再讓電信號傳到程控放大器中進行放大，最后使用A/D轉(zhuǎn)換器將電信號轉(zhuǎn)化為脈沖信號然后傳到單片機中，即為智能控制儀表的工作原理[7]。其中單片機的作用功能非常強大，會通過事先設(shè)定好的程序然后自動進行運算、數(shù)據(jù)處理工作，能夠打印或者顯示數(shù)據(jù)。另外，單片機還會將其運算結(jié)果和內(nèi)速存儲器和電可擦除存儲器中的參數(shù)進行對比，完成對應(yīng)控制信號的輸出工作。

1.3 智能控制儀表的特點

智能控制儀表因其優(yōu)勢較多，所以具有廣泛的應(yīng)用，其主要特點如下：

1）自動操作的性能。隨著科學(xué)技術(shù)的進步，智能控制儀表從現(xiàn)代化轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣踊?，自動化技術(shù)的應(yīng)用使得智能控制儀表使用更加方便，對農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展將會更好。而且智能控制儀器在運行過程中會使用微控制器，于是就會使得農(nóng)業(yè)自動化能力變得更加強，所以智能控制儀表的特點就包含自動操作性能。

2）較好的自測功能。在運行狀態(tài)時，智能控制儀表會對相關(guān)數(shù)據(jù)和運行狀態(tài)進行監(jiān)控，當發(fā)現(xiàn)存在某些問題時，會自行進行調(diào)整，然后將不準確的數(shù)值進行校準，從而使得智能控制儀表能夠正常運行。另外，還可以對整個系統(tǒng)進行全面檢測，該檢測是自動進行，所以能夠及時發(fā)現(xiàn)智能控制儀表的故障位置，有助于維修人員提高維修速度，還有助于降低工作人員的工作壓力。

3）可操控能力。因為在運行過程中智能控制儀表會和通信接口進行連接，并且會對其接口進行規(guī)范，于是起到控制儀表的作用。所以因其可操控能力能夠使智能控制儀表在農(nóng)業(yè)中具有更好的應(yīng)用效果，更有利于促進我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

4）數(shù)據(jù)處理能力。任何一個儀表在工作過程中都可能出現(xiàn)一定程度的問題，智能控制儀表也不例外，但是智能控制儀表中存在數(shù)據(jù)處理能力，能夠及時發(fā)現(xiàn)問題，并使用軟件邏輯技術(shù)對問題進行處理，從而可以提高智能控制儀表的運行穩(wěn)定性。比如，在電氣中數(shù)字萬用表能夠測量電流或者電壓，僅僅起到一個測量作用，但是缺少對數(shù)據(jù)進行處理的功能，而智能控制儀表不僅不能夠獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，而且還能夠?qū)?shù)據(jù)進行計算分析，這樣就可以使用儀表進行計算，而不需要工作人員進行計算，就可以給工作人員節(jié)約一部分時間，而且通過智能控制儀表計算的數(shù)據(jù)其準確性將會更高。

5）人機對話功能。在智能控制儀表中最具特點的功能就是人機對話功能，因為該功能能夠?qū)崿F(xiàn)語音搜索內(nèi)容，當然也能夠使用鍵盤進行搜索，由于具有語音搜索，所以其應(yīng)用將會更加簡單，與傳統(tǒng)的操作方式相比，有人機對話功能的儀器應(yīng)用起來更加方便，并且在使用該功能進行搜索時，其查詢的結(jié)果也會具有比較高的可靠性。尤其對于不會使用鍵盤進行搜索的人員來將，人機對話功能使人們使用該系統(tǒng)更加方便。另外，智能控制儀表還具有非常好的靈活性。

2 農(nóng)業(yè)電氣智能控制儀表的發(fā)展

農(nóng)業(yè)經(jīng)歷了1.0時代到4.0時代，1.0時代時，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主要使用人工勞動力進行，并且相關(guān)的數(shù)據(jù)信息也是依靠人進行記錄，然后涉及到的施肥澆水也是憑借經(jīng)驗進行用量，所以其農(nóng)業(yè)生產(chǎn)量就會比較低，產(chǎn)品質(zhì)量也比較差。然后隨著我國科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，農(nóng)業(yè)中也逐漸使用各種科學(xué)技術(shù)代替人工，如今農(nóng)業(yè)4.0時代，已經(jīng)在農(nóng)業(yè)中應(yīng)用了物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，通過使用智能控制儀表能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)業(yè)全方位的監(jiān)測[8]。

農(nóng)業(yè)電氣智能控制儀表很大程度上促進了農(nóng)業(yè)的發(fā)展。傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)依據(jù)人工進行勞動，使得農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)模式喪失競爭力，但是使用智能控制儀表之后，能夠整合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素，銜接農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈，使得我國的農(nóng)業(yè)建設(shè)不斷發(fā)展。而且通過使用智能控制儀表在很大程度上改善了資源浪費現(xiàn)象，可以提高農(nóng)作物生產(chǎn)產(chǎn)量和質(zhì)量，能夠保護環(huán)境，促進我國的農(nóng)業(yè)向更高水平發(fā)展。而且當前使用智能控制儀表，有助于推動智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展，能夠改善農(nóng)業(yè)技術(shù)數(shù)據(jù)薄弱，增強農(nóng)業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)意識，使得農(nóng)業(yè)發(fā)展變得更加的科學(xué)化。

當前我國使用頻率最高的農(nóng)業(yè)電氣智能控制儀表是TFW-VⅢ型智能環(huán)境監(jiān)測儀表等，其主要作用就是完成農(nóng)業(yè)的檢測，且該儀表能夠滿足當前農(nóng)業(yè)的發(fā)展需求。但是由于社會在不斷進步，任何性能較好的儀表都需要隨著時間的發(fā)展而變得更加強大，才能具有可持續(xù)發(fā)展的力量。所以為了推動農(nóng)業(yè)向機械化和智能化等方向發(fā)展，就需要對智能控制儀表進行不斷優(yōu)化設(shè)計。而且由于當前的智能控制儀表的類型比較豐富，在選擇過程中需要重視其穩(wěn)定性和精度性，要能夠保證該系統(tǒng)具有比較好的數(shù)據(jù)處理能力。而且為了考慮能夠在農(nóng)業(yè)電氣中發(fā)揮穩(wěn)定長久的效果，需要儀表具備低能耗、低功率的特點，還需要考慮到所選擇的儀器具有比較好的抗干擾能力，然后在整個智能化系統(tǒng)的構(gòu)件在紅將儀表和其他設(shè)備能夠完成比較好的聯(lián)動工作。而其農(nóng)業(yè)在以后的發(fā)展中，將會更加重視智能控制儀表的綜合功能，會通過結(jié)合使用其他新興技術(shù)，比如物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，然后更好的提高智能控制儀表在農(nóng)業(yè)電氣中的應(yīng)用效果。

農(nóng)業(yè)電氣智能控制儀表必然會隨著時間的推移，其設(shè)計和性能將會朝著操作方便、性能可靠、模塊化、使用便捷、便于維護等方便發(fā)展，而且還會具有更加廣泛的適用性，能夠在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中發(fā)揮較好的應(yīng)用效果，而且還可以在其他領(lǐng)域中廣泛使用，比如林業(yè)、煙草、城市綠化等領(lǐng)域。另外，在設(shè)計智能控制儀表時好需要考慮到其主要是應(yīng)用到農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中，所以需要考慮到其生產(chǎn)環(huán)境特點，比如將控制系統(tǒng)應(yīng)用到溫室大棚中檢測食用菌的生產(chǎn)，就需要能夠了解到菌類的生產(chǎn)要求，目的在于使得控制系統(tǒng)能夠調(diào)節(jié)按照需求調(diào)整環(huán)境因子，也就是需要使得智能控制儀表更加具備針對性。農(nóng)業(yè)電氣智能控制儀表以后的發(fā)展也會朝著這些方面繼續(xù)前進。而且為了提高智能控制儀表的發(fā)展穩(wěn)定性.需要對該儀表進行不斷優(yōu)化設(shè)計，然后控制干擾智能控制儀表的因素，下面將對這兩點進行詳細分析：

1）優(yōu)化智能控制儀表。為了農(nóng)業(yè)電氣智能控制儀表具有可持續(xù)發(fā)展，需要對其進行不斷優(yōu)化設(shè)計，并且使用合理的方法對其進行優(yōu)化，從而提高其綜合性能和判斷性能。農(nóng)業(yè)電氣智能控制儀雖然能夠帶來很多好處，但是如果其微處理比較差，在進行數(shù)據(jù)分析和處理時就會出現(xiàn)問題，于是就會造成農(nóng)業(yè)向相反的方向發(fā)展，所以在選擇儀表時，需要非常慎重，要選擇測量誤差比較小的微處理器，然后也需要對其微處理器的數(shù)據(jù)精確度進行優(yōu)化設(shè)計，從而保證智能控制儀器能夠發(fā)揮重要作用。另外，節(jié)能環(huán)保理念不斷加深，所以在智能控制儀表中也需要將考慮到其節(jié)能環(huán)保性能，所以在設(shè)計過程中需要降低其功耗，提高其工作效率。于是設(shè)計人員在進行低功耗處理時，需要遵循一定的原則從而保證低功耗的成功設(shè)計，其原則主要包含有：儀表和電壓之間的聯(lián)系需要有一個深入了解，有利于工作人員在電壓升高的狀況下對其進行控制，可以增加智能控制儀表的使用壽命;然后就是設(shè)計工作者對系統(tǒng)進行供電是使用方法最好是分區(qū)分時，于是能夠?qū)崿F(xiàn)電力成本的節(jié)省;最后就是設(shè)計工作者需要選擇性能較好的CMOS集成電路，目的在于提高儀表運行的穩(wěn)定性和安全性。

2）控制干擾儀表的因素。由于儀表在運行過程中，必然會受到諸多因素的影響，導(dǎo)致其無法正常運行，甚至?xí)沟弥悄芸刂苾x表在對數(shù)據(jù)進行分析時準確性降低，所以會誤導(dǎo)人們做成正確的判斷。智能控制儀表主要會受到兩種情況的干擾，分別為差模干擾和外部共模干擾。所以為了控制這些因素對儀表的影響，工作人員需要選擇最為合適的設(shè)備，設(shè)備的質(zhì)量必須經(jīng)過檢查能夠符合標準規(guī)范，然后受到外界干擾之后，智能控制儀表就會具有比較好的安全防護性能，能夠抵抗住這些因素的干擾。另外，在對智能控制儀表進行設(shè)計和安裝時，需要增加其可靠性和穩(wěn)定性。如果智能控制儀表在運行過程中已經(jīng)被某些因素干擾，使之無法正常工作，此時需要深入檢測儀表的故障位置，然后還需要對其誤差進行計算，因為此時的儀表數(shù)據(jù)分析的精確度會降低。為了降低干擾因素對儀表的影響，可以使用一些抗干擾的方式，提高印制電路板和外部噪聲源的運行效率。農(nóng)業(yè)電氣智能控制儀表不管是目前的發(fā)展還是以后的發(fā)展，都需要對其進行不斷優(yōu)化設(shè)計，然后控制干擾因素對其影響程度，才能使得儀表具有可持續(xù)發(fā)展狀態(tài)。

3 農(nóng)業(yè)電氣智能控制儀表的運用

如今的農(nóng)業(yè)已經(jīng)發(fā)生了翻天覆地的變化，不再是機械性的操作，而是向著智能化、現(xiàn)代化、信息化和便捷化等方向發(fā)展，使得農(nóng)業(yè)變得更加簡單、快捷。農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中也更多的使用智能控制儀表，從而提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和質(zhì)量，還可以降低人工的勞動強度，使得農(nóng)業(yè)部門增加了更多的力量和活力。發(fā)展至今的智能控制儀表已經(jīng)具備比較好的檢測功能和測量精準度，而且其使用方式比較簡單，能夠?qū)λ|(zhì)和土壤等進行準確監(jiān)測。比如土壤中的鹽分、濕度、微量元素、酸堿值等都可以使用智能控制儀表進行檢測，還能夠?qū)ν寥乐辛?、鉀等元素進行測量。該儀表在水質(zhì)中的檢測方面也會非常多，比如溶解氧、溫度、電導(dǎo)率和酸堿度等。智能控制儀表不僅能夠測量土壤和水質(zhì)，而且還可以對空氣的溫度和濕度進行測量。而且智能控制儀表還具有GPS定位功能，能夠?qū)Π惭b的地方進行定位，然后可以測量經(jīng)緯度和海拔高度。

智能控制儀表在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用范圍比較廣泛。我國農(nóng)業(yè)部分已經(jīng)規(guī)定了設(shè)計智能控制儀表應(yīng)用的方案和策略，目的在于能夠完全的發(fā)揮智能控制儀表在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用優(yōu)勢。當前使用比較普遍、性能較好的智能控制儀表就是TFW-VⅢ型智能環(huán)境監(jiān)測儀表，它的主要作用有監(jiān)測土壤濕度、溫度及其成分，然后收集大量土壤數(shù)據(jù)信息，還能夠打印、存儲各種信息數(shù)據(jù)等作用。然后再將智能控制儀表和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行結(jié)合使用，于是可以將有用的各種信息數(shù)據(jù)進行記錄分析，從而幫助農(nóng)業(yè)部分作出決策和管理?？傊畬⒅悄芸刂苾x表應(yīng)用到農(nóng)業(yè)中能夠推進農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展。

4 智能控制儀表的設(shè)計和應(yīng)用方案

圖1即為一種智能控制儀表的結(jié)構(gòu)圖，其中使用了大數(shù)據(jù)技術(shù)，然后融合PHP開源算法，對農(nóng)田等作業(yè)區(qū)進行全方位監(jiān)測，比如濕度溫度、天氣狀況、光照情況、土壤情況等。該儀表還能夠?qū)r(nóng)田中的蟲害進行檢測，能夠發(fā)出預(yù)警功能，能夠進行拍照和錄像功能，能夠?qū)?shù)據(jù)進行采集、分析、分類、傳送，然后可以遠程對農(nóng)田進行檢測和自動指導(dǎo)等功能。為了能夠使得智能控制儀器的具有高清檢測效果，所以使用物聯(lián)網(wǎng)傳感器布局。所以相關(guān)工作人員不需要在現(xiàn)場就可以隨時了解到現(xiàn)場作物的生長狀況。由于儀表具有氣象監(jiān)測功能，所以能夠提前了解天氣變化，做好農(nóng)業(yè)的提前保護工作，降低天災(zāi)風(fēng)險的應(yīng)對能力。在智能控制儀表中視頻監(jiān)控設(shè)備屬于其主要構(gòu)成部分，能夠?qū)崿F(xiàn)可視化的監(jiān)控作用，這點與傳統(tǒng)的控制儀表不同。智能控制儀表能夠檢測到缺水狀態(tài)時，可以自動進行補水操作。與過去的自動化儀表檢測設(shè)備相比，智能控制儀表最主要的優(yōu)勢在于具有遠程智能控制的功能，遠程監(jiān)控所使用的屏幕可以進行鼠標操作，還能夠進行觸屏操作，能夠進行整體的數(shù)據(jù)分析，然后將其進行統(tǒng)計，制作成表格形式，方便管理者做出更好的決策。另外，該智能控制儀表還能夠?qū)r(nóng)業(yè)中多個環(huán)節(jié)施工進行標準化管理，于是可以提高農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量。總之，智能控制儀表能夠提高農(nóng)業(yè)的發(fā)展速度。

5 結(jié)語

由于科學(xué)技術(shù)更加先進，所以如今使用的智能控制儀表能夠在農(nóng)業(yè)中發(fā)揮非常好的運用效果，可以提高農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量，促進農(nóng)業(yè)向更高水平發(fā)展。總之為了提高我國農(nóng)業(yè)的發(fā)揮，還需要不斷對智能控制儀表進行優(yōu)化，然后還需要控制干擾智能控制儀表的因素，使得儀表能夠高效率、高準確度的完成工作。將來，我國的農(nóng)業(yè)需求將會不斷提高，智能控制儀表需要不斷注入新思維、新技術(shù)、新功能等，使之能夠滿足不同時代農(nóng)業(yè)的需求。

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