摘要：随着现代农业向智能化和精细化管理的转型，基于大数据的农业应用逐渐兴起，物联网和人工智能技术在智能旋耕控制中展现出重要价值。本研究探讨了智能旋耕控制的关键技术，从数据采集、路径优化到实时监测等方面进行了详细分析，以期提升旋耕效率和精度，实现农业生产的高效化和可持续发展。

关键词：大数据农业；物联网；人工智能；智能旋耕

一、大数据和智能旋耕控制的融合背景

（一）大数据在农业中的应用价值

大数据技术在农业中的广泛应用为精准农业提供了强有力的支持，特别是在旋耕作业中，大数据的运用使得操作更加科学化。通过收集作物生长周期、土壤特性、气候变化等信息，大数据可以为旋耕的深度、强度和时间提供决策依据。例如，大数据系统能够基于实时土壤湿度、养分水平和温度的分析结果，优化旋耕方案，从而避免传统旋耕过程中因信息不足导致的过耕或欠耕问题。此外，大数据还能够帮助预测作物生长趋势，为管理者制定长远的旋耕和耕作计划提供有效的数据支撑。这种数据驱动的决策模式让旋耕过程更加符合农业生产的实际需求，实现了从田间管理到耕作操作的全程智能优化。

（二）物联网技术在智能旋耕中的应用

物联网技术在智能旋耕控制中的应用主要体现在数据实时采集与传输上。通过在农机和田地中部署传感器网络，物联网系统能够对土壤湿度、温度、旋耕深度等关键指标进行实时监测，并通过无线通信将数据传输至管理平台。物联网技术不仅让每个旋耕环节的数据变得可视化，还能通过监测数据的变化，对旋耕设备的工作状态进行远程调控与维护，提高了操作精度和效率。此外，物联网的应用使管理者可以从远程监控农机的作业状态，实现智能化控制，确保旋耕任务按照预设参数进行，进一步提升旋耕作业的科学性与高效性。

（三）人工智能在旋耕路径优化中的作用

人工智能技术在智能旋耕控制中发挥了重要作用，尤其是在路径规划方面。借助机器学习和图像识别技术，人工智能系统能够基于地形和土壤数据生成最优旋耕路径，从而避免重复作业和资源浪费。人工智能算法不仅能有效规划农机的行进路线，还可以实时监控旋耕深度、力度等参数，以适应多变的田间环境，减少对土壤的不必要扰动。在实际作业中，人工智能还可以根据传感器数据进行动态调整，优化旋耕的速度和角度，进一步提升旋耕作业的精确度。通过人工智能的智能化控制，旋耕过程实现了高效、精准的路径优化，为农业机械的自动化发展奠定了基础。

二、基于物联网和人工智能的智能旋耕控制关键技术

（一）农田数据采集与监测系统

在智能旋耕控制技术中，数据采集与监测系统是关键所在，通过物联网技术，能全面、实时地获取农田的环境数据。农田中布置的传感器网络，包括土壤湿度传感器、温度传感器和地形扫描设备等，持续采集环境信息，为旋耕决策提供准确数据支撑。这些传感器将采集到的土壤湿度、温度和结构等信息通过无线网络传输到云端数据管理平台，平台结合地理信息系统（GIS）形成土壤条件的详细图谱。除此之外，通过多光谱影像等监测技术，系统还可观测植被的覆盖情况、作物生长状态和土壤表面情况。监测系统会根据采集数据生成旋耕建议，包括深度、力度和速度等，以满足不同田块的需求。数据驱动的智能监测大大减少了人工判断的误差，确保旋耕作业达到最佳效果。农田监测系统不但提高了旋耕精确度和科学性，也为智能化旋耕提供了良好的数据保障。

（二）智能算法在路径优化中的应用

路径优化是旋耕作业中提升效率和节约能源的关键因素之一。通过人工智能算法，智能旋耕系统能够规划出最优作业路径，最大限度地减少农机在田间的重复行驶，从而提升工作效率。路径优化中常用的算法包括A*算法、遗传算法和蚁群算法等，这些算法通过动态分析农田的地形和障碍物，制定最短且最有效的行进路线。智能路径规划系统还能基于传感器实时传输的环境数据，如土壤状态和湿度，自动调整行进路径，以确保在复杂的田间环境中进行灵活应对。此外，路径优化可以根据田间条件实时变化，动态更新，避免因路径重叠带来的资源浪费和时间消耗。通过AI的路径规划与实时调整，旋耕系统可实现田块间的高效切换和资源的合理使用，实现作业的高效化和节能化，为农业生产的智能化奠定技术基础。

（三）精确控制系统与农机协作

精确控制系统是智能旋耕控制中的核心技术，能够根据土壤状况和环境条件对农机的旋耕参数进行自动调整。农机的控制系统通过与多传感器网络相连接，实时获取土壤湿度、温度、结构等信息。控制系统对这些数据进行分析后，会调整旋耕深度、力度和速度，以适应不同区域的土壤条件。例如，在土壤较硬的区域，系统会自动增大旋耕深度和力度，保证耕作效果均匀；而在土壤较松的地段，系统会降低旋耕力度，避免对土壤的过度扰动。该控制系统主要依赖PLC（可编程逻辑控制器）和先进的控制算法，能够在不同环境下自动优化农机的旋耕动作，使耕作结果精确均匀。多传感器的融合提供了全面的农田状态信息，确保旋耕设备在操作过程中始终保持高效、稳定的运行状态。精确控制系统的引入不仅提高了旋耕作业的作业精度，还减少了人工干预，使得操作更简便高效。

（四）智能远程监控与诊断

远程监控和诊断技术在智能旋耕系统中具有至关重要的作用。利用物联网和云计算，管理者可以远程实时监控农机的作业情况，在旋耕作业中，农机的运行状态如速度、温度、旋耕深度等数据会实时上传到管理中心，远程监控系统能够持续跟踪这些数据，确保农机按照设定的参数进行作业。同时，系统对数据进行分析后，一旦发现异常情况，例如机械部件温度过高或旋耕深度不达标，系统会自动发出预警通知并生成诊断报告。管理者可通过远程诊断系统及时了解问题根源，决定是否需要派遣技术人员现场检修或采取其他应对措施。这种远程监控和诊断系统显著降低了人工监控成本，并能迅速反应处理故障，减少了作业中断时间，提高了设备的安全性和运行效率。智能远程监控和诊断技术为智能旋耕系统提供了稳定的作业保障，进一步推动了农业机械管理的智能化发展。

结束语：基于物联网和人工智能的智能旋耕控制技术为现代农业带来了革命性进步。通过传感器数据采集、路径优化和远程监控等关键技术的协同应用，实现了农田旋耕作业的高效、精准和智能化管理。未来，智能旋耕技术的发展将进一步推动农业生产的精细化和可持续发展。

参考文献

[1] 易东岩. 基于大数据的农业物联网智能旋耕决策系统研究[J]. 农业工程学报， 2022， 38（12）： 198-206.

[2] 陈寒枫. 人工智能在农业旋耕作业中的应用与关键技术分析[J]. 农机化研究， 2023， 45（05）： 233-239.