玉米播種機智能監(jiān)控系統(tǒng)研發(fā)進展

李中彥

摘要：針對當前玉米播種機存在的主要問題，從提高作業(yè)效率和保證作業(yè)質(zhì)量的角度，分析研制玉米播種機智能監(jiān)控系統(tǒng)的必要性，總結(jié)玉米播種智能監(jiān)控系統(tǒng)方面取得的主要成果和研究進展，為提高玉米播種機智能監(jiān)控水平提供理論借鑒。

關(guān)鍵詞：播種機;智能監(jiān)控;玉米;研發(fā)

中圖分類號：S22;TP277? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1674-1161（2019）04-0024-02

玉米是遼寧主要糧食作物之一。多年生產(chǎn)實踐表明，玉米播種質(zhì)量和出苗長勢均與玉米播種機性能有緊密關(guān)系。隨著保護性耕作技術(shù)的逐漸推廣與應(yīng)用，玉米播種環(huán)境隨之發(fā)生變化，加之不同地區(qū)的農(nóng)藝差別很大，玉米播種機械的作業(yè)質(zhì)量問題不斷涌現(xiàn)，如株距不穩(wěn)定、播種深度和鎮(zhèn)壓強度難以保證農(nóng)藝要求等。在此情況下，研制開發(fā)播種質(zhì)量智能監(jiān)控系統(tǒng)成為必然趨勢。針對當前玉米播種機存在的主要問題，從提高作業(yè)效率和保證作業(yè)質(zhì)量的角度，分析研制玉米播種機智能監(jiān)控系統(tǒng)的必要性，總結(jié)我國在玉米播種智能監(jiān)控系統(tǒng)方面取得的主要研究成果，為提高相關(guān)技術(shù)水平提供理論借鑒。

1 玉米播種機械的種類及智能監(jiān)測的作用

1.1 玉米播種機的種類

在玉米生產(chǎn)過程中，播種是最耗時費力的環(huán)節(jié)，且對農(nóng)時有要求，需在較短時間內(nèi)完成，否則會對玉米產(chǎn)量產(chǎn)生一定影響。隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展和進步，各種玉米播種機械不斷被研制和應(yīng)用，但有些玉米播種機的技術(shù)尚不成熟，性能上存在一些缺陷，如種箱排空、導種管堵塞、株距不穩(wěn)定、地輪打滑、漏播、重播等。玉米播種機械的種類見表1。

1.2 智能監(jiān)控系統(tǒng)的作用

精密播種是當前玉米播種技術(shù)的主流和發(fā)展方向，在我國東北玉米主產(chǎn)區(qū)，大多采用大型氣力式精密播種機。然而，玉米精量播種機作業(yè)時是封閉的，一旦出現(xiàn)漏播、缺種及輸種管和開溝器堵塞等現(xiàn)象，很難在第一時間發(fā)現(xiàn)故障。

土地流轉(zhuǎn)政策的實施，使零散的土地得到有效整合，涌現(xiàn)出一大批農(nóng)業(yè)專業(yè)合作社和家庭農(nóng)場，小型玉米播種機械已很難滿足規(guī)?；l(fā)展需求，大型智能播種機械不斷得到推廣和應(yīng)用。在此情況下，一旦播種機械不能保證作業(yè)質(zhì)量，將帶來很大的經(jīng)濟損失。因此，設(shè)計開發(fā)能夠?qū)崿F(xiàn)作業(yè)質(zhì)量監(jiān)測的智能系統(tǒng)，對確保玉米播種施肥質(zhì)量具有重要意義。

2 玉米播種智能監(jiān)控系統(tǒng)研究進展

山東理工大學蔣春燕以單片機為主控芯片，設(shè)計一種基于霍爾傳感器與步進電機驅(qū)動的播種株距無級調(diào)速系統(tǒng)，其采用步進電機驅(qū)動排種軸轉(zhuǎn)動，通過建立拖拉機前進速度、播種株距和步進電機轉(zhuǎn)速之間的數(shù)學模型，利用拖拉機前行速度控制排種軸轉(zhuǎn)速，進而調(diào)節(jié)播種株距。

山東理工大學孟鵬祥針對精密播種機存在的問題，利用現(xiàn)代電子信息技術(shù)與傳感器技術(shù)研究玉米精密播種機智能監(jiān)控系統(tǒng)，建立播種量與作業(yè)面積監(jiān)測統(tǒng)計、排種器無級調(diào)速系統(tǒng)、影像監(jiān)測系統(tǒng)、覆土鎮(zhèn)壓聯(lián)動測控系統(tǒng)。由室內(nèi)試驗與大田試驗可知，智能監(jiān)控系統(tǒng)能夠完成播種工況監(jiān)測，各項性能指標均達到國家要求，且具有集成化程度高、工作可靠、測量精準、便于維護等優(yōu)點。玉米精密播種機及其智能監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)見圖1。

傳統(tǒng)玉米播種機采用地輪驅(qū)動排種器工作，作業(yè)模式單一，地輪打滑影響播種質(zhì)量。為此，趙雪等設(shè)計了氣吸式玉米播種機播種智能電控系統(tǒng)。系統(tǒng)以微處理器為核心，采用光電編碼器實時采集機車作業(yè)速度，通過直流電機驅(qū)動排種器工作，微處理器根據(jù)作業(yè)速度與設(shè)置的播種參數(shù)實時調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速。系統(tǒng)具有作業(yè)數(shù)據(jù)顯示、存儲及查詢，播種單體的智能控制，故障監(jiān)測報警等功能。試驗結(jié)果表明，粒距合格指數(shù)為95.9%，播量控制精度為98.18%。

黃河等設(shè)計一種基于單片機的玉米智能監(jiān)測和控制系統(tǒng)，利用電容傳感器監(jiān)測排種量、漏播和重播，利用霍爾傳感器監(jiān)測機械的滑移率。性能驗證試驗結(jié)果表明，系統(tǒng)監(jiān)測和控制的準確性較高，其中，排種量監(jiān)測精確率為98.2%，株間距控制精確率為95.8%，監(jiān)測到的滑移率為15.1%，漏播檢出率為93.3%，重播檢出率為93.9%。

3 結(jié)語

國外在玉米播種智能監(jiān)控方面的技術(shù)比較成熟，其采用傳感器技術(shù)來實現(xiàn)種箱種量、故障報警、播種量等參數(shù)監(jiān)測，但受控制模式、制造成本和知識產(chǎn)權(quán)等因素限制，國內(nèi)無法推廣應(yīng)用相關(guān)技術(shù)。近年來，一些院校和科研單位借鑒國外監(jiān)控技術(shù)，采用農(nóng)機農(nóng)藝相結(jié)合的方式，研制適合我國農(nóng)業(yè)耕作模式的播種機監(jiān)測系統(tǒng)，并取得了一些成果，填補了我國在播種監(jiān)控方面的空白。當前，國內(nèi)市場上出現(xiàn)一些精密播種監(jiān)控系統(tǒng)，其性能參數(shù)主要包括播種總量、播種總面積、漏播率、重播率等，但因播種工況監(jiān)測功能尚需加強，制約了其在大田作業(yè)中的推廣應(yīng)用。

參考文獻

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Abstract： In view of the current main problems of maize planter， this paper analyzed the necessity of developing intelligent monitoring system of maize planter from the angle of improving working efficiency and guaranteeing the quality of work， and summed up the main research results and research progress abtained from the maize planter intelligent monitoring system， in order to provide theoretical reference for improveing the level of intelligent monitoring of maize planter.

Key words： planter; intelligent monitoring; maize; research and development