播种机播量控制与排种性能监测系统的设计与试验

发布时间：2020-04-17 23:50

【摘要】：伴随着经济和社会发展水平的进步,我国农业现代化水平不断提高,由传统的粗犷、低效农业向现代精准、高效农业发展。精准和高效农业是通信、网络、生物及农业等技术深度融合的新型农业。精密播种机播量控制系统和排种性能监测系统能够提高播量的控制精度,改善播种质量,对播种过程中出现的异常情况及时报警,同时还能够节约劳动力,降低生产成本,在现代化精准农业发展进程中具有深远的战略意义。当前国内大多播种机采用地轮驱动排种机构的机械式驱动方式,导致其工作在有残茬覆盖或者含水率较高的地表时容易打滑,进而引发株距不均匀、播量不准等问题;并且国内普遍采用的机械式播种机通常采用人工调节传动机构的传动比来达到调节播种株距的目的,此种方式不仅调节麻烦,且无法实现无级调节的目的。此外,由于播种机作业过程处于相对封闭的状态,仅靠人眼很难直接观察到具体的播种工况,一旦发生漏播、重播现象就会严重影响作物产量。针对以上问题,本课题组在现有研究基础之上,采用红外传感技术、单片机技术、PID控制技术相结合的方法,研究了精密播种机播量控制系统和排种性能监测系统。具体的研究内容和研究成果如下:(1)对传统播种机的机构进行优化改造:结合农机制造提倡的“一机多用、复合作业”的理念,改装了江苏省丹阳市欣田农业机械有限责任公司生产的2BXF-12A型旋耕开沟播种一体机,在保留该机械播种、旋耕、整压、开沟功能的基础上,重点对播种机的驱动方式进行了改造。播种机排种轴的驱动方式由原来的机械链式传动改为直流电机驱动,实现排种轴转速与播种机行进速度的匹配,并实现无极调节排种轴转速。在此基础之上,所有输种管均安装排种性能监测系统。(2)精密播种机播量控制系统的构建:控制系统作为播种机精密播种的核心,主要完成车载传感器信号的采集和排种轴转速的无级控制。该系统由主控机构、播量调节执行机构、数码管显示机构以及车载信号采集机构四部分组成。按照分布式系统设计理念,将系统主要功能模块封装为独立功能的单元,构建成一个便于拓展的分布式控制系统。该系统的软件设计采用模块化编程思想,主要包括主程序、信息采集子程序、驱动子程序、显示子程序以及PID控制算法子程序。(3)精密播种机排种性能监测系统的构建:监测系统主要包含信号采集模块、主控模块、界面显示和声光报警四大部分。该系统以红外传感器作为信号采集端,采用STM32F103系列单片机作为控制核心。播种过程中若出现的漏播、重播故障,对应播种通道号的LED灯会被点亮,且通道号会显示在数码管上,提醒机手及时采取措施,减少农业损失。(4)开展了精密播种机播量控制系统和排种性能监测系统的相关试验,试验结果表明:控制系统能够根据机具行进速度实时调节排种轴的转速,排种轴的实际转速与目标转速的误差较小,控制精度高,响应速度快,各项指标均符合精密播种行业规范。监控系统针对单粒播种的农作物,通过大量试验表明,其监测精度较高,工作稳定。
【图文】：

播种机,水稻直播机

Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｊｏｈｎ邋Ｄｅｅｒｅ邋Ｍｏｄｅｌ邋１７７０ＮＴ－２４邋Ｐｌａｎｔｅｒ逡逑日本矢崎公司生产的ＳＹＧ－８型水稻直播机，适用性强，能够被安装在久保逡逑田、洋马、井关的插秧机上，且该机配备有测速轮，可以根据播种机行进速度，逡逑对排种过程进行微调。该播种机采用电机控制播量，因此可以实现高精度的穴播。逡逑目前该机己经在苏南地区小范围推广，但由于该机作业效率低，价格昂贵，，作业逡逑条件苛刻，未得到大面积推广。逦逦逡逑图丨－２日本矢崎ＳＹＧ－８型水稻直播机逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｊａｐａｎ邋Ｙａｚａｋｉ邋ＳＹＧ－８邋ｒｉｃｅ邋ｄｉｒｅｃｔ邋ｓｅｅｄｉｎｇ邋ｍａｃｈｉｎｅ逡逑由以上研宄可以看出，国外的精密播种机未来发展的方向会重点偏向于精量逡逑

路线图,研究技术,路线图,完善设计

逦第一章绪论逦逡逑上的缺陷进行改进。最后进行台架试验，验证系统的可行性、可靠性、稳定性，逡逑对试验数据进行处理，得出结论，为进一步完善设计提供依据。具体设计与试验逡逑研究的技术路线如图１－４爿逦逡逑
【学位授予单位】：南京农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S223.2

【相似文献】