气吸式免耕播种机工况监测系统的研究与实验

为提高播种机作业质量,避免因导种管堵塞、机械传动故障及种箱排空而导致的大面积漏播现象,设计了气吸式免耕播种机工况监测系统。系统利用微处理器技术与传感器技术,对播种机作业速度、播种量、播种密度及种箱料位等工作状态进行实时监测。同时,开发了以ARM处理器为核心的显示终端,使用无线通信的方式进行数据的传输,采集的作业数据经过微处理器计算分析后,在显示终端上实时显示,播种机出现故障时,会启动报警,显示出故障区域及原因。试验结果表明:系统运行稳定可靠,能够完成播种机作业工况的实时监测。     

基于PLC的玉米播种机监测系统设计

播种作业是农业生产的重要环节,播种过程中出现的种箱排空、开沟器堵塞、地轮打滑等现象会引起漏播,造成玉米减产.对播种机工作状态的精确检测是减少漏播现象发生的有效措施.设计的监测系统以三菱FX系列PLC为控制核心,采用霍尔传感器、电容式接近开关对拖拉机、地轮、勺盘的速度及种箱和开沟器等进行检测,以文本显示器作为人机对话工具,进行参数设定,并显示玉米播种数量、播种速度和当前滑移率.当出现滑移率过大、排种堵塞和种箱排空等故障时能及时报警.同时,根据控制要求设计了信号检测和数据处理的PLC硬件电路、梯形图以及文本显示器的控制页面.     

面向多播行协同作业的精量播种监测系统研究

针对传统的气吸式播种机在作业过程中常常因导种管堵塞、种箱缺种以及机械故障造成的漏播、重播等现象,设计并开发一套支持12条播行协同作业的精量播种监测系统。该系统包括红外光电监测单元、车速监测单元、控制器单元、中控仪表单元以及故障报警单元的设计。试验结果表明,所设计的监测系统可以实时监控12条播种行的协同作业情况,当出现漏播、重播现象时能够及时、准确地识别播种行行号并进行故障报警,报警成功率达到100%,且平均响应时间在0.5 s以内。且在4～12 km/h的正常作业速度下,系统对不同体积大小的农作物种粒播种数量监测精度平均值超过98.5%。能够实现对多路播行同时作业的实时监测需求,对提高播种质量、降低生产成本具有重要意义。     

气吸式免耕播种机排种器监测系统设计

排种器是免耕播种机的核心部件,其排种质量直接影响免耕播种机的播种质量。为此,针对免耕地表作业时,出现排种盘漏吸、种子箱架空、导种管堵塞等引起的漏播情况,采用555定时器和CMOS器件,为内蒙古农业大学研制的2BM-5型气吸式精量免耕播种机设计了实时监测系统。该监测系统可使拖拉机驾驶员通过显示器和报警器实时掌握播种情况,能够有效提高2BM-5型气吸式免耕播种机的播种质量。     

基于PLC的玉米播种机设计与试验

玉米的种植面积和消费量都很大,在我国国民经济中占有重要地位。为满足生产的需求,我国开发出了多种类型的玉米播种机,但在智能监测和控制方面仍存在一些问题。可编程序控制器(PLC)的操作简单,可靠性和性价比高,在机械自动控制中具有明显的优势。为此,以PLC为核心,利用监测模块采集播种机工作状态,分析生成指令后发送给控制模块实现对播种机的精确控制。试验表明:播种机的实际播种深度和株间距与设定值的差异都很小,表现出较高的作业精度;播种机对种箱排空和导种管堵塞都能及时启动报警,没有出现误报的情况,具有较高的智能化水平。     

精密播种机播种计量监测系统的研究

为了提高播种机作业效率与质量,设计了播种计量监测系统。系统以嵌入式微处理器为核心,采用无线通信的方式进行数据传输,使用编码器实时采集播种机的作业距离,通过3对红外光电传感器对种子下落信息进行采集,使用电容式接近开关进行种箱状态的监测,由LCD液晶屏显示获取的参数。田间试验结果表明:系统性能稳定可靠,报警及时准确,对提高播种机工作效率具有重要意义。     

基于SI4432的精播机种肥作业无线监测系统研究

针对精密播种机作业中存在种肥漏播和布线繁琐的问题,采用SI4432无线模块和嵌入式微处理器研究了种、肥作业漏播检测系统。以压力传感器和光电传感器为敏感元件,采用低功耗设计技术实时监测种箱和肥箱排空、种管和肥管堵塞的情况;采用SI4432无线模块建立主、从系统间通信,减少了布线,提高了系统可靠性。系统安装在土槽试验台上进行了试验,误报警率为0,报警最大响应时间为0.3s。     

基于电容测量的精密播种机监测系统研究

针对光电法精密播种机监测系统易受田间灰尘影响的缺点,提出了基于电容测量的新型精密播种机监测方法,研制了精密播种机排种监测系统,根据电容的实时变化,实现播种性能监测,完成种箱排空和排种管阻塞等造成的漏播情况报警.实验表明,该系统能够有效地提高排种监测的可靠性.     

基于CAN总线的24行小麦播种监控系统的研制

为了对小麦播种过程中的种管状态进行实时监测,研制了一种基于CAN总线的24行小麦播种监控系统。重点研究了播种监控传感器的设计与信号处理方法、监测模块的设计以及关键技术、显示终端的功能设计以及系统通讯协议设计;并对所研制的小麦播种监控系统进行了功能和性能试验验证,系统误报警率在0.5%以下,能够满足播种作业的要求。试验和应用结果表明,系统能够及时监测到小麦播种过程中排种轴断裂、种箱缺种、种管堵塞、漏播等状况并进行报警,在振动、灰尘等田间作业环境下能够长时间稳定可靠地工作,避免人工监控不全面、随机性强等问题,在小麦播种季节发挥重要作用。     

玉米精量播种监测系统的设计与试验

针对玉米精播机作业时常会发生导种管堵塞、地轮排种轴机械传动系统故障及种箱排空造成的漏播等现象,基于单片机技术设计了一套玉米精量播种监测系统,包括整体结构与排种监测传感器电路,完成了相关参数设置。该系统实现了对玉米精播机的播种量、播种速度、播种面积、地轮转速、排种轴转速、种箱料位及机具升降状态等指标的实时监测和漏播故障诊断功能,支持对精播机作业数据远程实时监控管理功能。试验结果表明:玉米精量播种监测系统单粒测量精度约为98.8%,能够实现作业过程的实时监测及远程监管功能。     

玉米精量播种机排种性能检测系统研究——基于光电法

为了确保玉米精播机的播种质量,在结合了过去排种监测方法优缺点的基础上,设计了一种以3对红外发光二极管和光敏三极管交叉摆放为监测传感器的排种性能监测系统。该系统能够实现种粒信号拾取、种箱状态监测、漏播和重播警报等功能。工作时,光电传感器检测到的光电信号通过调理电路把数据传给单片机,如果检测到的数据满足种箱排空、种管阻塞或多粒重播,单片机就会给报警电路传输指令使其发生警报。试验结果表明:系统性能可靠且监测无盲区,检测误差率可控制在97.5%以内,能对玉米精密排种器排种性能进行精确监测,有助于提升播种机作业性能。     

温室大棚电驱气力式胡萝卜播种机设计与试验

目前能适应设施大棚种植条件的小型播种机多采用窝眼轮式排种器,播种精度低,播种质量无法实时监测。小型气力式播种机需要配置气力式排种器和风机,存在动力系统设计困难、排种稳定性差、整机结构复杂、笨重等设计难题。本文基于设计的气吸式排种器,设计了叉形分种器,实现窄行距精密播种作业;确定油电混合动力系统,排种器和风机采用电驱方式,排种稳定性得到了提高。设计了基于旋转编码器测速的电驱式胡萝卜播种机控制系统,该系统以PLC为主控制器,根据旋转编码器采集的前进速度信息实时调节排种器转速,实现排种转速与播种机前进速度实时匹配。基于对射式矩阵光纤传感器,开发了播种质量监测系统,解决了小粒径种子的监测问题。通过试验表明,续航时间为10h,计数相对误差小于等于4.6%,型孔堵塞时能发出警报提醒;播种株距合格率大于93.7%、漏播率小于等于3.9%、重播率小于2.4%,漏播率检测误差小于8.4%,试验结果符合国家相关标准要求及胡萝卜种植农艺要求。     

甘蔗横向种植机补种系统设计与试验

针对甘蔗横向种植机在种植过程中出现的漏播问题,设计了一套基于51单片机的甘蔗实时补种系统。通过对充种、储种、供种、护种及投种过程进行运动学和动力学的仿真分析,确定了影响补种效果的主要因素,设计了补种系统的关键部件。该系统采用AT89C52单片机、3套对射型激光传感器分别对漏种、补种箱和储蔗槽中蔗种余量不足的情况进行信号采集,进行漏种计数显示和实现蔗种余量不足时的报警,步进电机作为动力源,驱动辊耙转动完成补种过程。选取行进速度和补种辊槽数为试验因素,以补种成功率和重置率为补种性能指标,进行了二因素五水平的正交旋转组合试验。结果表明,行进速度对补种成功率的影响极显著,补种辊槽数对补种成功率的影响极显著;利用Excel软件进行了二次回归方程分析,得出当行进速度为3 km/h、补种辊槽数为10个时,补种成功率达到93.97%,重置率为1.69%。设计的实时补种系统性能稳定可靠,解决了播种器工作过程中的漏种问题。     

气吸式播种机播种监测系统设计与试验——基于光敏原件

目前,机械式播种器研究较为成熟,但因本身结构特点难于播种长圆、扁等各种不规则形状的作物种子,而气吸式播种器尤其擅于播种棉籽、打瓜、葫芦籽、甜菜及玉米等种子。目前,播种机的监测装置大多使用机械式、压电传感器针对播种管、种料箱进行信号采集,并非在播种器内部进行监测。为此,设计了一种运用光敏二极管模块、霍尔传感器和单片机微处理器的气吸式播种机播种监测装置,实现了对播种机漏播、播种数统计,以及漏种报警等功能。播种监测系统试验结果表明:监测单元安装误差不应大于2.2mm,此时系统的漏播监测精度、播种数监测精度均大于95%。该气吸式播种监测系统符合监测要求,可避免过度漏播及无种空跑,提高了播种效率,降低了经济损失。     

气力式玉米精播机种肥监控系统的研制

根据目前国内外精播机缺少监控系统的现状,在充分考虑了各种精播机田间作业条件的基础上,开发了一种气力式玉米精播机种肥监控系统。从电路功能上实现了种子已播数的统计、种子堵塞报警、缺种报警、重播报警、漏播报警,以及肥料的缺肥报警、堵塞报警指示;系统能够准确地显示出故障所在的具体位置,避免了种子施播断条现象的发生。田间试验结果表明,该系统误报率低,性能稳定可靠,对农业生产和提高经济效益具有重大的意义。     

带有智能监测系统的马铃薯播种机

针对马铃薯机械播种作业中因种勺空勺导致的漏播问题,研制了一种马铃薯播种机智能监测系统。该系统采用接触式传感器,实时检测种勺,经过软件逻辑分析,判断种子是否漏播。每行实时漏播报警提示,并自行计算漏播率及记录每个工作段的面积,大大提高了播种机的工作效率。生产效率高,完全能满足大型种植户的需求,填补了国内马铃薯种植机械的空白。      

2BFJ-24型小麦精量播种变量施肥机设计与试验

为了提高冬小麦播种质量与种肥利用率,降低生产成本,针对中原地区冬小麦适度规模种植种肥同播作业方式粗放、效能低的特点,基于CAN总线通信协议下的车载传感器与PIC控制融合技术,设计了2BFJ-24型小麦精量播种变量施肥机,由播种施肥机械部件、种子漏播监测系统、肥料堵塞监测系统、变量施肥控制系统及车载计算机组成。通过红外光电检测可实时监测排种管种子流量情况,通过检测排肥管下端口内介电常数变化可实时获取肥料下落信号;通过集成GPS模块获取机器田间位置信息,结合预先加载的田块处方图,确定当前位置目标施肥量,并基于压力传感与微机控制解算当前施肥量和流量信息,按照机器前进速度实时调整施肥量;最终实现作业过程漏播、堵塞声光报警与精准施肥目的。田间试验结果表明,整机监控系统能够适应复杂田间环境,漏播监测准确率可达91%,肥料堵塞报警误差小于2%,变量施肥准确率超过96%,具有较好的实用性和经济性。