大功率农机作业效率与机组合理运用模式的研究（简报）

为了科学管理、合理运用大功率农业机械,提高机组的作业效率,在调查测试播种和麦收作业的基础上,对测试机组分别进行了时间利用率和作业效率分析。结果表明：影响播种作业和小麦割晒作业时间利用率与总作业效率的主要因素分别是加种子肥料、故障维修和地头转向,个别机组存在动力匹配不合理的问题。根据调查和分析的结果,针对大功率农机作业中存在的问题提出了机组的合理运用模式。     

大功率农机作业效率与机组合理运用模式的研究

为了科学管理、合理运用大功率农业机械,提高机组的作业效率,在调查测试播种和麦收作业的基础上,对测试机组分别进行了时间利用率和作业效率分析.结果表明:影响播种作业和小麦割晒作业时间利用率与总作业效率的主要因素分别是加种子肥料、故障维修和地头转向,个别机组存在动力匹配不合理的问题.根据调查和分析的结果,针对大功率农机作业中存在的问题提出了机组的合理运用模式.     

半悬挂犁受力和结构参数的计算机辅助分析

半悬挂犁工作幅宽大，作业效率高，非常适应大农业生产的要求，为了合理地进行半悬挂犁与拖拉机机组的配套设计和使用，减少耕作过程中的功率消耗，提高机组效率，就必须要对半悬挂犁进行受力和结构参数分析，传统的分析方法是利用图解法。本文从理论上分析了采用图解法进行半悬挂犁受力分析所存在的问题，建立了半悬挂犁受力的矩阵方程组，利用计算机辅助分析，预测了半悬挂犁机组各结构参数变化对机组受力工况的影响，从而为半悬挂犁机组的合理配置、强度计算和优化设计提供了理论依据。     

Computer Aided Analysis of Forces Applied to Semi-mounted Plough

半悬挂犁工作幅宽大，作业效率高，非常适应大农业生产的要求，为了合理地进行半悬挂犁与拖拉机机组的配套设计和使用，减少耕作过程中的功率消耗，提高机组效率，就必须要对半悬挂犁进行受力和结构参数分析，传统的分析方法是利用图解法。本文从理论上分析了采用图解法进行半悬挂犁受力分析所存在的问题，建立了半悬挂犁受力的矩阵方程组，利用计算机辅助分析，预测了半悬挂犁机组各结构参数变化对机组受力工况的影响，从而为半悬挂犁机组的合理配置、强度计算和优化设计提供了理论依据。     

收获机组技术生产率随地块条件的变化规律试验

针对土地经营规模多样化的现状,探索收获机组技术生产率随地块条件的变化规律,在综合分析收获机组作业时间构成的基础上,建立了收获机组作业各类时间项目与地块条件关系的数学模型,建立了不同卸粮条件下收获机组技术生产率与地块条件关系的数学模型。选择8种不同功率级的收获机组为研究对象,采用跟踪试验方法获取收获机组作业过程中各类时间消耗数据,验证了收获机组技术生产率随地块条件变化关系模型的正确性;采用MATLAB进行编程计算,研究得到不同功率级收获机组技术生产率随地块条件变化的定量规律:幅宽为2~3 m的小功率收获机组适宜的最小地块长度为400 m,最小地块面积为3 hm2;幅宽在4~5 m的中等功率收获机组适宜作业的地块长度为600 m,地块面积为5 hm2;工作幅宽为7 m以上大功率收获机组适宜作业的地块长度为800 m,地块面积为7 hm2。该研究可为完善农业机械化生产与管理理论、科学选择收获机械提供参考。     

播种机组纯作业时间利用率与地块条件的匹配模型与试验

机械化播种作业是现代农业生产的重要环节,纯作业时间利用率是衡量播种机组作业效率的重要指标。该研究依据农业机组运行机理,在调查研究的基础上,提出季节时间利用率概念,确定了播种机组的作业时间构成,建立了播种机组纯作业时间、转弯时间、加种肥时间的计算模型和3种加肥方式下的播种机组纯作业时间利用率计算模型,明确各参数随地块面积、地块长度等条件变化的一般规律;以此为基础,在机组正常作业状态下,采用定距离多点多设备同步跟踪测的试验方法获取4种典型播种机组各类作业时间数据,并运用3σ原理剔除无效数据;依据所建模型及有效试验数据,采用Matlab 2012b对4种播种机组的纯作业时间利用率随地块条件变化规律进行模拟仿真,并采用Sigmaplot 12.5软件直观表达试验结果;进而探索了播种机组纯作业时间利用率随地块条件化的原因,确定了目标时间利用率条件下不同播种机组与其所适宜的作业地块面积和地块长度的定量关系:播种机组纯作业时间利用率大于0.6时,约翰迪尔7830机组适合作业地块面积大于等于6 hm^2、地块长度为1 200~1 400 m;维美德171机组适宜作业地块面积大于等于6 hm^2、地块长度为1 000~1 200 m;常发504机组适合作业的地块面积大于等于1 hm^2、地块长度为500~1 500 m;黄海254机组适合作业的地块面积大于等于0.3 hm^2、地块长度200~1 500 m。研究成果可为不同地块条件的播种机组选型提供定量依据。     

拖拉机作业机组模糊综合控制模型及仿真试验

拖拉机作业机组是一个复杂的非线性且有惯性的控制系统，系统参数间存在耦合关系，建立精确数学模型进行综合控制比较困难，通过对拖拉机作业机组动态特性的研究，建立了基于发动机负荷率、驱动轮滑转率和作业阻力3参数的综合控制仿真模型，并应用模糊控制技术实现了机组的综合控制。试验结果表明，该仿真模型能够根据作业阻力的变化自动推理输出档位、油门位置或耕深控制信号，由下位机执行机构完成控制，实现了由计算机模拟驾驶员对机组进行综合自动控制。由计算机实现机组综合自动控制，能根据选定的控制策略使发动机按最低油耗曲线运行，获得了很好的动力性和经济性，而且计算机自动控制摆脱了人工经验控制，控制更精确，比人工控制效果好，且控制具可重复性和试验结果具可比性。因此，所设计的拖拉机作业机组模糊综合控制模型对拖拉机作业机组综合自动控制研究有一定的实用和参考价值。     

烟草田间作业机械评价模型的构建

为评价农业机械的适用性满意度,探索基于实际生产管理需要的农业机械选型方法。以烟草种植和烟草田间作业机械为研究对象,将烟草种植流程划分为3个阶段10个环节,并设定各环节的评价指标体系,每个环节设计了作业成本、作业效率、作业效果、使用效应等4个二级指标,共44个评价指标。结合田间实地测试采集评价指标数据;依据农艺要求量化评价指标的评判基准;采用层次分析法,构建综合评价模型。以起垄环节为例评价模型的应用,共涉及7台不同类型的起垄机组（编号分别为I,II,...VII）,其中,IV、V为"履带式",VII为"复合式",其余均为"手扶式"。测试过程表明,"手扶式"起垄机组工作状态易调整、作业效果好;"履带式"起垄机组整机质量较大,动力不足时容易导致作业、行进速度变缓;"复合式"起垄机组整机结构复杂,操作舒适性和安全性不高。从评价结果看,参与测试的7台起垄机组中,作业成本指标排序靠前是I、III、II号机组,评价值分别为0.91、0.89、0.85;作业效率指标排序靠前的是V、IV、II号机组,评价值分别为1、0.49、0.41;作业效果指标排序靠前的是II、V、I号机组,评价值分别为0.96、0.69、0.66;使用效应指标排序靠前的是I、II、V号机组,评价值分别为0.93、0.75、0.59;综合评价表现较佳的是II、I、V号机组,适用性满意度评分分别为0.75、0.68、0.66,选型评价结果与当地实际情况相吻合。该模型可为农业机械选型定量化的比较提供依据和参考。     

高茬秸秆还田耕整机功耗检测系统设计与试验

为检测高茬秸秆还田耕整机田间作业功耗,根据功耗检测原理,采用LabVIEW软件,并结合NI数据采集卡、动态扭矩传感器和电感式接近开关等组成的硬件平台,设计了功耗检测系统。标定试验表明,该系统所检测的0~2 000 N·m范围内扭矩:最大绝对误差为5.367 N·m,此时相对误差为0.27%;所检测的转速:最大绝对误差为0.261 r/min,此时相对误差为0.073%。以耕深、刀辊转速、机组前进速度为影响因子设计了田间正交试验,结果表明:影响高茬秸秆还田耕整机作业功率消耗的首要因素为耕深,其次为机组前进速度,刀辊转速对功率消耗的影响较小;在满足耕整质量的前提下,同时考虑耕整机作业效率,其较优作业参数为:刀辊转速330 r/min,耕深185 mm,机组前进速度3.36 km/h,其平均作业功耗为52.52 kW,秸秆埋覆率达到96.2%。研究结果为高茬秸秆还田耕整机的节能降耗、动力合理匹配和结构优化设计等工作提供参考依据。     

处方农作车载嵌入式信息处理系统的研制

针对智能化精细处方农作系统田间作业机组对车载信息采集和处理的需要,以ARM(adanced RISC machines)工控系统和嵌入式GIS为核心,集成DGPS(differential global positioning system)系统和机组作业速度检测装置等,研制了一套处方农作车载嵌入式信息处理系统。该系统通过RS-232接口获取DGPS系统的动态GPS定位信息,通过USB接口输出农田信息分布图或输入作业处方图,通过CAN总线采用iCAN协议与农田信息采集系统和变量农作控制器互联。嵌入式GIS由eSupermap 6.0开发而成,运行于ARM工控系统的Windows CE 5.0操作系统;可通过网格划分和属性编辑实现GPS定位信息与农田信息的融合,生成农田信息分布图;还可通过坐标匹配进行机组当前作业位置在工作空间图中的网格识别,实现处方图的解译。模拟测试试验结果表明:该系统信息处理功能正常,能够完成农田信息分布图的生成和处方图的解译,机组作业速度检测绝对误差≤0.1km/h、处方图解译最大延迟时间≤1s、3km/h作业速度下的网格判别误差约为-0.5～0.6m,适合各种智能化处方农作系统田间作业机组的车载信息处理应用。     

基于启发式优先级规则的农机调配算法

针对目前农机调配中无科学合理调配方案的现状,该文提出了一种基于机主选择的农机调配模式,建立了以高收入低成本为目标的优化模型。针对农机调配的特点,该文分析了组合的优先级规则,设计了基于启发式优先级规则的农机调配算法。分别采用一般农机调配算法和本文提出的调配算法对农田实例进行计算并得到不同的调配方案。从服务收入、调配路程和等待时间等方面对不同调配方案进行分析和比较可知,本文算法得到的调配方案要优于一般调配算法的方案。最后分析了农田数量和并行度对本文算法性能的影响。试验结果表明该文提出的算法对于解决当前农机调配问题更为有效。     

京郊平原地区种植专业户适度经营规模与农机化发展的关系

本文通过典型调查,探讨了京郊平原地区种植专业户每个劳力的适度经营规模:近期,在尚未解决用机械收获小麦的条件下,以承包六亩左右为宜;在已实现小麦机收的条件下,以承包十五亩左右为宜。当发展到小麦、玉米两茬从种到收基本实现机械化后,每个劳力的适宜经营规模可达三十亩左右。因地因条件制宜,合理确定适发承包经营规模,不致荒废土地。亦为稳步使土地向种田能手集中,妥善转移农田劳力,发展多种经营,搞好首都郊区农北建设,提供了参考依据。     

农业机械化对农业和农村经济贡献率理论分析

机械化对农业产出增长的贡献不仅包含农业机械投入量增减对产出的影响，而且应包括农业机械生产率提高的作用，贡献率大小可用农业机械产出弹性在规模弹性中的比值衡量；机械化对农业劳动生产率增长的贡献大小决定于它对农业产出增长的贡献大小和对农业劳动力的替代作用；农业机械化在某一时期对农村经济的贡献与由它产生的劳动生产率增长率成正比，与非农产业产值占农村社会总产值的比重成正比，与初期从事农业的劳动力数量成正比。     

两种综合赋权法应用于灌区节水改造效益评价的比较研究

在灌区节水改造项目综合后评估中,指标权重的确定对于评价结果的客观合理性起着至关重要的作用.为了科学合理地确定指标权重,选用两种不同原理的综合赋权法对灌区节水改造资源性效益评价指标权重进行了确定,并分别应用得出的权重值计算了灌区节水改造资源性效益综合评价值.结果表明,两种综合赋权方法得出的指标权重向量大小排序结果一致,应用于灌区评价时所得4个灌区节水改造资源性效益两种综合评价值大小不一样,但排序结果一致.最后,对该结果出现的原因及两种综合赋权法的适用条件进行了分析.     

基于模糊隶属度的多站点多机协同即时响应调度系统

为了实现多农机站联合调配完成农户的实时作业订单，该研究针对农田与农机的匹配与调度需求问题，综合考虑农户满意度、多农机站协同、订单数量、农田面积和位置坐标等因素，建立带有模糊时间窗并以调度总时长最小和调度农机数量最少为目标的多农机站即时响应调度数学模型。并设计了基于保留优秀父代基因的改进遗传算法的农机调度系统，完成多农机站响应多农田的同时作业需求的任务，在最短时间里即时调配农机按照最短路径至各农田完成作业要求。以武汉周边某地区的3个农机站和35个农田作业订单为例，验证所提出的模型和智能优化算法，并进行可视化界面展示。试验表明，当模糊隶属度为0.8时，调度总路程减少率为9.89%，农机数量降低率为15.38%；针对该地区各农机站农机数量的实际情况，在不影响农户满意度的前提下，单个农机站接受实时订单数量以不超过20为最佳。该研究实现了多农机站对多农田精准调度作业，有助于科学合理调度农机，提高农机作业效率，节约成本投入。     

A summary of state laws regulating youth operating farm tractors on highways

Driving farm tractors on highways is hazardous for youth due to the large speed differential between motor vehicles and agricultural vehicles, as well as recent increases in traffic volume on many rural roads. In 1994, the state of Wisconsin enacted legislation requiring youth who operate farm tractors on highways to complete a tractor and machinery certification course. We were interested in finding out whether other states have similar requirements. The purpose of this project was to collect and summarize state laws regulating youth who operate farm tractors on highways in the U.S. A systematic method was used that included an initial Lexis-Nexis database search followed by internet searches in combination with follow-up email and telephone communications when missing or unclear results were obtained. The findings show that 14 states have legislation addressing youth who operate farm tractors on highways. The content of these statutes varies, but includes driver's license or educational requirements, as well as regulations concerning the ages, locations, and/or times of day when youth may drive farm machinery on highways. This compilation of state laws will be useful information for agricultural safety professionals in designing effective outreach programs. A synthesis of the findings may also lead to the development of model legislation or inform future research efforts aimed at preventing youth farm tractor crashes on highways.     

甘蔗生产机械化系统的试验和分析

该文对广前公司引进的甘蔗生产机器系统3年来的机械化试验进行了评价及经济分析。机械化是一项复杂的系统工程,机械化系统需要合理的机具配置和高质量的现代管理,各个环节都影响整个系统的工作效率。甘蔗生产机械化系统虽然还有很多问题,但是其潜在的高工效、高经济效益是人工难以比拟的。如果建立和完善管理体系和社会化服务体系,并且能够很好地解决土地清理、机具配套、收获部署及人员培训等问题,我国实现甘蔗生产全面机械化将有广阔的前景     

中国大田无人农场关键技术研究与建设实践

智慧农业是现代农业的发展方向，无人农场是实现智慧农业的重要途径。为了探索和推广无人农场在现代农业中的应用，华南农业大学对大田无人农场的关键技术进行了深入研究，包括无人农场作业环境、作业对象和作业机械装备信息的数字化感知技术；土地整治、耕整、种植、播种、田间管理和收获方案的智能化决策技术；农机自动导航和农机精准作业的精准化作业技术；农作物生长、农机运维和农场经营管理的智慧化管理技术。2020年在广东增城创建全球首个水稻无人农场，实现了五大功能，包括耕种管收生产环节全覆盖，机库田间转移作业全自动，自动避障异况停车保安全，作物生产过程实时全监控，智能决策精准作业全无人。取得了显著的经济、社会和生态效益，2021 年广东增城水稻无人农场种植的优质丝苗米十九香产量达到9934.35 kg/hm²，比当地的平均产量高32%；2023年湖南益阳千山红镇再生稻无人农场两季产量达到18625.5 kg/hm²，说明了人不下田也能种地，也能种好地。截至2023年11月，在国内15个省启动了 30 个无人农场的建设，包括水稻、小麦、玉米和花生4种作物，实践结果证明了无人农场和智慧农业发展的巨大潜力，为解决“谁来种地”和“如何种地”提供了重要途径。     

农场农业机器作业成本动态预测模型的研究

农业机器作业成本的预测是优化决策的关键,该文提出了建立农业机器作业成本动态预测模型的一般方法,模型由折旧费、维修保养费、油料费、劳动力成本和管理费5个预测子模型组成.模型结果表明,利用农场相关实测数据建立的模型均达到了较高的精度,其中拖拉机残值系数、累积维修保养费系数回归模型精度的调节平方和分别为0.8367和0.8840;模型的比较分析表明,在2007年机龄为9.16 a的6号JDT654拖拉机组成型耕机组和旋耕机组分别完成180.28 hm2和165.46 hm2作业面积的条件下,二台机组总作业成本的预测值分别为28585.79元和23868.42元,预测偏差分别-2.11%和-5.92%;二台机组作业总成本和的预测偏差为-3.88%.     

农机诊断中故障树最小割集的微机实现

利用数据库技术,将农机诊断中故障树状结构变为数据库结构。方法上全部采用数据处理,避开非线性运算,由微机直接求取故障树最小割集。算法思路清晰,程序实现简洁,易于操作和掌握,并能节省计算机内存,大大提高计算速度。