水稻育秧生产线秧盘播种量智能调控装置设计与试验

水稻工厂化育秧过程中,秧盘播种量的精准控制能有效保证育秧质量。为解决水稻工厂化育秧中秧盘播种量调控操作繁琐和效率低等问题,该研究研究设计了一种水稻育秧生产线秧盘播种量智能调控装置,该系统以STM32F429微处理器为控制核心,利用双漫反射光电传感器检测连续输送秧盘的准确到达位置,设计了秧盘质量称量机构,建立了常规稻和杂交稻芽种秧盘播种量与排种轮电机转速（频率）的关系模型,基于统计分析、信息反馈技术与秧盘播种量变化规律模型,实现不同水稻品种秧盘播种量的智能精准调控。试验结果表明,在500盘/h的生产效率下,装置的平均检测精度为94.84%,经调控后的杂交稻秧盘播种量的平均变异系数为2.5%,常规稻秧盘播种量的平均变异系数为4.04%。所设计的水稻育秧生产线智能调控装置具有较高的播种量检测精度,满足当前育秧播种量调控的使用要求,对提高水稻秧盘育秧播种生产线智能化水平、保证秧苗质量具有实际应用价值。     

水稻植质钵育秧盘蒸汽干燥装置研制及性能试验

为了实现利用高温高压饱和蒸汽干燥水稻植质钵育秧盘,以保证秧盘的成盘率、秧盘的湿强度和秧盘的储存期,同时增加水稻秸秆的利用率,设计了以水稻秸秆制成的燃料棒为燃料的水稻植质钵育秧盘蒸汽干燥装置。该装置主要由干燥介质供给系统、蒸汽干燥器和控制系统组成。根据蒸汽干燥理论、干燥装置设计的技术要求、每次干燥秧盘的最大数量、秧盘在干燥车上的布置形式和秧盘在干燥器内的布置形式,确定干燥介质供给系统中的蒸汽锅炉额定蒸发量为0.5 t/h,额定工作温度为144℃;干燥器的尺寸为Φ2 400 mm×5 500 mm,壁厚10 mm,保温层的厚度为170 mm,最高承受压力为0.7 MPa。干燥装置性能试验结果表明:干燥器的密封性、保温性良好,秧盘的成盘率达到97%,秧盘干燥均匀,秧盘的含水率、干燥湿强度满足秧盘的储存及生产要求。该研究结果为后续生产应用提供参考。     

基于稻草制造钵育秧盘水稻栽植机的研究

该研究在以稻草(植质)为原料研制出水稻钵育秧盘、以稻壳粉与土为原料混合研制成了人工苗床土的基础上，按基于稻草制造钵育秧盘水稻乳苗机械栽植技术的要求，设计和试制了水稻钵育乳苗栽植机，通过生产试验证明该项技术是可行的。     

旋转锥盘式水稻抛秧机工作参数优化设计

通过对水稻抛秧机秧苗在抛秧盘上的运动分析和受力分析,建立了秧苗在抛秧盘上的运动方程,分析秧苗抛出后的运动规律,通过优化方法计算出一组最佳工作参数,为水稻抛秧机设计提供了理论基础。     

基于机器视觉的水稻秧盘育秧智能补种装置设计与试验

对于工厂化育秧作业的水稻、蔬菜、花卉等,尤其是超级杂交稻,其机械化秧盘育秧播种的理想目标为2~3粒/穴,且普遍存在空穴和单粒穴的情况,为了保证秧盘育秧成秧率,提高精密播种合格率就显得非常重要。该文基于机器视觉技术,提出了一种智能补种方法,设计并研制了智能补种装置,主要用于超级杂交稻钵体秧盘育秧播种质量检测与补种过程。首先利用CCD摄像头采集秧盘图像,对图像处理与分析后得到空穴和1粒穴位置坐标,再利用定位机构和补种机构实现从种槽取种和对秧盘指定位置动态补种等功能。应用LabVIEW图形化编程软件,针对空穴和单粒穴的补种方案,开发出秧盘播种质量在线检测与补种运动控制系统,实现了智能补种任务。由试验结果统计可知,当补种率小于2%时,双补种器能够满足450盘/h的生产需求。     

2BP-2000型水稻育秧播种机分盘装置研制

针对现有育秧播种机分盘装置生产效率较低、高速作业时易出现卡盘和秧盘输送不连续等问题,该研究设计了一种生产效率不低于2 000盘/h的机械气动式自动分盘装置,可快速、准确完成分盘和供盘,适配2BP-2000型水稻育秧播种机高速播种。阐述了分盘装置的基本结构和工作原理,开展分盘、接盘过程分析,确定装置稳定分盘、接盘作业的关键机构与工作参数。分盘稳定性试验结果表明,生产率为1 600～2 000盘/h时,分盘稳定性不低于98.67%。开展以层叠秧盘数、生产率和秧盘质量为试验因素,以接盘成功率为试验指标的三因素三水平正交旋转组合试验,得到影响接盘成功率的因素主次关系为生产率、层叠秧盘数、秧盘质量,其中生产率、层叠秧盘数对接盘成功率影响显著（P <0.05）,秧盘质量对接盘成功率影响不显著（P≥0.05）,表明分盘装置对不同质量的秧盘适应性较好,其最优参数组合为：生产率2 000盘/h、层叠秧盘数6盘/层、秧盘质量750 g/盘,该条件下分盘装置的接盘成功率均值为98.43%,与预测值仅相差0.29个百分点。研究结果对提高水稻硬盘育秧播种机械化水平具有实用价值。     

水稻植质钵育秧盘蒸汽干燥工艺优化

水稻植质钵育秧盘的湿强度是保证秧盘成型及机械化插秧要求的关键因素。为了确保秧盘的湿强度能够满足秧盘成型及机械化插秧的要求,该文以水稻植质钵育秧盘为研究对象,利用蒸汽干燥技术,以蒸汽干燥后的秧盘湿强度为试验指标,通过单因素试验,分析研究了自然环境预处理时间、干燥时间、干燥温度和后干燥时间对秧盘湿强度的影响,确定了影响秧盘湿强度的主要因素和取值范围。在单因素试验的基础上,利用二次正交旋转组合试验建立了秧盘蒸汽干燥数学模型,并利用双因素分析法分析了各因素与评价指标之间的关系,确定各因素在数学模型中的主次顺序。试验表明：植质钵育秧盘干燥的最佳工艺条件是秧盘预处理时间为10 h,干燥时间为21 h,干燥温度为130℃,在此条件下秧盘湿强度预测值为0.4 MPa,验证试验得到实际湿强度值为0.395 MPa,与理论预测值相比,相对误差为1.25%。该研究结果为水稻植质钵育秧盘工业化生产提供一定的理论指导。     

秧盘育秧在杂交水稻制种中的应用浅析

秧盘秧在杂交水稻制种中应用于机插、抛植、手插等多种栽插方式,有利于解决丘陵山区制种中存在的母本插栽用工问题。由于目前秧盘秧在制种应用中存在着许多关键技术,故结合制种实践和多年多点试验示范,总结分析了秧盘育秧在杂交水稻制种中的应用要点。     

机械化插秧免秧盘育苗技术要点

机械化插秧育苗是水稻机械化插秧的关键环节,而机械化插秧免秧盘育苗技术,避免了传统秧盘育苗成本高、秧盘播种时不均匀易发生空盘的特点,具有节约秧盘成本、秧苗整齐、操作简单和实用性强等特点。基于此,对机械化插秧免秧盘育苗的整个过程进行技术总结。     

气吸式纸夹定位水稻精密育秧设备的研制

大量农艺试验表明：播种量和秧苗素质是影响水稻优质高产的主要制约因素,应用先进的精密播种技术培育均质壮秧是增加水稻单产的一个重要途径。针对现有水稻工厂化育秧方式一次性投资大,秧盘土采集困难和育秧过程繁琐等问题,在分析国内外水稻秧盘育秧精密播种技术与装备的基础上,根据水稻育秧的农艺要求,提出了应用纸介夹持定位封种的一种新的水稻无秧盘育秧精播方法,设计出气吸式纸夹定位水稻精密育秧设备并进行育秧试验。试验结果为单粒率达80%以上,合格指数（每穴1～2粒种子）超过95%,重播率（每穴3粒以上种子）小于4%,粒距合格率大于90%,纸介种带封固基本可靠,培育秧苗矮壮,栽插后发根能力强。     

水稻秧盘育秧播种机气动式自动供盘装置设计与试验

为减轻工人劳动强度,提高水稻秧盘育秧播种机的生产效率,研制了一种气动式自动供盘装置。通过建立秧盘输送模型确定了输送机构的输送过程和速度关系,根据秧盘外形特征和自动供盘装置工作原理,研制了气动式落盘机构及控制系统,由接近开关对秧盘进行检测,利用落盘机构快速升、放秧盘,实现秧盘的自动供送。为研究生产率、放盘时间和叠盘偏差对自动供盘装置性能的影响,以供盘合格率为指标进行了自动供盘正交试验。试验结果表明,叠盘偏差对供盘合格率的影响最显著,放盘时间对供盘合格率有一定影响,生产率对供盘合格率的影响不明显;当生产率为600~1 000盘/h、叠盘偏差为0~6 mm、放盘时间为0.8 s时,供盘合格率为98.67%~100%,试验结果满足水稻秧盘育秧播种机育秧技术使用要求。该研究对提高水稻秧盘育秧播种机的自动化程度具有重要意义。     

电磁振动式拌浆育秧水稻芽种播种机优化试验

为了探明电磁振动式拌浆育秧水稻芽种播种机工作性能的影响规律并获得因素的最优组合,该文对拌浆育秧水稻芽种播种机进行了单因素和多因素播种试验。通过回归分析建立了挡种板开口高度、行走速度、排种盘振动速度和隔振橡胶垫刚度4个因素与播种量和播种合格率的单因素、多因素数学模型,分析了各影响因素及交互作用对播种量和播种合格率的影响规律及机理,进行了参数优化。结果表明,挡种板开口高度小于7mm时,堵种现象较严重;挡种板开口高度和排种盘振动速度大,播种量和播种合格率大,行走速度大,播种量和播种合格率小;小的行走速度与大的排种盘振动速度组合,有利于提高播种合格率。参数的最优组合为挡种板开口高度9.3mm,行走速度50.1mm/s,排种盘振动速度13.1m/s,隔振橡胶垫刚度1248.9N/mm。可靠性为95%的播种合格率总区间为86.72%～93.54%。该文为播种机的优化设计提供依据。     

空气整根营养钵育苗秧盘对培育水稻稀植大秧苗的影响

研究了空气整根营养钵育秧,非空气整根营养钵育秧和普通营养钵育秧三种不同育秧方式及稀植条件下水稻的生长发育特征,生理特性及其对产量的影响。研究结果表明:空气整根营养钵培育的秧苗素质好于其他两种秧盘培育的秧苗。水稻合理稀植后,茎杆粗壮,分蘖力增强,分蘖高峰期推迟,成穗率提高,产量提高。     

基于机器视觉和BP神经网络的超级杂交稻穴播量检测

为了保证秧盘上每穴超级稻种子数量一致,实现精密播种作业,需对播种性能进行准确检测,但超级杂交稻播种到秧盘中,多粒种子存在粘连、重叠、交叉等情况,传统的面积、分割算法对上述情况播种量检测精度低,因此需提高上述情况种子播种量检测精度。考虑到种子连通区域的形状特征反映种子数量,该文提出一种基于机器视觉和BP神经网络超级杂交稻穴播量检测技术。针对超级稻颜色特征,采用RGB图像中红色R和蓝色B分量组成的2×R-B分量图和固定阈值法获取二值图像;投影法定位秧盘目标检测区域和秧穴;提取连通区域10个形状特征参数,包括面积、周长、形状因子、7个不变矩,建立BP神经网络超级稻数量检测模型,检测连通区域为碎米/杂质、1、2、3、4和5粒以上6种情况;试验结果表明,6种情况的检测正确率分别为96.6%、99.8%、97.2%、92.5%、86.0%、94.3%,平均正确率为94.4%,每幅图像平均处理时间0.823s,满足精密育秧播种流水线在线检测要求;研究结果为实现精密恒量播种作业提供参考。     

蔬菜育苗播种流水线压穴滚筒装置改进与控制系统设计

为进一步提高蔬菜育苗播种流水线的控制精度和生产效率，对现有蔬菜育苗播种流水线进行了改进设计。首先将被动压穴滚筒改造为主动压穴滚筒；然后进行了流水线控制系统总体方案改进设计，完成了以传送带速度检测与控制、压穴装置的初始化与位置控制和播种装置的初始化与位置控制为核心内容的控制系统设计；最后进行了流水线的播种试验。试验结果表明主动压穴装置修正了被动型压穴出现偏差的问题，流水线的播种合格率大于90.8%，空穴率小于5.3%，重播率小于3.9%，最高生产效率可以达到800盘/h。该改进设计提高了播种流水线的播种控制精度和生产效率。     

生物降解秧盘及播种量对机插水稻秧苗素质及产量的影响

为探明生物降解秧盘稀播育秧、带盘机插的生产适用性,以籼型杂交稻中浙优8号和籼粳型杂交稻甬优538为材料,普通平盘作对照,研究了生物降解秧盘不同播种量(30,50,70和90 g/盘)育秧对机插水稻秧苗素质、机插特性与产量的影响。结果表明,生物降解秧盘育秧显著提高出苗率(P0.05),且播种量越低,出苗率越高,中浙优8号30 g/盘处理的出苗率较普通平盘育秧高20.57个百分点。生物降解秧盘采用上毯下钵设计,所育秧苗根系独立成钵状,白根多且粗壮,其平均根直径较普通平盘宽8.63%,且盘根力均大于100 N,满足机插对秧块成毯的要求。同时,可带盘按钵精准机插,中浙优8号30 g/盘处理的漏秧率仅7.78%,较普通平盘机插低6.67个百分点。生物降解秧盘处理结实率和千粒重略低于普通平盘,群体颖花量则高于后者,最终产量较普通平盘机插略高。综合育秧、机插效果及产量表现,生物降解秧盘育秧播种量以70 g/盘为宜。因此,生物降解秧盘带盘机插可发挥稀播培育壮秧优势,提高机插质量,有助于杂交稻少本稀植、充分发挥增产潜力。     

关节式蔬菜育苗穴盘播后自动摆放机设计

为解决中国蔬菜育苗播种后人工摆放穴盘劳动强度大的难题,设计了关节式蔬菜育苗穴盘播后自动摆放机,并对机器的关键部件进行了理论分析及设计计算。确定了以关节式机械手作为摆盘执行机构,对其进行了数学建模并得到了摆盘机械手运动学方程。在单因素试验的基础上,进行Box-Behnken Design响应面优化试验设计,探求了穴盘输送高度、输送角度、输送速度3个关键参数对穴盘间距合格率、穴盘摆正率、穴盘排齐率3个评价指标的影响规律,利用Design-Expert软件对试验结果进行方差分析,建立了评价指标与各影响因素的数学回归模型,并进行响应面分析,得到了影响摆盘效果的3个关键参数的最佳组合为：穴盘输送速度为60 mm/s,穴盘输送角度为31°,穴盘输送高度为40 mm。并对优选出的最佳摆盘参数组合进行了试验验证分析,试验结果为：穴盘间距合格率97.6%,穴盘摆正率96.5%,穴盘排齐率95.7%,试验结果与理论预测值的误差绝对值均低于5%,表明摆盘执行机构在最佳工艺参数组合下工作平稳可靠,满足穴盘摆放技术要求。该研究可为全自动化、智能化穴盘摆放机的设计提供参考。     

抛(摆)秧钵苗入土深度影响因素的试验研究

研究了抛（摆）秧体苗入土深度与其影响因素之间的关系。结果分析表明,摆秧机排秧器的高度为９０ｃｍ左右最佳,机摆秧作业时,土壤沉淀８ｈ￣２ｄ,人工抛秧作业时,土壤沉淀时间６ｈ￣１ｄ较好。同时通过回归分析,给出了钵苗入土深度和苯苗下落高度、土壤硬度之间的关系式,该式的预测和实测的结果高度一致。