基于EDEM的控位分层施肥开沟器作业过程的仿真与试验

针对免耕播种机分层施肥开沟器存在纵向尺寸大、分层效果差的问题,设计了一种由主开沟器及浅层尾管组成的控位分层施肥开沟器,通过浅层尾管的位置调节,实现分层施肥位置的横向控制。利用EDEM建立开沟器离散元仿真模型,模拟其切土开沟分层施肥作业过程。对开沟器侧位及正位施肥方式的土壤耕作阻力进行了理论分析及仿真验证。结果表明:开沟器侧位施肥方式较之正位方式,具有相对较高的土壤耕作载荷及较小的载荷波动;侧位施肥方式具有较佳的肥料分层效果及更为集中的颗粒空间分布特性。田间验证试验结果表明,控位分层施肥开沟器可实现分层施肥设计功能,正位及侧位方式的平均施肥深度差及施肥深度差变异系数分别为3.9 cm、4.7 cm及10.8%、5.1%,侧位方式具有更明显、稳定的肥料分层效果,且试验结果与仿真结果相一致。     

深施肥条件下双圆盘播种开沟器性能优化

针对东北地区深施肥播种作业中播种开沟器回土性能差导致播种深度过深或烧种等问题,分析双圆盘播种开沟器回土性能。建立双圆盘开沟器与土壤运动模型,分析空间土壤颗粒位移影响因素。分析双圆盘开沟器作业后土壤回流状态,利用沟形轮廓仪绘制沟形轮廓曲线,采用分段曲线拟合方式结合数学积分法得出播种开沟器回土面积。以牵引阻力和回土面积为评价指标,土壤含水率、双圆盘开沟器直径、夹角、倾角为变量,在土槽中作正交试验。采用极差法分析试验结果,得到影响双圆盘开沟器牵引阻力和回土面积主次因素及双圆盘开沟器最优组合:在土壤含水率为12%±1%情况下,开沟器圆盘直径320 mm、圆盘夹角12°、圆盘倾角6°。选用最优参数组合双圆盘开沟器与传统双圆盘作土槽和田间对比试验,结果表明,最优参数组合双圆盘开沟器作业性能优良,可为双圆盘播种开沟器优化设计提供借鉴。     

基于激光传感器的开沟深度控制系统的设计与试验

【目的】针对链式开沟机开沟深度难以精确调节的问题,设计一种基于激光传感器的开沟深度控制系统。【方法】采用激光三角反射式位移传感器实时检测开沟深度,并与设定目标值比较;通过控制系统决策驱动液压系统与执行机构,实现开沟深度的闭环控制;通过田间试验,比较了开沟深度控制系统开启前后控制精度和稳定性。【结果】静态试验结果表明,当开沟深度检测值与目标值相差±50 mm时,系统响应时间分别为0.19和0.31 s,最大控制误差3 mm。田间试验表明,开沟深度分别为200、300和400 mm,前进速度为3 km·h~(–1)时,启动开沟深度控制系统后,链式开沟机开沟深度的控制精度和稳定性均得到提高;与关闭系统相比,启动系统后控制精度提高了2.3%,稳定性系数提高了4.3%。【结论】该控制系统响应迅速、控制精度较高,控制误差满足了设置要求。研究结果为链式开沟机开沟深度控制提供了一种解决方法。     

葡萄开沟施肥机的设计与试验

新疆葡萄种植采用矮、密的种植模式,一些地区葡萄使用搭棚种植的方法,这就要求施肥机和牵引驱动拖拉机必须适应在狭小的空间下作业的条件.针对这一农艺要求,研制了一种集开沟与施肥一体的葡萄施肥机具,该机具由功率为40.4 kW的拖拉机牵引.通过田间生产性试验证明,开沟施肥深度和施肥量可以调整,在最大开沟深度为40 cm时,作业速度可以达到30 m/min,作业时肥箱撒肥口和施肥铲未发生堵塞现象,开沟施肥后,覆土挡板将沟两侧的土壤推挤成均匀的土垄,作业性能稳定,可提高劳动效率,满足葡萄种植生产需要.     

橡胶园开沟机具的试制与试验

橡胶园田间管理过程中施肥、压青等农艺需要开沟或挖穴来辅助,该工作目前由人工或挖机完成,技术提升空间较大.该文阐述了一种简易开沟机具的工作原理和结构特点,该机具结构简单,易操作,可在橡胶园除草农艺前进行开沟作业.试验结果表明,开沟机具匹配55.161 8 kW(75马力)拖拉机,开沟深度这35 cm,生产率大于0.4 hm2/h,可有效提高生产效率和降低成本.     

圆盘式开沟机正反转开沟运动学分析及参数优化

针对圆盘式开沟机开沟方式、作业参数选择不合理,造成工作过程中功率消耗大的问题,通过理论分析和试验验证,研究开沟方式、作业参数与功率消耗的关系。对正、反转开沟过程进行运动学分析,建立开沟方式与开沟深度的适应性方程。利用室内土槽试验台,构建正、反转开沟功耗测试系统。单因素试验表明:当开沟深度为0~368mm时,反转开沟功率消耗大于正转开沟;当开沟深度为368~500mm时,正转开沟功率消耗大于反转开沟。采用正交旋转组合试验,研究了开沟深度、刀盘转速和前进速度对功率消耗的影响规律,得出各因素对正转开沟功率消耗影响的主次顺序是:开沟深度前进速度刀盘转速,对反转开沟功率消耗影响的主次顺序是:开沟深度刀盘转速前进速度。采用多因素单目标优化方法,建立功耗模型并求解得出,当开沟深度为185mm,刀盘转速为190r/min,前进速度为0.85km/h时,正转开沟功耗最小为29.47kW;当开沟深度为415mm,刀盘转速为217r/min,前进速度为1.03km/h时,反转开沟功耗最小为36.28kW。验证试验表明:2种开沟方式下,理论值和试验值的相对误差分别为7.32%和2.47%。     

果园开沟施肥覆土机的设计与试验

【目的】针对我国林果施肥劳动强度大、施肥效率低的特点,设计一种果园开沟施肥覆土机,阐述了该设备的结构特点及工作原理.【方法】对影响施肥效果的各因素进行了正交试验.【结果】施肥量受开沟深度影响最大,受挤排肥铰龙转速影响次之,受机具前进速度影响最小;排肥均匀性变异系数受排肥铰龙转速影响最大,受开沟深度影响次之,受机具前进速度最小.【结论】当机具前进速度为1.5km/h,开沟深度为250mm,排肥铰龙转速为60r/min,施肥效果较好.     

茶园节能型开沟刀设计与试验

针对茶园机械化开沟减阻减耗需要,设计茶园节能型开沟刀,用于减小茶园开沟时的开沟功耗。通过理论分析确定节能型开沟刀侧切刃与正切刃曲线方程,通过离散元仿真方法确定侧切刃螺旋线终点处滑切角与正切刃在侧切刃平面内展开曲线终点处静态滑切角分别为62°、56°。对设计完成的节能型开沟刀进行田间试验,试验结果表明:在开沟深度为15、20、25 cm时,节能型开沟刀的开沟功耗分别为0.093、0.107、0.128 kW,均小于对照组通用开沟刀的开沟功耗,说明设计的节能型开沟刀在各个开沟深度均能够达到降低开沟功耗的目的。此外节能型开沟刀在不同开沟深度的沟深稳定性系数均大于90%,高于国家标准和对照组通用开沟刀试验结果,说明设计的节能型开沟刀在降低作业功耗的同时,可保证开沟质量。     

原茬地大豆垄上双行开沟器结构参数优化

针对大豆垄上双行免耕播种作业过程中开沟器入土困难、开沟器堵塞、种沟构建质量差等问题,设计原茬地大豆垄上双行开沟器结构参数优化试验。通过分析工作过程中土壤颗粒在导流板表面运动规律,确定影响土壤颗粒运动规律关键结构与作业参数。采用四因素三水平正交试验方法,以分土角、运土角、导流角为试验因素,开沟深度变异系数和横向粒距变异系数为评价指标。优化结果为在作业速度8 km·h-1条件下,分土角65°,运土角30°,导流角45°时,开沟深度变异系数0.091、横向粒距变异系数0.035,作业过程无堵塞现象。将结构参数优化后双行开沟器与分体式双圆盘开沟器作比较试验,结果表明,开沟深度合格率提高11%,种子粒距横向分布合格率提高32%,开沟深度变异系数降低43.5%,横向粒距变异系数降低66.6%。研究结果为原茬地作物双行免耕播种机具推广应用提供技术支撑。     

双垄四行花生垄作播种机种沟开沟器设计与试验

针对我国南方丘陵地区土壤含水率较高导致花生播种机开沟器的开沟沟型不稳定、牵引阻力大的问题,设计了一种适用于南方土壤的花生播种机种沟开沟器,并结合南方土壤模型参数,采用离散元仿真和土槽试验相结合的方法优化开沟器作业参数。利用EDEM平台搭建土壤与开沟器模型,以开沟深度、双翼夹角和入土角为试验因素,以沟型系数和牵引阻力为评价指标,结合响应面法进行Box-Behnken试验,研究各因素及其交互作用对开沟器作业效果的影响规律,并确定最优参数组合为：开沟深度40 mm、双翼夹角98°、入土角144°。对比仿真试验和土槽试验结果,沟型系数和牵引阻力的误差分别为3.78%和6.68%,基于最优作业参数组合得到土槽试验中沟型系数为1.02、牵引阻力为46.3 N。该研究提高了开沟器的作业性能,为南方丘陵地区花生播种机种沟开沟器设计提供理论参考。     

基于GPS/GPRS的野外虚拟数据采集仪

利用GPRS无线通信、虚拟仪器和基于ARM的嵌入式系统,开发了野外移动数据采集平台。以S3C2410处理器为硬件平台,结合传感器和GPS模块,完成数据采集和空间定位 利用虚拟仪器技术开发了主控计算机软件,通过GPRS网络实现信息交互和远程控制。实际运行表明该系统安全可靠,解决了信息存储的有限性和移动测量的不便性等问题。     

基于3G的在线土壤水分监测系统设计与实现

利用WCDMA全球网络覆盖广、传输速率快和Internet服务器存储量大等特点,设计并实现宽带码分多址和在线技术相结合的土壤水分远程监测系统。包括利用3G开发模块和嵌入式技术研发出的无线远程水分传感器、基于Windows Mobile6.5设计的便携式移动水分监测系统和基于Web的在线数据服务器。通过3G网络建立无线传感器、移动终端与数据服务器的远程无线连接;将无线传感器采集的实时信息发送到数据服务器和移动终端;数据服务器的Web监测系统利用B/S模式实现数据的存储、查询和分析等多种功能;移动终端与数据服务器端还可实现同步访问与适时交互。结果表明,基于WCDMA网络,利用传感器和便携式移动终端发送和接收数据,通过数据服务器存储、查询和分析数据,解决了远程数据监测中传输速率慢、发送距离短、存储量小等数据传输、储存与分析中的难题,可满足精准农业对数据的大量需求。     

基于物联网架构和WebGIS的森林火灾监测系统研究

提出一种基于物联网架构和GIS的森林火灾监测模式,利用无线传感网芯片CC2430和GPRS模块MC35i完成了传感器节点、协调节点的硬件和软件设计,并对无线传感网和地理信息系统之间的集成做了初步研究。实现森林火险信息的自动采集、无线传输、实时监测、定位、网络发布和远程参数设置等功能,为火灾监测信息系统、地理信息系统(GIS)、气象信息系统以及决策支持系统等多系统的整合打下了基础。     

基于Zigbee的播种质量监控系统的设计

为了满足智能化农业的需求,应用无线传感网络技术和PLC控制器技术,设计了一个基于Zigbee的播种质量无线监控系统。该系统采用光电传感器实现对排种状态的检测,采集的信息通过无线传输模块发送到PLC;利用霍尔传感器检测拖拉机行进速度,步进电机驱动排种轴,以实现播种状况的实时检测、控制及排种速度与拖拉机速度的同步。试验表明：该系统具有高可靠性、高精度的特点,在高速通信的同时有效地实现了播种信息的实时监控。     

油菜播种质量监测系统设计与试验

目的 为了获取油菜播种质量信息,并实现信息的显示、远程传输与云存储,提出了一套油菜播种质量监测系统。方法 该监测系统由油菜籽传感检测装置、播种监测终端、播种质量信息云存储平台组成。采用多种形式小粒径种子传感检测装置实现对播种质量信息的实时获取,基于射频通信模块实现与播种监测终端的数据交互;监测终端完成信息显示,并通过北斗定位单元对播种质量信息位置进行精确定位;通过无线传输模块,实现油菜播种质量信息数据的远程传输和云存储。搭建油菜播种质量监测系统试验台,通过田间试验验证系统的稳定性和可靠性。结果 设计的油菜播种质量监测系统能通过内嵌的北斗定位单元获取播种机经、纬度信息,同时可利用4G无线传输模块将播种质量信息及定位信息传输至云存储平台。台架试验结果表明,当排种器落种频率为16.5~26.2 Hz时,检测准确率不低于97.1%,采集的油菜播种质量信息均能够传输至播种监测终端并进行显示;播种质量信息均准确上传至云存储平台数据库,传输时长不超过2 s,且与终端显示数据一致。田间试验验证结果表明,排种频率为17.4~25.5 Hz时,检测准确率不低于96.6%,且系统运行正常。结论 该系统为油菜播种过程智能化提升、播种状态图生成及产量预测提供了技术支撑。     

ZigBee在农业环境监测系统中的应用

针对我国现阶段农业偏远、易变、分散的特点,提出了基于ZigBee的无线传感器网络在农业环境的应用方案.采用Atmel公司的低功耗控制芯片ATmage 16L和MaxStream公司的XBee模块,并采用了星形网络的拓扑结构,最终实现了低功耗、低成本、低复杂度的检测系统,通过对温湿度等环境因子的检测,能够达到对作物种植环境进行实时监测的要求.     

喷射式海底挖沟机试验研究

为研究影响喷射式挖沟机挖沟能力的因素,设计物理模型,并选择合适的泥沙作为试验底质,开展了室内模型试验。通过测量冲沟断面和水中泥沙质量分数的变化,研究了流速和挖沟机行进速度对挖沟效果的影响,并分析了冲沟沟型从刚开挖至平衡状态的历时变化过程和变化原因。试验结果表明:流速对冲沟深度的影响是有一定限度的;挖沟机行进速度的变化对沟宽的影响明显大于对沟深的影响;冲沟断面历时变化的前一阶段,沟深变浅的同时沟宽增大,这是因发生冲沟塌方、滑坡以及沟内泥沙的落淤而造成的,而后一阶段沟深变浅但沟宽没有明显增大的原因主要与泥沙的密实度有关。     

森林环境因子的自动监测和无线传输

通过AT89C51单片机芯片可实现对森林环境因子自动监测,并控制高频头实现远程数据的无线传输。无线传输由无线收发及放大模块组成。收发模块采用超外差二次变频调频制式、36MHz短波频率传送数据信息,数据格式为BCD码。收发模块均采用金属壳体进行电磁屏蔽,具有抗杂波干扰强、保密性好、遥控距离远、工作稳定可靠等优点,非常适用于林区森林环境因子自动监测和无线传输。     

无线RF技术在农业环境温湿度数据采集系统中的应用

介绍了农业环境温湿度远程自动检测系统,利用集成的温湿度传感器SHT11和无线RF数据传输模块nRF2401实现温湿度数据的无线传输与接收,利用终端的PC机监测显示温湿度。阐述了系统的总体结构,并从硬件和软件两方面说明了系统的设计及实现方法。实践表明,该系统使用方便,数据传输可靠,数据可视化直观。     

养蜂箱内温湿度远程监测系统研究

介绍了蜜蜂养殖场的多个养蜂箱内温湿度远程自动监测系统,利用集成的温、湿度传感器和无线数据传输模块PTR8000+实现多点温湿度数据的无线传输与接收,利用终端的PC机监测各养蜂箱的温、湿度;阐述了系统的总体结构,并从硬件和软件两2面说明了系统的设计及实现方法。结果表明,系统使用方便,数据传输可靠,数据可视化直观。