气吸式玉米播种机播种智能电控系统的设计

由于传统玉米播种机采用地轮驱动所有排种器同步工作,作业模式单一,地轮打滑影响播种质量。为提高播种机作业灵活性和播种质量,设计了气吸式玉米播种机播种智能电控系统。系统以微处理器为核心,采用光电编码器实时采集机车作业速度,通过直流电机驱动排种器,每个排种器独立工作,微处理器根据作业速度与设置的播种参数实时调节电机转速,完成按需播种。同时,系统还具有作业数据显示、存储及查询,播种单体的智能控制,故障监测报警等功能。实验结果表明,电控播种机播种粒距合格指数为95.9%,播量控制精度为98.18%。该系统实现了播种作业模式多样化,提高了播种效率和播种质量。     

基于GIS的油菜播种控制系统设计与试验

针对江苏稻油轮作模式下由于水稻土壤湿黏导致地轮打滑而造成的漏播等问题,设计一套电控排种系统,对现有机械式油菜复式播种机进行自动化改造。播种作业时,该系统可根据计算机加载的播种作业信息、地图数据和实时获取的GPS位置信息确定当前播种参数,并发送到主控制器,经处理后,运用比例积分微分控制算法结合目标穴距和播种机前进速度,使用直流电机控制排种轴的旋转速度,实现油菜精准播种。试验结果表明,该系统控制电机转速的变异系数最大值为4.85%,台架试验中穴距变异系数的最大值为15.28%,较传统播种精度明显提高,且系统工作响应及时。     

气吸式穴盘育苗播种装置的研制及性能试验

穴盘播种是穴盘育苗的关键技术及步骤,面向小规模大棚种植农户,设计了一种整盘对穴、气吸式穴盘育苗播种装置,该装置结构简单,成本低,容易推广。介绍了其结构及工作原理,设计并计算了吸种盘及其运动控制机构、排气落种系统结构及参数等。用甜瓜种子进行了性能试验,试验结果表明该播种装置能够实现整盘对穴,精确落种;当吸嘴与种子间距为0.5~1.0 mm时,吸种率可达到97%,满足穴盘育苗精量播种的要求。     

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。     

播种机具对夏玉米播种质量及产量的影响

[目的]针对当前玉米机械播种单粒性差、播深不一致、作业质量不稳定等问题,设计不同播种机具播种试验,以减少作业工序,降低作业成本,提高作业效率,为山东省德州市玉米稳产高产提供参考.[方法]使用勺轮式、指夹式2种类型的精量播种机进行贴茬免耕播种,各播种机设置5、7、9 km/h 3种播种速度.[结果]从产量来看,指夹式播种机的播种效果明显好于勺轮式播种机,且在播种速度为7和9 km/h时玉米产量较高.[结论]综合考虑播种效果及播种效率,推荐指夹式播种机,播种速度为9 km/h.     

基于PVDF双压电薄膜的油菜播种监测系统的设计与试验

针对苏南地区油菜播种一体机作业过程中种子监测困难的问题,设计了一种基于PVDF双压电薄膜的油菜单粒精密播种机播种性能监测系统。系统通过播种机安装在测速轮上的编码器采集机具作业速度,结合设定的目标播量,得到理论排种间距,采用聚偏二氟乙烯(PVDF)压电薄膜监测装置,采集油菜种子落粒数。为了滤除机器振动信号干扰,设置参照压电薄膜,通过逻辑运算模块降低振动干扰,采用施密特电路迟滞原理消除比较器抖动干扰。系统采用STM32F103VBT6单片机作为中央处理器,结合设定的理论株距、相邻脉冲电压信号的时间间隔与播种机前进速度,计算得出播种量、排种速度、漏播率与重播率等性能指标。试验台试验表明,在26.5~42.2 r/min排种轴转速下,系统对排种量的检测精度不低于96.4%,漏播检测精度高于95.8%,重播检测精度高于98.4%;振动频率8~16 Hz条件下,系统播量检测精度高于95.2%。     

气吸式棉花精量穴播器试验研究

分析了气吸式棉花精量穴播器的结构、工作原理及主要作业参数,以单粒指数a、重播指数e、漏播指数j及综合评价指数η为排种性能评价指标,在落种角取30°、吸种孔直径取3.2 mm的条件下,运用正交试验的方法,研究真空度和作业速度对排种性能的影响.试验结果表明,在保证排种性能的前提下,真空度的增加可提高作业速度,但真空度增加到4.5 kPa后,对作业速度的提高贡献不明显;该穴播器在高于4.5 kPa的真空度条件下以1.0 m/s的速度进行作业具有较好作业效果,单粒指数≥98.67、综合评价指数≥99、重播指数≤0.67、漏播指数≤0.67.     

精密播种机排种自动控制装置

为提高精密播种机的播种均匀性。解决地轮打滑和手动调换链轮或调整排种器排种量的问题．研究了一种用于精密播种机的排种自动控制装置。系统由五轮仪、智能控制单元、人机接口单元和执行单元组成，可以完成数据的输入、处理和排种器转速的控制。作业时系统采用五轮仪测量播种机的作业速度。用步进电机代替地轮作为执行机构带动排种器转动，减小了地轮打滑对播种均匀性的影响。该控制装置可以直接对五轮仪直径、排种器孔数和播种量等参数进行设置，使用方便。试验结果表明，系统运行稳定，可保证排种器与五轮仪转速同步。提高了播种机的播量均匀性，达到了设计目标。     

植物工厂省力搬运系统

正本文介绍一种自动栽培架运输系统,该系统可完成栽培单元移出栽培架、调整栽培架内栽培单元位置、移出栽培架等作业,工人只需在栽培室入口处装卸定植好的栽培单元即可。此外,该系统还配置了最新的网络和控制系统,不仅可对作业情况进行实时监控,还可远程排除故障。该系统可有效解决由于工人在栽培室内作业而带来的病菌污染、高空作业安全隐患和劳动力成本上升等问题,为实现植物工厂大规模生产奠定基础。搬运系统的结构     

渭南市玉米单粒精量播种机械应用现状及改进对策

2014-2015年对渭南市单粒播种机械应用现状进行了系统调查。渭南市单粒播种机械应用中因动力小、播种质量差、作业速度低、行距多样,造成出苗率差、机械收获难度大、土壤耕层变浅等问题,不利于玉米单粒播种技术和玉米生产持续发展,针对存在问题,提出了适度规模经营、推广大功率多功能精密播种机械、选择能预防秸秆壅堵播种机械、研究制定统一栽培模式等改进措施,提高玉米单粒机械播种的播种质量。     

水稻内充气力式精量穴播排种器导种管的设计与试验

为满足自行研制的水稻内充气力式精量排种器定距成穴的排种要求,对排种器的投种过程进行运动学分析,构建了稻种的理论投种轨迹,并以此设计了一种具有投种轨迹特征形状的变截面矩形导种管。运用离散元方法与台架排种试验,对影响排种成穴性与均匀性的导种管底板倾角与吸种滚筒转速进行仿真分析。结果表明,每穴颗粒排出最大时间差与相邻穴时间间隔变异系数均随导种管底板倾角减小和吸种滚筒转速增大而增大;台架排种试验表明,穴径平均值与穴距变异系数均随导种管底板倾角减小和吸种滚筒转速增大而增大,与仿真分析结果相吻合,导种管底板倾角取77°时,能适应不同的排种频率,穴粒数合格率高于90.0%,漏播率低于2.2%,重播率低于8.0%,穴径平均值小于28.33 mm,穴径合格率高于91.33%,穴距平均值约为200.00 mm,穴距变异系数小于11.10%,可满足水稻精量穴直播的农艺要求。     

光电感应式油菜种子流监测装置设计与试验

针对油菜气力槽齿盘式精量排种器高速排种过程中种子流不易准确监测的问题，设计出一种光电感应式油菜种子流监测装置，对排种器的落种数量进行实时监测。该监测装置调用ARM嵌入式系统的中断，定时器资源，在时间窗口中采集回归反射型光纤传感器的输出脉冲，计算得到排种器双路各自落种数量以及落种总数，并在液晶屏上显示。选用华油杂62号作为试验对象，以排种盘转速和吸室真空度作为试验变量，以落种数量的监测值和实际值的相对误差作为试验指标，在油菜气力槽齿盘式精量排种器上进行该监测装置的实时监测试验，得到落种数量的监测值；再利用数粒仪计算落种数量的实际值，求出监测的相对误差。试验数据表明，监测值的相对误差不大于5.21%。该装置能够有效实现油菜种子的实时监测，对提高油菜气力槽齿盘式精量排种器排种性能的监测水平，推进油菜排种监测装置的研究具有重要意义。     

变容量型孔轮式排种器种子适应性研究

选取绿豆、芝麻、高粱等3种粒径为1～5 mm的种子,运用变容量型孔轮式排种器进行排种试验,分析排种均匀性、一致性、破损率等适应性参数,确定排种器对作物种子的适应性。结果表明:变容量型孔轮式排种器适用于芝麻、高粱的条播,不适应于绿豆的排种。通过正交试验分析转速、调节舌形式、调节舌宽度、播量调节档位对芝麻、高粱的排种均匀性、各行排量一致性和破损率的影响,当排种器的调节舌形式为圆头、调节舌宽度为8 mm、转速为50 r/min、播量调节档位为IV时,对提高芝麻、高粱的排种均匀性、各行排量一致性及降低破损率有利。     

Development and performance assessment of a DC electric variable-rate controller for use on grain drills

Site-specific crop management is a technology that modulates the application rate of field inputs such as seeds, fertilizers, and herbicides based on the needs of each management zone within a field. There are two methods available for changing the seeding rate in fluted-feed-roll type seed drills: (1) changing the active feed-roll length and/or, (2) changing the seed meter drive shaft speed. A possible method to develop a variable-rate seeder is to add a controller to a conventional grain drill which can change the speed of the seed meter drive shaft on-the-go. This was explored in the present study with the following main objectives: (a) to design a DC electric variable-rate controller to change a grain drill from a uniform to a variable-rate seeder, and (b) to determine the response time of the system. A motor control circuit was designed which used the output signals of two encoders as feedback. The system was consisted of: (1) a DC motor with a fixed-ratio gearbox, (2) encoders for sensing the rotational speeds of the grain drill drive wheel and the motor, (3) a GPS receiver, (4) a pulse-with-modulation (PWM) DC motor controller, and (5) a laptop. Dynamic tests were conducted at application rates of 87.5 (low) and 262.5 (high) kg ha⁻¹. Sigmoid equations were best fitted to the transition data from low-to-high and high-to-low seeding rates. Our findings showed that the response times of low-to-high and high-to-low transition rates were 7.4 and 5.2 s, respectively.     

花生排种器型孔结构的优化设计与试验

为解决现有花生排种器对种子尺寸适应性差的问题,设计了由调整片控制种窝尺寸大小的内充型孔轮式花生排种器．以单穴单粒率、重播率、漏播率为试验指标,以排种器转速、种窝长度、种子大小为试验因素进行二次正交旋转组合试验．试验结果表明,影响排种性能的主次顺序为：种窝长度、种子大小、排种器转速．在转速４０ｒ／ｍｉｎ,种窝长度９ｍｍ,种子大小１５.６ｍｍ的条件下,排种性能最佳,单穴单粒率９５.３％,重播率２.７％,漏播率２.２％．结果表明,通过调整种窝长度控制排种器的排种量,使排种器对种子尺寸具有良好的适应性．     

基于PID算法的水稻直播机播量控制系统的设计与试验

【目的】为了解决现有的机械式水稻直播机镇压轮传动播种导致的漏播以及播量无法同步均匀调节的问题,实现水稻直播机播量自动精准调节。【方法】对现有苏南地区传统机械式水稻直播机进行自动化改造,设计了基于PID调速算法的水稻直播机播量控制系统。该系统在田间播种作业时,由设计的测速轮采集机具作业速度,结合设定的目标播种量和机具作业速度,依据播量控制策略得到排种轴理论转速;利用PID调速算法和编码器测到的排种轴反馈转速对直流电机进行闭环控制,可在线无极调节播量,从而实现精准播种。【结果】该系统排种电机空载时转速调整时间小于0.63 s,最大超调量8.21%,施加12.5 N·m负载时,排种电机最长回调时间为0.32 s。目标设计播量对应转速范围内,转速控制误差最大值小于7.21%,转速误差小于5.21%,田间播量误差小于4.92%。田间车速阶梯变化时,排种转速跟随响应及时,具有较高的排种同步性,与传统机械式水稻直播机相比播量调节性能显著提高。【结论】该系统自动化改造简便,重点改进了播量调节机构,提高了传统播种机播种性能,对传统机械直播机具有较高适配性。     

气吸式小粒蔬菜种子精量穴播排种器优化设计与试验

目的 小粒种子具有尺寸小、质量轻、形状不规则的特征,采用传统排种器作业时常发生吸种孔堵塞、种子损伤、播种均匀性差的问题;因此本研究在种子丸粒化技术的基础上设计了一种气吸式小粒种精量穴播排种器。方法 通过测量种子的尺寸大小和摩擦角等相关参数,采用Rocky离散元仿真软件对进种过程进行仿真模拟。为获得该排种器的最佳性能因素组合,进行了二次回归旋转正交试验,应用多目标优化方法对排种器性能影响因素进行优化。结果 通过回归系数的检验得知,影响排种器单粒率与空穴率的因素主次顺序为气压、排种器转速。当转速一定时,随着负压的增加,单粒率随之增加,空穴率随之降低,当负压一定时,随着转速的增加,单粒率随之降低,空穴率随之增加,当负压大于?2 800 Pa时,转速在5~30 r/min的范围内对排种器单粒率和空穴率影响不明显,且此时单粒率均在90%以上、空穴率均在10%以下。结论 通过优化求解,最优工作参数组合为转速15 r/min、负压?2 300 Pa、正压500 Pa。经试验验证,在此条件下该排种器的性能指标为单粒率合格指数平均值96%、漏播指数平均值3.37%、重播指数平均值0.267%,符合国家标准要求。