联合收获机测产系统数据采集与处理的误差分析

介绍了联合收获机产量数据自动采集系统，总结了美国CASE IH公司2366联合收获机测产系统的田间使用和试验经验，对测产系统中谷物流量传感器、谷物含水率传感器、车速传感器和割幅设置中可能引起的误差进行了分析。     

小麦联合收获机测产误差动态自校准方法设计与试验

为了进一步提高小麦联合收获机谷物测产系统的准确性与稳定性，本文在第1代基于光电漫反射原理的小麦联合收获机测产装置基础上，结合定量螺旋输送原理，设计了一套联合收获机测产误差动态自校准系统，提出了一种在联合收获机动态条件下，测产误差自动进行反馈校准的方法。该系统由谷物体积传感器、卸粮转速传感器、粮仓粮位传感器、数据采集与处理模块、显示终端和误差反馈校准软件组成。2020年6月在北京市小汤山国家精准农业研究示范基地分别进行了卸粮转速传感器性能试验、室内螺旋输送台架试验和室外田间动态自校准性能验证试验。卸粮转速传感器性能试验结果表明卸粮转速传感器相对误差小于2%。台架试验结果表明，在不同的卸粮转速下，系统监测值与实际输出值误差不大于2.5%，定量螺旋输送谷物瞬时流量与转速呈线性关系，R2达到0.9937。田间试验表明，采用测产误差动态自校准方法的测量误差在-2.95%~3.13%，比未使用该方法的测产装置测量结果降低了0.45个百分点，同时系统的误差波动减小。测产误差动态自校准方法为小麦田间产量信息的准确获取提供了一种新的测量手段。     

谷物联合收获机测产系统设计与研究

谷物产量实时监测是联合收获机的重要性能,为实现联合收获机对谷物产量实时监测的功能,设计一种基于物位传感器和STM32处理器的产量实时监测系统。该系统以物位传感器为检测元件,根据测量电极的电容变化检测粮箱内谷物的体积,通过数据处理模块得出结果并上传至监控计算机。田间试验表明,该系统安装方便,实时性强,检测误差小于4%,能够满足联合收获机测产系统的实际需要。     

谷物联合收获机自动测产系统产量模型

为了提高谷物联合收获机自动测产系统的测产精度,在研究了谷物联合收获机田间工作状态和升运器速度变异的基础上,通过分析谷物的运动学原理及其对冲量传感器作用的力学原理,建立了电压/升运器速度产量模型。为进一步消除收获机作业时的噪声干扰,在测产原始数据预处理时,先采用回归差分法降低振动噪声,然后采用双阈值滤波以及阈值取代法、前值取代法2种插值方法以消除差分电压中的奇异值,结果显示前值取代法效果较佳。此外,还提出了升运器速度归一化方法和冲量电压标准化方法以消除量纲影响并简化计算。田间测产试验结果表明,提出的电压/升运器速度模型比传统的质量-电压模型更能准确表征谷物运动实际情况,测产精度高,验证均方根误差为2.03%。     

GPS技术在联合收获机测产系统中的应用

阐述了谷物测产系统的基本组成以及GPS技术在测产系统中的应用,包括差分DGPS技术定位原理、NMEA—0183语句格式、差分定位精度分析等;并利用Ag Leader公司的AFS测产系统和CASE IH2366谷物联合收获机得到的产量数据,利用SMSbasic3．0系统生成了一块具有GPS位置信息的小麦产量分布图。     

谷物联合收获机清选系统智能化技术研究进展

清选系统作为谷物联合收获机的核心部件,直接影响着收获机的作业效率和清选效果。目前我国谷物联合收获机清选系统的智能化程度普遍较低,如何实现清选装置高效智能化技术发展和提高清选系统工作性能是谷物联合收获机研究的难点。从清选系统基本结构、损失监测传感器、信号处理电路以及自适应控制系统研究等方面综述分析国内外谷物联合收获机清选损失监测、自适应调控等技术研究进展,探究提高谷物联合收获机清选系统损失监测精度以及清选装置自适应调节效果,以期为实现谷物联合收获机整机智能化和信息化提供理论依据。     

谷物联合收获机测产系统性能试验

引进Ag Leader谷物测产系统,在国产中小型谷物联合收获机平台上开展了测产系统性能试验.谷物测产系统主要由包括流量传感器等在内的多路传感装置、终端显示及控制平台和GPS系统构成.首先进行了系统传感器的标定试验,然后进行了田间小麦的收获试验.将试验获得的产量数据进一步进行了处理,通过产量数据点的空间自相关性分析发现,产量值采样点在20 m范围内的的相互依赖程度较高;半方差分析表明,测产区域的产量分布空间变异明显,呈现空间聚集分布的特点.克里格插值后的产量分布图呈现斑状分布的趋势,也直观反映了聚集分布的特征,可以为精细农业的实施提供必要的理论依据.     

花生联合收获机智能测产系统研究

为解决花生收获过程中产量监测问题,结合4HBLZ-2型自走式花生联合收获机设计了一种智能测产系统。硬件部分包括北斗导航车载接收系统、单片微处理器及重量传感器、德国麦希欧接触式在线水分传感器,通过CAN总线接口与上位机连接。将定量称重与网格细分技术相结合应用于收获机测产领域,相较于冲量式测产系统,极大地降低了收获机振动引起的产量累积误差。软件采用跨平台应用程序Qt完成了各传感器数据的实时接收、存储,以及对任意划定地块产量数据的查询,并且能够实现查询产量数据的平面及3D立体渐变色显示。在5种不同工况下对该测产系统进行试验,测试花生收获机工作状态下测产系统的稳定性。在发动机大油门、开动夹持输送装置工况下,产量相对误差绝对值小于2%,在田间试验情况下产量相对误差绝对值小于5%。     

谷物联合收获机自动测产系统设计——基于变权分层激活扩散模型

为了使联合收割机具有自动测产功能,提出了一种基于变权分层激活扩散的产量预测误差剔除模型,并使用单片机设计了联合收获机测产系统。测产系统的主要功能是:在田间进行作业时,收割机可以测出当前的运行速度、收获面积及谷物的总体产量。数据的采集使用霍尔传感器和电容压力传感器,具有较高的精度。模拟信号的处理选用了ADC0804差分式A/D转换芯片,可以有效地克服系统误差,数据传送到单片机处理中心,对每一次转换都进行一次判断,利用变权分层激活扩散模型剔除误差较大的数据,通过计算将数据最终在LCD显示屏进行显示。将系统应用在了收割机上,通过测试得到了谷物产量的测量值,并与真实值进行比较,验证了系统的可靠性。     

谷物联合收获机性能试验与功能优化方向

谷物联合收获机作为农业生产中的一种多功能收获机械,在我国应用广泛,其具备的高效率优势得到了农业生产经营者的认可,近年来,谷物联合收获机的市场占有率持续提高,机型种类和产品得到了快速丰富。为进一步提高谷物联合收获机的应用合理性,从谷物联合收获机分类与技术特征及技术弱项展开论述,说明了性能试验的主要工作和功能优化的方向。     

穗状玉米测产系统设计与试验

设计了由产量监视器、速度传感器、产量传感器、差分全球定位系统(DGPS)、割台高度传感器、升运器转速传感器和玉米果穗导向装置组成的穗状玉米测产系统,并应用该系统进行田间测产试验。收获作业前抽样测量玉米果穗的粒穗比和含水率;玉米收获机工作时,以割台高度传感器作为逻辑开关,割台收获玉米果穗,通过导向装置使玉米果穗以相同速度冲击产量传感器;产量传感器将冲量转化为电信号,并传给产量监视器;产量监视器融合产量、速度、升运器转速及DGPS信息计算出当前小区产量并存储在扩展名为.vld的文件中,应用自行研制的农业空间信息采集与应用系统(DCAS)可绘制收获产量图。2009年秋季应用该系统进行田间玉米收获实时测产,田间试验数据表明该系统测产平均相对误差为18.11%。     

基于SMS的冬小麦产量分布图生成技术

研究了美国CASE IH公司AFS谷物测产系统的基本组成,对Ag Leader公司SMSbasic 3．0农田空间管理系统的主要功能进行分析和介绍,其基本功能有：数据处理,文件输入、输出,产量图绘制,文档图表显示等。对AFS系统使用过程中的设置与标定作了描述,并利用SMS生成了一块具有空间分布的冬小麦产量图、含水率分布图和地块高程图。     

山前平原区夏玉米对水分和密度的响应

通过田间试验,以郑单958和浚单20为试材,研究了不同密度和不同灌水处理对玉米产量和水分利用效率的影响。结果表明:不同灌水处理对产量构成影响较小;不同密度下玉米两品种的穗数和穗粒数差异显著;两品种玉米高密度比低密度处理产量平均增加16.89%;抗旱品种郑单958产量受灌水量的影响较小;浚单20灌水比不灌水处理平均增产11.40%。玉米两品种处理水分利用效率一般以不灌水处理较高,灌水处理水分利用效率均值比0水处理降低30.37%。因此,在水资源较缺乏的太行山山前平原区,选用抗旱品种进行合理密植并灌一水,对实现玉米节水与高产的统一有着重要意义。     

碎麦秸垫膜覆盖对土壤水热及食葵生长的影响

以西北旱区河西民勤灌区为研究区,2017年采取田间监测试验与室内机理试验相结合、田间小区控制试验和理论分析相结合的研究方法,对食葵进行不同方式覆盖种植,覆盖方式设有3个水平:无覆盖（CK）、秸秆覆盖（S）和碎麦秸垫膜覆盖（SF）,灌溉定额采用当地农户普遍采用定额900 m3/hm2,观测分析不同覆盖方式下0～120 cm土壤含水量、土壤温度和食葵产量,从而选择最优覆盖方式。试验结果表明:整个生育期内土壤贮水量在不同覆盖方式下均表现为SF＞S＞CK,秸秆覆盖（S）、碎麦秸垫膜覆盖（SF）较无覆盖（CK）提高了2.1%和12.9%;观测6个土层（0、5、10、15、20和25 cm）地温,不同覆盖方式下地温均随土层深度增加而下降,S和SF处理下的地温较CK散失更缓慢,有一定保温效果;不同覆盖方式下食葵的株高、茎粗和叶面积在各个生育期均表现为SF＞S＞CK,SF处理下湿基含水率也高于其他两种方式。从食葵生物产量和土壤贮水量结果分析,试验区食葵种植使用碎麦秸垫膜覆盖有较好的保墒增产效果。      

5BDF-2.5型复式种子处理机的研制

主要介绍了5BDF-2．5型复式种子处理机的研制情况。该机用于对各种农作物种子的高压电场处理和包衣复合处理，将种子包衣技术和高压电场处理有机地结合起来，具有高压电场处理和包衣两种功能。试验证明，该机能提高种子的发芽势、发芽率以及作物产量。     

农田残膜捡拾机试验研究

选用1FMJSC-80型农田残膜捡拾机,对厚度分别为0.008mm和0.013mm的普通地膜进行田间残膜回收试验,测定残膜捡拾率及缠绕率,对比分析试验数据,得出不同厚度对残膜回收的影响程度。同时,进行了地膜田间监测,测定残膜自然风化率,了解不同时间段内0.008mm、0.013mm普通地膜和可降解地膜的可降解程度,分析得到3种厚度地膜降解程度随时间变化的趋势。通过田间试验,检验1FMJSC-80型农田残膜捡拾机、1FMJ-1000型耙齿式田间残膜捡拾机、横向搂齿式农田残膜回收机及指盘式农田残膜搂集机的田间残膜回收能力,并对比分析4种机型残膜回收效率及优缺点。     

不同灌水量与每穴直播粒数对滴灌水稻生长发育及产量的影响

【目的】探索滴灌水稻高产高效的适宜灌溉定额及播种量。【方法】本试验在新疆农业科学院国家灰漠土肥力与肥料效应监测基地进行,设置3个灌溉定额水平,分别为796 mm(W1)、938 mm(W2)、1 059 mm(W3),每穴直播粒数设为每穴8粒(D1)、14粒(D2)、20粒(D3)3个水平,观测比较不同生育期株高、叶面积指数、干物质积累量等生长指标,分析不同灌水量与每穴直播粒数对滴灌水稻生长发育、产量及水分利用效率的影响。【结果】灌水量与每穴直播粒数交互作用以组合W3D1株高、叶面积指数和干物质积累量最高,分别为83.46 cm、8.46和2 962.67 g/m2,交互作用达到极显著水平(p≤0.01);W3D1处理产量最高达到6 789.00 kg/hm~2,灌水量对产量的影响达到显著水平(p≤0.05);W3D1水分利用效率为最优组合达到0.65 kg/m3。每穴直播粒数为8粒时,与W1、W2处理相比,W3处理产量增幅为54.95%、30.24%;W3处理中,D1处理与D2、D3处理相比,产量增幅分别为19.11%、23.96%。【结论】在本试验条件下,W3D1组合灌溉水量及每穴直播粒数为最佳。     

机采棉在线测产技术及其关键装备

棉花产量是棉田农业生产效率的重要体现,棉田产量分布的时空变异是影响产量的诸因素共同作用的集中反映。对棉花产量进行实时监测,获得产量的空间分布数据,对科学管理和指导变量作业具有重要的意义。将棉花产量监测系统安装在采棉机上可实时获取棉田产量分布的信息。为此,概述了棉花产量监测系统的工作原理和关键技术,以推动棉花产量监测系统在我国的研究工作。     

不同灌溉方式对水稻分蘖成穗规律及产量影响研究

以杂交稻II优818为材料,通过对水稻不同灌溉方式下分蘖成穗规律的定点考察,明确了水稻好气灌溉的高产原理及其分蘖组成与常规灌溉有很大差异。水稻好气灌溉带3叶以上的分蘖比例明显高于常规灌溉,而3叶以上的分蘖成穗率高,成穗数多,形成的穗型大,构成了水稻好气灌溉的高产结构。