播种机漏播补种系统设计——基于ZigBee无线传感网络

为了降低播种机的漏播现象,提高播种机械作业的质量和自动化水平,提出了一种新的漏种补播系统,并利用Zig Bee无线传感网络设计了播种机作业状态的远程监控平台。该系统以51单片机为控制核心,在排种器上设计了漏报监测的红外线传感器,当监测到漏播时可以通过单片机控制偏心电机的振动,实现再次补种;利用Zig Bee无线传感网络,可以对故障进行远程报警。为了验证该系统的可靠性,对试验样机进行了测试,结果表明:对于1d Bm的信号,在远处通讯距离可以延长接近100m,其通信性能较好,播种机的漏播率较低,在漏播后的补种率非常高,达到了98%以上,从而大大提高了播种机的作业效率和质量。     

基于Zig Bee播种机漏播补种系统研究

基于Zig Bee无线传感网络技术、以播种机作为研究对象,设计出一种无线传感网络技术控制下的播种机漏播补种系统平台,并利用Zig Bee无线传感网络通信技术,实现对机械运作中的故障进行远程监控、报警。同时,为了更进一步的验证该播种机漏播补种系统设计的可靠性、安全性、稳定性,专门对试验样机进行了测试。     

巨菌草在沿黄河包头地区的引种与推广研究

【目的】为了提高沿黄河包头地区牧草种植的单位面积产量,有效解决当地牲畜在冬春季节草料短缺的现实问题,助力包头固阳地区乡村产业振兴。【方法】课题组提出了推广种植巨菌草这种高产牧草的方法,并在固阳县下湿壕镇引入四种不同的巨菌草种植模式进行测试,包括A80（铺膜扦插,行距80 cm,株距40 cm）、A100（铺膜扦插,行距100 cm,株距40cm）、B80（铺膜开沟平放,行距80 cm,株距40 cm）、B100（铺膜开沟平放,行距100 cm,株距40 cm）。并分阶段对巨菌草的成活率、高度、分蘖数、叶片数等数据进行测录,研究不同阶段该地区的巨菌草生长特征。【结果】1)6月到8月初是巨菌草的分蘖期,每穴的巨菌草分蘖数从3～6株增加到16～20株;8月到9月是巨菌草的拔节期,此阶段植株日均生长高度为4 cm～6cm。整个巨菌草植株生长阶段的日均生长高度为2 cm～3 cm。2）采取行距100 cm、株距40 cm的开沟平放铺膜的种植模式,更适合耕地面积少的包头地区。开沟深度在5 cm左右,覆土3 cm,然后下放健康种节,可以采取育苗移栽的方式,能够有效提高巨菌草出苗成活率,从而提高亩产饲...     

巨菌草粉料自动打包机设计

由于巨菌草粉料打包还以人工为主,导致打包时工作场地布满粉尘,环境恶劣,对工人健康造成巨大影响、打包质量差和生产效率低等问题。针对上述问题,自主试验设计了一台巨菌草粉料自动打包机。通过设计方案、设计原理和实用性分析等方面来阐述设计过程,并制作出样机来验证设计的可行性。该打包机集续袋、压料和封口功能于一体,整机设计简洁,在工作过程中流畅稳定、协调性良好且包装质量高,袋子封口紧,物料密度大,解决了巨菌草加工完成后的储存及自动化打包问题,为其他草料包装机设计提供参考,有助于实现巨菌草机械化生产作业过程,有利于解决农村劳动人口老龄化、劳动力不足等问题。      

甘蔗横向种植机补种系统设计与试验

针对甘蔗横向种植机在种植过程中出现的漏播问题,设计了一套基于51单片机的甘蔗实时补种系统。通过对充种、储种、供种、护种及投种过程进行运动学和动力学的仿真分析,确定了影响补种效果的主要因素,设计了补种系统的关键部件。该系统采用AT89C52单片机、3套对射型激光传感器分别对漏种、补种箱和储蔗槽中蔗种余量不足的情况进行信号采集,进行漏种计数显示和实现蔗种余量不足时的报警,步进电机作为动力源,驱动辊耙转动完成补种过程。选取行进速度和补种辊槽数为试验因素,以补种成功率和重置率为补种性能指标,进行了二因素五水平的正交旋转组合试验。结果表明,行进速度对补种成功率的影响极显著,补种辊槽数对补种成功率的影响极显著;利用Excel软件进行了二次回归方程分析,得出当行进速度为3 km/h、补种辊槽数为10个时,补种成功率达到93.97%,重置率为1.69%。设计的实时补种系统性能稳定可靠,解决了播种器工作过程中的漏种问题。     

巨菌草收割装置发展现状及趋势

巨菌草收割是菌草产业中劳动强度最大的工作环节之一。在国内,目前对巨菌草切割的相关研究较少,没有有效巨菌草茎秆切割装置。首先,通过对巨菌草的茎秆拉伸、压缩和弯曲等力学特性,以及直径和含水率等影响茎秆的抗拉压强度因素进行综述,对比不同的茎秆切割器研究现状得出:合理匹配圆盘式切割器结构参数与运动参数能够减小重割和漏割,而往复式切割的切割速度对剪切力影响较小,切割间隙和切割刀片组合形式对剪切力影响大。其次,指出虚拟仿真技术这一较新的技术领域,为探究切割装置提供了新的技术方法。最后,提出巨菌草收割目前存在的问题以及切割装置在未来应向智能化和多功能化发展的观点。      

巨菌草高温快速干燥设备设计与试验

为了解决巨菌草含水率高、不易贮藏,以及自然晾晒中人工劳动强度大、营养损失大的问题,设计了一套大型高秆禾草高温快速干燥设备。基于传热传质理论,进行了关键参数计算与关键部件的设计,通过力学分析与FLUENT流体仿真进行优化,并对控制单元进行了设计。以最终含水率、水活度、色泽度、粗蛋白含量、酸性洗涤纤维含量和中性洗涤纤维含量为评价指标,进行了设备的干燥试验,并与新鲜物料、自然晾晒干燥进行对比分析。结果表明:高温快速干燥后,巨菌草的最终含水率为(16±1.82)%,水活度为0.564 8,生产率为2.73 t/h;与新鲜物料相比,亮度值L和蓝黄值b均无显著性差异,红绿值a增加了1.43;粗蛋白含量与酸洗中洗纤维含量均无显著性变化,粗蛋白质量分数较新鲜物料下降0.6个百分点。与自然晾晒相比,高温快速干燥后巨菌草的粗蛋白质量分数增加了0.63个百分点,且具有较好的表观质量。试验结果表明,该套设备改善了干燥后巨菌草的表观质量和品质,满足了巨菌草干燥的要求。     

巨菌草的生物学特性与人工栽培技术应用

巨菌草（Gigaspora margarita）是一种多细胞真菌,也是一种野生真菌,同时是一种具有重要生态功能的真菌。在草原、灌丛和林缘等地生长,具有独特的营养价值和药用价值,它可以在土壤中分解有机物质,对土壤有很好的改良作用,促进植物的生长,并且可以抑制病原体的生长,被誉为“菌中肉”。从巨菌草的生物学特性和人工栽培技术应用来看,巨菌草具有明显的经济和社会价值,通过科学的培养技术和营养调控,可以实现多产、优质、高效的巨菌草人工栽培。近年来,菌草得到了广泛应用,不仅可以用于人类膳食和医学用途,还可以作为一种重要的动物饲料。因此,加强对巨菌草的技术研究和推广,对开发食品和药品产业,促进农民增收,具有重要的意义。本文将探讨菌草在动物生产中的应用,包括菌草的组成、营养价值、作用机理以及应用前景等方面。     

多轨单排复位式巨菌草排种器的设计

由于巨菌草种苗个体间直径差异较大,导致在其短茎扦插繁殖的排种器排种过程中频繁出现卡种及排种不连续等问题。针对上述问题,设计了一种新型多轨单排复位式巨菌草排种器。通过对排种器各关键部件的建模和分析,以及多层复位弹簧的调试,优化并确定排种器各层K值方程,推导出各层滑轨长度及与卡板的角度,成功实现了排种器满载时各层卡板竖直于同一垂面,从而使得储种、排种及导种的有序进行。同时,对排种器质量和体积参数进行了优化,得出体积和质量参数与弹簧弹性系数影响不大的结论,从而可最大限度地利用排种空间,提高单个排种器的储种量。     

马铃薯播种漏播检测自动补种装置设计与试验

针对勺式马铃薯播种机作业中排种勺空穴漏播需人工检测与补种的难题,提出了一种基于激光对射传感器的漏播检测方法,设计了一种马铃薯播种漏播检测自动补种装置,并验证了装置的漏播检测性能和自动补种性能.采用两对激光对射传感器和接触式行程开关传感器分别探测漏播空勺和准确补种位置,依靠步进电机驱动补种装置进行精确补种.试验结果表明:...     

免耕播种机液压式加载仿形深度控制系统设计

由于免耕播种地表有残茬、秸秆和杂草覆盖,土壤坚硬,免耕播种机的仿形量较大,普通的仿形机构已不能满足仿形的平稳性要求。为此,采用液压式加载仿形深度控制系统,实现玉米垄作免耕播种机下压力和仿形量的调节,保证了玉米垄作免耕播种的播种深度和机器稳定性,克服了目前免耕播种作业的缺点,满足了免耕播种作业质量要求。     

甘蔗种植机漏播监测与标记系统

设计了一种用于实时切种式甘蔗种植机的漏播监测与标记系统,采用光幕传感器监测蔗种下落情况,漏播发生时漏播标记装置用石灰在漏播的蔗垄旁边标记出漏播位置。该系统在室内试验台及田间种植机上进行了试验。结果表明:系统监测到的蔗种种距与人工测量种距回归分析的决定系数R2为0.991。田间试验中漏播标记的起点与实际漏播起点之间距离偏差Qp的均值为-83 mm,标准差为216.1 mm。相应的漏播终点偏差Zp的均值为-63 mm,标准差为155.6 mm。试验表明,该系统标记的漏播位置可以为人工补种提供可靠依据。     

马铃薯种植机液压控制系统设计

在分析马铃薯种植机液压系统的基础上,详细介绍了液压控制系统的工作原理,阐述了控制系统的方案设计,为今后马铃薯种植机液压系统的设计提供参考。      

精密播种机下压力和播深CAN总线监控与评价系统研究

为实现精密播种作业中播种下压力和播深的实时监控和质量评价,设计了一种多行播种机下压力和播深CAN总线监控与评价系统。系统采用基于角度和轴销传感器的播深和下压力测量装置,优化设计了液压驱动和分区控制的气压驱动装置,开发了基于CoDeSys(Controlled development system)编程环境的智能终端交互界面和ECU(Electronic control unit)控制程序,实现了基于CAN总线通信的作业参数监测控制和质量评价。通过搭建的室内试验台完成了播深和下压力静态建模试验,建立了适应不同设定播深的下压力测量模型。分区控制系统响应测试试验表明,在调节范围(0.2~0.6 MPa)内,系统超调量低于5.97%;响应时间与控制行数和设定气压正相关;在设定气压(0.1~0.6 MPa)范围内,6行播种机调节时间不超过2.35 s。为测试系统工作性能,在25、50、75 mm 3种设定播深下,对左区控制(600 N)、右区控制(300 N)、机械调节和自重调节4种控制方式进行了田间性能试验。土壤压实和播种下压力控制效果试验表明,主动分区控制方式可实现更为稳定的土壤紧实度,且在浅旋地块环境下,右区控制方式可达到最优的下压力稳定性,其控制合格率不小于95.78%;播深控制效果试验表明,随着设定播深的增大,播深质量显著降低,在设定播深25~75 mm范围内,左区控制、右区控制、机械调节和自重调节对应的最小播深合格率分别为91.92%、92.53%、70.44%和58.72%,对应的最大标准差分别为2.22、3.11、3.69、7.70 mm,对应的最大变异系数分别为3.52%、4.40%、4.96%和14.01%。相比机械调节和自重调节,分区控制系统提高了单体下压力和播深稳定性。     

基于自适应模糊PID的小麦播深控制系统研究

针对目前小麦播种机在复杂的田间作业过程中存在的播深一致性和稳定性难以控制等问题,从调节覆土量确定小麦播深的控制角度出发,提出了一种基于播深反馈的模糊PID控制方法,设计了小麦播种机高精度播深控制系统,实现了播深的自动调控,保证了小麦播深的均匀一致性。该系统主要由车载终端、播深检测模块、播前镇压辊检测模块以及播前镇压辊调节机构等4部分组成,能够实现小麦播种机播深的实时检测及调整。通过播深检测模块获取实时播深并作为反馈输入,结合播深预设值,根据专家模糊规则和Mamdani推理法对PID参数进行在线整定得到控制输出量,控制驱动器调整播前镇压辊位置,不断调整作业过程中的覆土量,从而实现对播深的实时精确控制,确保播深的一致性。田间试验结果表明：播种作业过程中,播深存在小范围波动。当设定播深为30mm、车速为3~5km/h时,播深平均值为30.13mm,播深标准差为0.18mm,播深合格率均值为93%,播深变异系数均值为2.93%。该系统实现了小麦播种机播深均匀一致的实时自适应调控。     

折叠式免耕玉米播种机液压系统设计

针对折叠式玉米播种机对机架和划行器的工作性能要求,分析了机架和划行器的折叠与平放的工作过程,设计了玉米播种机的机架与划行器的液压控制系统。通过对液压控制系统的分析,确定了系统的最大压力和流量,并对液压系统的执行机构折叠液压缸进行了设计计算,同时对液压系统的控制元件进行了选型。试验表明:设计的液压系统结构紧凑、工作平稳可靠,能够满足玉米播种机的使用要求。     

播种机单体仿形装置高度探测机构的设计

针对玉米精播机电液仿形地面高度信息探测机构采集精度低、稳定性差、容易受到地表杂物影响等问题,设计了玉米精播机电液仿形系统地面高度信息探测机构,包括红外地面信息采集组件和Arduino控制器程序。通过对红外测距传感器的性能研究及对玉米种植整地后的地面情况分析,确定了采用多点数据采集的探测方案。试验结果表明:该机构精度为1mm,可对采集到的地面高度变化信息数据进行处理过滤,实现了避免非必要仿形的功能。该地面高度信息探测机构的研究为电液式仿形系统地面高度变化系信息采集机构设计提供了参考。