2F-2.0型葡萄施肥机的设计与性能试验

针对葡萄等林果有机肥、厩肥的施用播撒,研制了一种实用施肥机械,系统介绍了整机结构及工作原理。样机进行了多轮实地测试,并对机具的运行情况和施肥作业效果进行了分析对比。田间试验测试结果表明,排肥稳定性变异系数小于3.5%,施肥深度变异系数小于10.5%,开沟深度37 cm,培土高度合格率达到100%,各项指标均达到设计要求。该型施肥机具有工作效率高、稳定性好、故障率低等诸多优点,是一种适合于大规模推广、性能优良的有机肥料撒施作业机械。     

玉米变量穴施肥控制系统的设计与试验研究

为了降低化肥土壤污染,执行国家绿色减排文件要求,设计了一套玉米变量穴施肥的控制系统。建立自主穴施和同步穴施两种模式,采用圆盘结构挡片与步进电机配合完成玉米穴施肥,利用玉米排种器检测装置实现种肥同步作业。针对两种模式的不同功能,采用模块化设计与程序编写,完成了控制系统的设计。另设计了配套试验台对两种模式进行性能试验,试验结果表明：自主穴施和同步穴施模式的施肥变异性系数平均值分别为2.53%和2.2%;自主穴施模式的穴距合格指数为96%,同步穴施模式的种子与化肥间横向距离合格率为95%,整体施肥变异性系数均满足国家要求。该控制系统具有较高的稳定性与可靠性,为后期玉米穴施肥控制奠定基础。     

香蕉假茎自动对靶精准施肥装置的设计与试验

目的 针对华南地区蕉园施肥模式不能满足农艺要求、施肥效率低以及施肥机械自动化程度低等问题,设计一种香蕉假茎自动对靶精准施肥装置。方法 根据蕉园实际沟施过程和农艺要求,确定装置的控制原理和关键部件的安装位置,并基于此建立施肥时间滞后模型;对外槽轮排肥器结构进行创新设计,建立排肥机构单圈排肥量和周期排肥量的数学模型,并通过EDEM仿真对肥料运动特性进行验证。采用响应曲面优化方法对排肥机构的工作参数进行优化,满足香蕉在不同生长时期的需肥要求,并以施肥量变异系数、施肥长度变异系数和假茎中心偏移距离为评价指标,进行最优参数组合下的田间试验,进一步验证精准施肥装置的工作性能。结果 确定排肥机构最优工作参数为：排肥轴转速85 r/min,槽轮内芯初始有效工作长度6 mm。田间试验结果表明,施肥量变异系数和施肥长度变异系数均小于4%,假茎中心偏移距离平均值最高为7.4 cm,满足农艺要求。结论 该施肥装置工作性能可满足香蕉施肥要求,本研究可为蕉园精准施肥装置的设计提供参考。     

基于小麦养分快速诊断的施肥决策与控制系统设计

为实现小麦关键生育期的精准变量施肥,本文在利用主动遥感光谱仪GreenSeeker对小麦氮素营养诊断的基础上,通过构建的定量推荐施肥模型开发了小麦施肥专家决策系统和远程精量控制系统。结果表明:建立的施肥推荐模型为变量追肥提供了理论依据;施肥决策和变量控制系统的设计能够将小麦氮营养诊断、施肥推荐和施肥自动控制等功能有效地集成;基于GSM网络的无线传输、电磁阀远程控制以及自动配料施肥装置的设计、运行和测试,使施肥决策系统响应时间和施肥控制精度分别达到平均3.6 s(≤5 s)和3.62%(5.0%),满足了远程变量控制施肥的精度要求。基于小麦养分快速诊断的施肥决策与控制系统的设计,实现了小麦实时诊断、追肥智能推荐和远程变量施肥一体化的精准施肥管理。     

冬小麦双变量施肥控制策略研究

为实现冬小麦田间精准变量施肥,针对自行研制的基于光谱技术的冬小麦追肥机械的控制特性,构建双变量控制模型,研究确定系统最优控制策略。采用Bisquare估计稳健回归分析变量施肥机构的控制模型,在此基础上,从转速优先控制、开度优先控制以及双变量自适应控制3个方面研究分析变量施肥控制策略。为了兼顾变量施肥执行效率与控制精度,最终构建变量施肥控制序列查询表,通过查表法来实现双变量自适应控制。结果表明,通过查表法可以快速地获得目标转速和开度的控制量,然后将其输入模糊PID控制器中,运行模糊PID控制算法能够实现双变量精确控制,其中转速控制误差低于12.83%,平均误差小于9.84%;开度控制误差低于13.57%,平均误差小于9.34%。由此可见,本研究构建的变量控制模型与策略性能良好,可以满足冬小麦精准变量施肥的技术要求。     

智能控制变量施肥机械的试验设计

为提高肥料利用率,尽可能地消除化肥对农业环境造成的污染,设计研制了一种用于变量施肥的机械。该机械主要由信息采集系统、单片机控制电路、步进电机驱动装置、排肥设备组成。传感器采集的信息和机具前进速度输入给单片机控制中心,经运算,求出所需的脉冲数,输送给步进电机驱动器从而控制步进电机变速转动,进而驱动排肥轴输出所需施肥量。试验结果表明,该设备对尿素和碳铵的排肥误差率低于10%,施肥精度较高,可基本实现变量施肥,为下一步的改进和精度提高奠定了基础。     

变量施肥机关键技术研究现状分析

综述了变量施肥机测土配方图生成系统、控制系统及排肥机构等领域的研究状况。目前变量施肥机主要采用离线式变量施肥方式,根据土壤养分离散采样,并进行空间插值,结合3S技术生成土壤养分分布图,结合具体地域作物施肥标准生成变量施肥配方图。变量施肥控制系统研究重点是定位准确性和控制系统的实时性、智能性,为实现精准变量施肥提供易操作的控制器。排肥机构集中研究排肥机构结构设计、排肥精度、排量、幅度、均匀性和变异系数。目前测土配方图获取是影响变量施肥机应用推广的关键技术难题,今后应主要研究实时变量施肥机,加强对土壤养分实时间接检测的技术研究和完善精准变量施肥体系,从而拓展变量施肥机的应用前景。     

小型杂粮播种机的设计研究

为解决小杂粮机械化播种问题,研制了小型杂粮播种机。阐述了该机的总体配置和关键零部件的设计改进情况以及试验结果。试验结果表明:播种和施肥深度变异系数分别为3.2%和5.8%,种、肥总排量稳定性变异系数分别为1.1%和1.0%,种子破碎率0.4%。该播种机可实现一次性开沟、侧深位施肥、播种、覆土、镇压等功能,适用于谷黍等种型为小颗粒的杂粮作物的播种作业。     

变量悬耕施肥机结构及工作原理

该文介绍了一种适合水田和旱田旋耕作业,应用精准农业原理可与国产拖拉机配套实现旋耕作业的变量旋耕施肥机,该施肥机在GPS导航系统的帮助下可以按照预先设计的处方图在旋耕作业的同时实现变量施肥。机械采用普通的国产外槽轮排肥器作为变量施肥机的肥料计量装置,通过调整外槽轮的转动速度达到调整肥料量的目的。该机作业幅宽为2m,配套动力为50马力以上中型拖拉机。施肥机械在田间的作业原理和基本的结构也进行了详尽的介绍。     

精准农业变量施肥技术及发展对策

随着农业技术的不断发展,变量施肥在农业生产中变得越来越重要。变量施肥技术作为精准农业的重要组成部分,由农业生物技术、工程技术、信息技术和管理技术组成,变量施肥关键技术具体包括GPS定位技术、GIS技术和变量投入技术。综述了国内外变量施肥机械的研究发展现状,分析了我国现有变量施肥理论技术存在的主要问题,探讨了变量施肥机械化的发展对策。     

施肥幅宽对圆盘式变量撒肥机施肥一致性的影响

随着世界精准施肥技术的不断进步,圆盘式施肥机的高工作效率在世界精准农业发达地方得到了体现,为大面积的田间施肥提供了方便。在国家精准农业研究示范基地进行了圆盘式施肥机2种不同施肥幅宽下4种不同施肥量的田间性能试验;并通过模拟多轨迹施肥的方法绘制出施肥机田间施肥时的模拟曲线,计算出施肥机在不同幅宽和不同施肥量下的实测施肥量,标准方差和变异系数,通过变异系数等参数来衡量施肥机的施肥一致性程度和田间施肥的精准度。结果表明该机械在水施肥量时选择15 m幅宽效果最好,在大施肥量时选择20 m幅宽效果最好。该机械可在我国推广应用。     

变量施肥对开花后冬小麦冠层光辐射性能及产量的影响

为了进一步评价基于SPAD值的冬小麦变量施肥算法的可行性,从冬小麦的开花期到成熟期,分别对变量施肥处理和传统施肥处理的冬小麦,进行冠层OSAVI值、SPAD值、LAI值、消光系数和产量的测定及计算。结果表明,开花后,变量施肥处理对冬小麦的LAI值有良好的影响,在生育后期仍能保持较高的水平,并且保持较低的消光系数,旗叶SPAD值具有明显优势,并且3个指标的变异系数均有所降低;同时变量施肥处理冬小麦的冠层光谱指数优势也非常明显,说明变量施肥处理不但保证了冬小麦产量和经济效益的提高,也保证了群体结构的优势。     

双料箱施肥机关键部件的设计

为了合理利用有机肥和复合肥,满足多种经济作物的施肥要求,本研究研制了双料箱施肥机,可一次性完成起垄和施肥作业。为了合理设计该施肥机的排肥参数,对复合肥和自行研制的酒糟有机肥进行物理性质测定。根据2种肥料的物理性质并结合施肥要求,得到该机具有机肥和复合肥的排肥机构、料箱等关键部件的设计参数,排肥机构的极限转速为3.23 r/s。机具的田间试验结果表明,各档位施肥的均匀度均在94%以上,复合肥与酒糟有机肥施肥量在各档位下的变异系数均在0.04以内,施肥比例均接近于3∶1。施肥幅宽和深度的均值为5.43 cm和21.64 cm,变异系数分别为0.07和0.04,基本达到了当地的施肥要求。     

基于DGPS定位的大豆变量施肥播种应用试验

在黑龙江省友谊农场五分场二队2号地进行大豆变量施肥播种作业,作业机械使用美国CASE公司生产的大型空气式变量施肥播种机,作业前根据土壤养分化验结果建立起来的DGPS变量施肥处方图及友谊农场实际生产经验,采用AFS软件进行变量施肥播种决策,并将决策结果数据用于变量施肥播种作业,在同等成本条件下,比对照增产7．5％．     

基于PID算法的气力式施肥机变量施肥控制系统设计与试验

中国南方的粮食作物以水稻为主,在水稻的种植过程中经常需要根据水稻生长情况进行追肥作业,目前常用的离心圆盘式撒肥机虽然提高了追肥作业的效率,但难以保证施肥精度以及幅宽方向的施肥均匀性,并且目前大多数研究的变量施肥控制系统主要以旱田的变量施肥控制为主,对适用于水稻追肥作业的变量施肥控制系统的研究较为缺乏。针对上述问题,设计了一种基于气力式施肥机与PID控制算法的变量施肥控制系统,该系统与高地隙拖拉机配合使用,主要适用于稻田变量追肥作业。其中以STM32F103芯片为核心,开发了变量施肥控制器;采用增量式PID算法实现了对排肥电机转速的闭环控制;以中海达公司的Qpad-X5为硬件平台,开发了Android上位机软件,最后对系统的跟随性能、施肥精度和施肥均匀性进行了试验。试验的结果表明:系统的平均响应时间为700ms,实际平均转速与给定转速的相对误差小于3%,实际转速跟随给定转速在可接受范围内波动;定速条件下的排肥量相对误差不超过4%,两侧排肥口的排肥量无显著性差异;变速条件下两次试验的相对误差分别为0.6%和0.1%,说明本系统有较高的施肥精度和较好的施肥均匀性,能够满足精准农业的作业要求,同时本研究搭建了稻田气力式变量施肥机平台,为后续的研究打下了基础。     

风送式集中排肥系统的设计与试验

针对外槽轮排肥装置施肥作业均匀性不高的问题,设计一种风送式集中排肥装置及同步施肥控制系统。通过台架试验比较直槽、交错槽和螺旋槽3种排肥轮结构的排肥性能,并建立排肥轮转速与排肥速率的线性回归方程;基于北斗+GPS系统和限幅平均滤波算法提高行驶速度的监测精度,并据此开发施肥控制系统。结果表明：1)排肥轮转速为10～60 r/min时,螺旋槽结构排肥轮具有较好的排肥性能,排肥量稳定性变异系数和各行排肥量一致性变异系数分别为0.15%和1.57%,排肥量均匀性变异系数<4%。2)排肥轮转速<60 r/min时,施肥控制系统的施肥调整响应时间<0.85 s;当理论施肥量和平均作业速度分别为300～600 kg/hm²和5.22 km/h时,施肥准确率>95%。该风送式集中排肥装置及施肥控制系统可以实现同步、精量和均匀施肥作业。     

玉米液态追肥除草机设计与试验

为实现玉米中后期追肥、行间机械除草,设计了1种高地隙可调式玉米液态追肥除草一体机,该机具主要由施肥机构、除草机构、镇压机构组成。追肥除草机可完成开沟、施肥、除草、覆土复式作业,能实现玉米根部双侧深施液态肥、精量排肥及除草轮转速调节。通过EDEM离散元仿真分析并结合Design-Expert软件对除草轮结构进行了优化设计,得出除草轮刀片的优化参数：焊接角度0°,刀齿厚度为3 mm,刀齿宽度为40 mm,对除草轮刀片最优结构的三维模型进行EDEM仿真分析,并利用Ansys Workbench进行静力学分析,得出工作过程中其最大变形量为0.161 mm,最大应力为11.392 MPa,远小于材料的许用应力（150～286 MPa）,满足设计要求。田间试验表明：施肥量偏差平均为2.13%、排肥量稳定性变异系数为1.01%,各行排肥量一致性变异系数为3.45%;平均除草率为93.91%,平均伤苗率为2.47%,均符合农艺要求。     

变量施肥对春玉米生长和土壤硝态氮淋溶的影响

以黑龙江省北安市赵光农场春玉米为研究对象,利用追肥前的玉米无人机多光谱影像,基于归一化植被指数和施肥模型进行变量施肥管理,通过网格法采样验证,以常规均一施肥处理为对照,分析玉米长势、产量和土壤溶液硝态氮含量的处理间差异和处理内变异.结果表明,在抽雄期,变量施肥处理玉米的平均SPAD值、LAI、地上部干质量较对照显著提高,变量施肥处理玉米株高、茎粗、LAI和生物量的变异系数在5.74％～11.21％,常规施肥玉米长势变异范围9.94％～16.39％;成熟期变量施肥处理玉米百粒质量和穗粒数提高,秃尖率降低,产量增加5.99％,处理内的产量变异性较对照降低36.30％;变量施肥降低了0～100 cm各层次土壤溶液中硝态氮含量,拔节期、抽雄期和成熟期1 m土体土壤硝态氮含量均值分别较均一施肥区降低20.10％、34.02％、26.56％.     

2BR-3型人畜力谷子精少量播种机的设计与试验

[目的]山西省谷子种植区地形多为丘陵山地,播种效率低,为提高其播种效率。[方法]本文针对山西省谷子种植区的地形特点,根据谷子免间苗精少量播种的农艺要求设计了人畜力谷子精少量播种机,计算了播种机主要结构参数,阐述了其工作过程。以总排量稳定性变异系数、各行一致性变异系数、播量均匀性变异系数、种子破碎率为指标对其播种性能进行了试验。[结果]结果表明:总排量稳定性变异系数小于2.5%;各行排量一致性变异系数小于2.7%;播量均匀性变异系数小于41%;种子破碎率小于0.5%,符合国家行业标准。[结论]人畜力谷子精少量播种机的设计为研制适合山西地形特点的播种机械提供了依据。     

再生稻气送式双侧施肥装置的设计与试验研究

为解决再生稻追肥的施肥不均和施肥量调节不准问题,设计了一种再生稻气送式双侧施肥装置.利用三因素二次回归旋转组合试验研究排肥轴转速、槽轮工作长度、分肥器角度对施肥性能的影响,并建立了总排肥量稳定性变异系数、各行排肥量一致性变异系数的回归数学模型.结果表明,影响总排肥量稳定性变异系数的顺序为排肥轴转速、槽轮工作长度、分肥器...