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播种机监控系统技术研究现状与展望

中国农机化学报 2023年第6期44卷 161-167,175页

作者：陈锦刘云强王威王璐刘立晶中国农业机械化科学研究院集团有限公司北京市100083 农业装备技术全国重点实验室北京市100083

为解决实际生产中种子漏播、重播以及播种均匀性差等问题,通过对现有播种机监控系统技术的研究,指出现阶段我国农用传感器精度与配套程度较低、抗干扰能力较弱、智能化水平较低的现状,旨在提高播种机作业效率和精度,促进播种机智能化发... 详细信息

为解决实际生产中种子漏播、重播以及播种均匀性差等问题,通过对现有播种机监控系统技术的研究,指出现阶段我国农用传感器精度与配套程度较低、抗干扰能力较弱、智能化水平较低的现状,旨在提高播种机作业效率和精度,促进播种机智能化发展,推动播种机监控系统技术提档升级。分析将监控系统技术应用到播种机上的重要意义,阐述国内外播种机监控系统技术的研究现状及应用情况,详细介绍控制器、人机交互界面、传感器、信号传输等的工作原理以及具体分类。指出我国现阶段播种机监控系统在排种器驱动方式、信号传输方式、传感器自主研发能力、播种机智能化、应用推广成本等方面存在的问题,对未来播种机监控系统技术智能化发展进行展望,以期为我国播种机监控系统技术的相关研究提供参考。

关键词：播种机监控系统智能化传感检测

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播种机导种技术与装置研究进展分析

农业机械学报 2020年第12期51卷 1-14页

作者：廖宜涛李成良廖庆喜王磊华中农业大学工学院武汉430070 农业农村部长江中下游农业装备重点实验室武汉430070

机械化播种是农业机械化的重要组成部分。机械化播种主要通过播种机将种子由种箱运移至种床合理位置,以确保种子行株距的分布均匀,为种子萌发、植株个体与群体生长发育创造良好的环境。机械化播种的技术核心是种子群的有序单粒化和单粒... 详细信息

机械化播种是农业机械化的重要组成部分。机械化播种主要通过播种机将种子由种箱运移至种床合理位置,以确保种子行株距的分布均匀,为种子萌发、植株个体与群体生长发育创造良好的环境。机械化播种的技术核心是种子群的有序单粒化和单粒化状态的保持,即精量排种技术和种子平稳运移技术。种子由种箱运移至种床是一个多环节串联过程,导种环节是播种过程中使种子保持均匀有序状态入土的末端环节之一,既影响前序过程种子的有序状态,又决定后续种子田间分布的均匀性。本文根据物体自由度约束概念,将播种机导种划分为无约束导种、欠约束导种和全约束导种3种形式,系统阐述了3种导种技术与装置对种子运移的约束状态、技术特点和适用对象,结合国内外技术装备研究现状和机械化播种技术要求,指出了导种技术与装置的未来发展方向,为播种机导种技术研究与装置创新设计提供参考。

关键词：播种机导种零速投种自由度约束

勺链式大蒜播种机漏取种检测与补种装置设计及试验

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农业工程学报 2022年第4期38卷 24-32页

作者：李天华张海阔韩相龙李玉华侯加林施国英山东农业大学机械与电子工程学院泰安271018 山东省农业装备智能化工程实验室泰安271018 山东省园艺机械与装备重点实验室泰安271018

针对勺链式大蒜播种机在取种过程中的漏取问题,该研究设计了一种以激光传感器、转勺式补种器、补种箱为核心的大蒜漏取种检测与补种装置,并搭建了试验台。利用漫反射激光传感器对取种情况进行检测,根据输出脉冲判断取种勺是否漏取种,设... 详细信息

针对勺链式大蒜播种机在取种过程中的漏取问题,该研究设计了一种以激光传感器、转勺式补种器、补种箱为核心的大蒜漏取种检测与补种装置,并搭建了试验台。利用漫反射激光传感器对取种情况进行检测,根据输出脉冲判断取种勺是否漏取种,设计了以STM32处理器、电磁离合器为核心的漏取种检测与补种控制系统。为得到取种勺漏取蒜种时的临界脉冲宽度,进行了取种勺遮挡脉冲获取试验,得到Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级金乡蒜种在正常提种速度范围内以不同姿态被取起时的脉冲范围。在0.09~0.15 m/s提种速度区间内,蒜种与种勺的最大脉冲宽度为440.6 ms、最小为121.6 ms;空勺时的脉冲宽度最大为87.9 ms、最小为53.3 ms,判断取种勺是否漏取蒜种的临界脉冲宽度定义为100 ms。为确定最佳补种时刻与控制脉冲宽度,实现精准投种,对取种与投种过程进行分析,在提种速度为0.12 m/s时,传感器检测到漏取种后延时625 ms电磁离合器通电工作,持续363 ms后电磁离合器断电停止工作,此时可保证蒜种正好落入导种筒内,完成补种。为验证系统整体性能,进行取补种试验。结果表明:针对不同提种速度,系统对漏取种检测的成功率均为100%,其中在0.12 m/s的提种速度下,经补种后金乡Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级蒜种播种成功率分别从90.13%、93.13%、95.88%提高至99.25%、99.75%、100%。研究结果为研制具有补种功能的勺链式大蒜播种机提供了理论依据及技术支撑。

关键词：传感器激光大蒜播种机勺链式取种器漏取种检测补种

气吸式播种机多分支汇流管路气压损失分析与试验

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农业工程学报 2023年第10期39卷 1-14页

作者：秦伟王在满王钰静钱诚何思禹张明华臧英华南农业大学工程学院/岭南现代农业科学与技术广东省实验室广州510642 广东省农业人工智能重点实验室广州510642 华南农业大学南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室广州510642 华南农业大学黄埔创新研究院广州510715 岭南现代农业科学与技术广东省实验室茂名分中心茂名525000

为探究气吸式播种机气力系统多分支汇流管路负压气流的流动规律,掌握管路总体压力损失与管路几何结构之间的关联特性,获取管路总体压力损失的定量预测目标值,该研究对多分支汇流管路气流流动状态进行分析,明确了影响管路气流流动的主要... 详细信息

为探究气吸式播种机气力系统多分支汇流管路负压气流的流动规律,掌握管路总体压力损失与管路几何结构之间的关联特性,获取管路总体压力损失的定量预测目标值,该研究对多分支汇流管路气流流动状态进行分析,明确了影响管路气流流动的主要因素,采用单因素试验及Fluent仿真模拟,从宏观、微观尺度阐明多分支汇流管路中的气流流动规律及总体气压损失原因,通过量纲分析法建立了总体压力损失(ΔP,Pa)与空气密度(ρ,kg/m^(3))、空气动力黏度(μ,Pa·s)、集管封闭端长度(L,mm)、入口支管1的入口流量(Q,m^(3)/s)、入口支管内径(d,mm)、入口支管长度(h,mm)、入口支管间距(δ,mm)、集管内径(γ,mm)、出口支管内径(D,mm)和出口支管长度(Δ,mm)关系的经验式。台架试验结果表明,所建立的经验式应用范围为0.0009 m^(3)/s≤Q≤0.0045 m^(3)/s,28 mm≤d≤45.2 mm,100 mm≤l≤200 mm、200 mm≤δ≤300 mm,42.6 mm≤γ≤81.4 mm,150 mm≤Δ≤250 mm,34 mm≤D≤42.6 mm、53.6 mm≤D≤57 mm,对多分支汇流管路总体压力损失的预测精度在经验式计算值的10%以内。所建立的经验式可为气吸式播种机多分支汇流管路的设计选型、结构优化提供参考。

关键词：播种机试验气力系统多分支汇流管路 Fluent 量纲分析

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播种机开沟深度控制系统的设计与室内试验

农业工程学报 2015年第6期31卷 35-41页

作者：赵金辉刘立晶杨学军刘忠军唐敬轩中国农业机械化科学研究院北京100083 现代农装科技股份有限公司北京100083 南方粮油作物协同创新中心长沙410128 农业生产机械装备国家工程实验室北京100083

针对播种机开沟深度稳定性影响播种质量、开沟深度难以精确控制、仿形滞后等问题,该文设计了开沟深度控制系统,系统包括地表高度检测机构、四连杆仿形机构、PLC控制系统和液压系统。通过建立开沟深度数学模型,确定了开沟深度闭环控制方... 详细信息

针对播种机开沟深度稳定性影响播种质量、开沟深度难以精确控制、仿形滞后等问题,该文设计了开沟深度控制系统,系统包括地表高度检测机构、四连杆仿形机构、PLC控制系统和液压系统。通过建立开沟深度数学模型,确定了开沟深度闭环控制方案,实现了开沟深度的精确和实时控制;采用补偿延迟时间的方法,实现了开沟深度的同步仿形;对系统进行了试验。试验结果表明,系统的响应时间为0.12 s;开沟器上升和下降的平均速度为78.7、102.8 mm/s;前进速度5 km/h条件下,开沟深度在30、50、70 mm时,系统理论开沟深度稳定性系数分别为90.98%、91.45%、92.32%,测量开沟深度稳定性系数分别为90.66%、91.33%、91.82%,系统测量误差≤0.54%,满足开沟深度稳定性要求。该控制系统的研究为播种机播种单体和开沟深度控制机构设计提供了参考。

关键词：农业机械设计控制系统播种机开沟深度

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气吸式小白菜播种机开沟器设计与试验

中国农机化学报 2023年第4期44卷 17-24页

作者：孙新平李骅齐新丹张绪陈曦王永健南京工业大学机械与动力工程学院南京市211816 江苏省智能化农业装备重点实验室南京市210031 南京农业大学工学院南京市210031

目前,我国小白菜多采用人工撒播的播种方式,不仅机械化水平低,而且劳动力成本高。针对这一问题,设计一款气吸式小白菜播种机,并对开沟器进行研究。通过计算,确定开沟器的关键参数,入土角为123°、滑刀刃口角为35°、滑刀的刀刃曲线函数y... 详细信息

目前,我国小白菜多采用人工撒播的播种方式,不仅机械化水平低,而且劳动力成本高。针对这一问题,设计一款气吸式小白菜播种机,并对开沟器进行研究。通过计算,确定开沟器的关键参数,入土角为123°、滑刀刃口角为35°、滑刀的刀刃曲线函数y=0.002 x 2+0.7 x。为提升开沟器的开沟性能,设计Ⅰ型和Ⅱ型两款开沟器,采用EDEM软件模拟两款开沟器在土槽中的开沟状况,对比后最终确定Ⅰ型开沟器的开沟性能较优。通过ANSYS有限元分析软件对Ⅰ型开沟器进行静力学分析,验证开沟器的设计符合材料的强度要求。最后,对整机进行田间试验测试,测出整机播种量为4.08 kg/hm^(2);各行播量一致性的标准差为0.12 g,变异系数为3.1%;总播量稳定性的标准差为0.97 g,变异系数为2.8%。试验结果表明该播种机播种均匀性良好,能为小白菜等播种机械的设计提供理论参考以及提高青菜种植业的生产效率。

关键词：小白菜播种机开沟器气吸式田间测试

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西北旱区滚勺式胡麻联合播种机的设计与试验

中国农业大学学报 2022年第7期27卷 184-198页

作者：郭军海赵武云石林榕周刚张锋伟杨昆山辛尚龙甘肃农业大学机电工程学院兰州730070 甘肃省农业科学院旱地农业研究所兰州730070 甘肃华瑞农业股份有限公司甘肃张掖734000

针对西北旱区胡麻精密种植效率低下的问题,设计一种集施肥、滴灌、覆膜、覆土和穴播联合作业为一体的胡麻播种机。根据农艺种植要求,对整机关键部件作业分析和理论计算,确定播种装置、覆膜覆土装置的部分结构和作业参数。为提高滚轮式... 详细信息

针对西北旱区胡麻精密种植效率低下的问题,设计一种集施肥、滴灌、覆膜、覆土和穴播联合作业为一体的胡麻播种机。根据农艺种植要求,对整机关键部件作业分析和理论计算,确定播种装置、覆膜覆土装置的部分结构和作业参数。为提高滚轮式穴播器取种的精量与稳定性,以引种槽长度、穴播器转速、取种勺截面高为影响因素,以排量一致性变异系数和穴粒数合格指数为试验指标,进行三因素三水平胡麻播种台架试验,并进行田间验证试验。台架试验结果表明:当引种槽长度为31mm,穴播器转速为25r/min,取种勺截面高为5mm时,穴播器排量一致性变异系数和穴粒数合格指数分别为1.57%和97.54%;田间验证试验结果表明:在相同条件下,胡麻联合播种机的各行排量一致性变异系数和穴粒数合格指数分别为3.85%和93.33%,与台架试验结果接近,满足西北旱区胡麻种植农艺要求。

关键词：胡麻播种机设计性能试验

小白菜复式播种机犁旋辊压驳岸型种床起垄装置研究

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农业机械学报 2021年第11期52卷 40-48,77页

作者：刘海张青松廖宜涛魏国粱杜铮廖庆喜华中农业大学工学院武汉430070 武汉市农业科学院武汉430065 农业农村部长江中下游农业装备重点实验室武汉430070

针对长江中下游地区小白菜直播作业时,因土壤含水率波动大导致播种机后托板起垄种床厢面不平整的问题,提出了适应小白菜生长的犁耕开沟、旋耕碎土和主动辊压式起垄与平整结合的联合耕整作业方案,结合小白菜种床合理构建技术及大田旱作... 详细信息

针对长江中下游地区小白菜直播作业时,因土壤含水率波动大导致播种机后托板起垄种床厢面不平整的问题,提出了适应小白菜生长的犁耕开沟、旋耕碎土和主动辊压式起垄与平整结合的联合耕整作业方案,结合小白菜种床合理构建技术及大田旱作耕整作业要求,设计了一种小白菜复式播种机犁旋辊压驳岸型种床成型装置。根据土壤挤压和垄体曲面成型原理,分析了种床辊压成型的动力学原理,确定了起垄辊的主要结构和工作参数。田间起垄试验表明,整机作业速度为2.0~5.0 km/h,作业后垄体的垄高合格率、垄顶宽合格率和垄间距合格率分别为90.00%、93.33%和96.67%;双垄垄顶处的土壤坚实度稳定性系数均不低于92.36%,双垄垄壁处的土壤坚实度稳定性系数均不低于92.53%;垄顶厢面地表粗糙度的最大差值为2.19 mm。采用驳岸型种床装置垄播的小白菜单行苗数变异系数及各行苗数一致性变异系数均低于10%,满足小白菜直播农艺要求。

关键词：小白菜种床起垄播种机辊压驳岸

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气流输送播种机压电式流量传感器设计与试验

农业机械学报 2020年第8期51卷 55-61页

作者：赵博樊学谦周利明李阳车宇牛康中国农业机械化科学研究院北京100083

为实现气流输送播种机播种质量的快速准确检测,设计了一种基于压电陶瓷的弧形阵列式播种流量传感器。在分析气流分配器出种口种子运动特性的基础上,对感知单元布局及传感器整体结构进行了优化设计;通过不同条件下种子碰撞试验,确定了感... 详细信息

为实现气流输送播种机播种质量的快速准确检测,设计了一种基于压电陶瓷的弧形阵列式播种流量传感器。在分析气流分配器出种口种子运动特性的基础上,对感知单元布局及传感器整体结构进行了优化设计;通过不同条件下种子碰撞试验,确定了感知单元的材料和结构尺寸;设计了信号调理电路与脉冲计数电路,实现了种子在线计量,并通过CAN通信实时发送。利用气流输送播种试验台架,分析了气流压力及排种量对传感器检测精度的影响,在正常工作气压范围内,检测误差与气流压力近似满足线性关系,进一步提出了传感器检测的校准模型,并进行了台架试验验证。结果表明:在推荐工作参数条件下,即气压为166 Pa、排种量低于170粒/s时,校准后传感器的检测误差在5%以内,且传感器对堵塞故障报警准确率达100%。该传感器能够有效地监测气流输送播种机的排种性能,有助于提高播种作业质量。

关键词：播种机气流输送压电流量传感器