【摘 要】
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针对中原地区玉米大规模播种作业质量缺乏有效监控手段、播种作业数据信息利用率偏低等问题,设计了玉米免耕变量施肥播种机作业质量监控系统,包括播种质量监测子系统和变量施肥质量监控子系统.播种质量监测子系统通过STM32单片机实现播量统计和漏播量等播种信息采集;变量施肥质量监控子系统通过PLC实现堵塞、缺肥和施肥量等作业信息采集,采用PID控制伺服电机实现变量施肥.试验结果表明:玉米免耕变量施肥播种机作业质量监控系统在复杂环境中运行稳定,漏播监测精度为97.34％,播种量相对误差为1.20％,不同作业速度下实际施
【机 构】
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河南科技大学 农业装备工程学院,河南 洛阳 471003;中国农业机械化科学研究院,北京 100083
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针对中原地区玉米大规模播种作业质量缺乏有效监控手段、播种作业数据信息利用率偏低等问题,设计了玉米免耕变量施肥播种机作业质量监控系统,包括播种质量监测子系统和变量施肥质量监控子系统.播种质量监测子系统通过STM32单片机实现播量统计和漏播量等播种信息采集;变量施肥质量监控子系统通过PLC实现堵塞、缺肥和施肥量等作业信息采集,采用PID控制伺服电机实现变量施肥.试验结果表明:玉米免耕变量施肥播种机作业质量监控系统在复杂环境中运行稳定,漏播监测精度为97.34％,播种量相对误差为1.20％,不同作业速度下实际施肥量与理论施肥量相对误差为1.95％,有效提高了玉米播种作业质量.
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以作物生长施肥过程为研究对象,对不同土壤条件中的作物生长信息进行数据分析,建立一种智能化变量施肥决策控制系统.以作物叶绿素和作物生长信息之间的相互关系为依据,对有限空间范围内的相关环境参数数据进行处理,结合农田试验数据,形成基于土壤肥力和作物叶绿素的两种施肥模型.使用系统开发工具,建立基于数据分析技术的变量施肥决策控制系统,与传统施肥模式下的作物产量、增产率、肥料增效率以及肥料贡献率等数据进行对比,表明建立的变量施肥决策控制系统具有较好的推广性.
棉花种植在南疆地区有重要地位,是南疆地区农民的主要收入之一.在棉花种植过程中,科学使用薄膜覆盖可提高棉花产量与质量,增加农民收入,但由此带来的白色污染尚未解决.为此,基于南疆棉花种植区域环境,设计了一款棉花地残膜回收机,对残膜回收的机架装置进行了有限元分析,并对样机进行制作及田间试验.分析试验结果表明:残膜回收机回收率达到72.4％,可为南疆棉花地残膜回收工作提供一定理论与技术支撑.
在地膜回收作业时,因覆盖在地膜上的土壤板结造成揭膜困难,需要对地膜上的覆土进行清理.为此,采用图像识别的方法,设计了一种地膜覆土清理装置.装置运行时,单目摄像头在畸变校正处理后进行膜土的图像采集,经过Arduino Due单片机对采集的图像进行K-means二值化处理方式进行图像分割,并识别和提取出边膜轮廓图像;主控制器结合处理后的图像信息对电机进行控制,带动刨土铲切土刨土,完成对覆盖在地膜上的板结土壤的清理工作.试验结果表明:装置的平均识膜率不低于95％,伤膜率不高于3％,平均覆土清除率达到80％.
随着水稻种植规模的扩大,水稻收割机在农业生产中的应用逐渐广泛,但传统水稻收割机故障率高、智能化程度低,存在割茬高度不均、割茬机构调整不便等诸多问题,导致水稻收割效率低、产能不足.为此,将PLC技术应用在传统水稻收割机上,通过研究分析水稻收割机的结构原理,完成了水稻收割机控制系统的优化设计,并针对控制系统的硬件进行了模块设计,同时完成了控制系统的I/O地址分配,对控制系统的软件流程进行优化.进行了割茬高度试验,结果表明:优化后的水稻收割机控制系统工作稳定性强,作业效率高,能够快速有效地调整割茬机构,实现对割
为研究寒冷地区日光温室应用太阳能土壤增温系统的地温变化情况和土壤蓄热效果,利用ICEM建立了二维水平埋管土壤蓄热物理模型,并基于试验工况运用FLUENT对典型日水平埋管与土壤的非稳态传热进行了数值模拟.结合试验数据和数值模拟进行分析,结果表明:白天土壤蓄积的热量可以保持夜间至次日系统运行前的土壤最低温度在10cm深处为13.09℃,15cm深处为15.3℃,30～60cm深处在16℃以上,可避免因土壤低温导致喜温蔬菜番茄生长受到抑制;太阳能土壤增温系统对日光温室土壤具有一定的加热效果,在其适用范围内应进行
为了实现马铃薯收获和地膜回收同时进行,基于嵌入式技术,设计了马铃薯收获机.在马铃薯挖掘和地膜回收过程,测试地膜厚度、工作速度、挖掘深度和铺放时间4个因素影响程度,进行四因素五水平试验.试验结果表明:地膜回收率影响主要因素为地膜厚度及工作速度;对伤薯率影响由大到小分别为挖掘深度、工作速度.同时,建立伤薯率和地膜回收率模型,进而确定挖掘深度和工作速度.针对马铃薯转运和分离过程,基于土薯分离率和破皮率进行分析,当激振轮转速为160 r/min时最优.最大冲击力试验表明:马铃薯安全抛落高度为0.3m.建立系统工作
以自动修剪机运行参数监控系统为研究对象,基于信息采集技术,搭建一种通过位置传感器、角度传感器实现的运行过程参数监控系统.修剪机自动工作过程中,参数监控系统进行修剪机运行参数采集,并与控制系统中的设定值进行比对,进行插补控制指令修正,实现修剪机运行过程的闭环控制.系统运行参数采集分析表明:自动修剪机运行过程中的转动角度、位移、速度及加速度等参数与系统设定值基本相符,但随着修剪过程的推移,实际运行参数与系统初始设定值之间偏差会逐渐增大.
作物籽粒在播种、脱粒等作业过程中,受到的作用力更多地体现为冲击载荷作用.为研究冲击载荷对谷子籽粒损伤情况的影响,分别对不同品种、不同含水率的谷子籽粒施加不同大小的冲击载荷进行损伤试验.试验结果表明:冲击载荷对谷子籽粒破损影响极显著(P<0.001),破损率随着冲击载荷的增大而增大,冲击载荷小于11.9N时,种子破损率非常低,而冲击载荷大于35.9N时,籽粒几乎全部破损;含水率对谷子籽粒破损率影响极显著(P<0.001),随着含水率的增大,同一种谷子籽粒的抗冲击能力相应提高;品种对谷子籽粒破损率影响显著(P
黄淮海地区玉米籽粒机收一直受制于收获时籽粒含水率偏高等因素的影响,导致收获后籽粒破损严重,直接影响经济效益,而如何实现玉米籽粒高含水率情况下的低损失收获是目前的发展方向.为此,结合4 YL-4/5型联合收获机,设计了一种切轴流双滚筒玉米脱粒分离装置,不仅可用于玉米籽粒收获,也可调整部分技术参数,来完成小麦等农作物的收获工作.所设计的装置由切流滚筒和轴流滚筒两部分组成,切流滚筒的脱粒元件采用半圆头钉齿,轴流滚筒的脱粒元件采用轮廓柔和的板齿和半圆头钉齿交叉组合的排列方式,完成了滚筒、凹版和上盖板的设计.利用A
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