基于机器深度学习的小麦播种机控制系统研究

针对我国小麦播种机自动控制系统的可靠性及灵敏度不高的问题,基于机器深度学习对小麦播种机的控制系统进行了设计和改进。小麦播种机的主要组成包括控制系统、排种系统、监控系统、电力系统、机架和驾驶室、覆土镇压和排肥装置。为了使播种机的控制系统能有效进行图像检测识别,提升播种机的控制精度,采用机器深度学习中的卷积神经网络算法对控制系统进行设计,并采用迁移学习的方式对模型进行训练和检测。为了验证播种机控制系统的性能,对其进行播种精度控制和播种性能测试试验,结果表明:播种机的精度和性能均符合播种机的设计要求。

基于预知维修的小麦播种机运行监控系统设计

为了减少播种机故障频率,提升小麦播种机的播种效率和播种质量,基于预知维修对小麦播种机的运行监控系统进行了设计。系统的主要组成包括主控单片机、检测系统、显示监控系统、报警系统及电源。为了对播种机进行预知维修,将灰色模型和神经网络模型结合,建立了动态灰色神经网络模型,并进行了算法设计。为了验证小麦播种机监控系统性能和预知维修算法的有效性,对其进行了监测精度和趋势预测试验,结果表明:监测系统的监测精度较高,播种机可有效对数据趋势进行预测。

宽苗带小麦播种机多行匀播分控系统设计与试验

针对长江中下游农业区稻茬田宽苗带小麦播种机曲线作业时各行播量不均匀的问题,设计了一种宽苗带小麦播种机多行匀播分控系统。通过多速率GNSS/IMU组合导航系统获取播种机组运动信息,根据机组刚体空间运动学模型计算各播种单元匀种器地面速度,结合宽苗带播种农艺要求得出排种器驱动电机转速控制量;基于CAN通讯和PID控制器,应用STM32单片机分别控制各排种轴转速,实现宽苗带小麦播种机曲线作业多行匀播。路面试验结果表明,当IMU传感器、RTK-GNSS采样速率分别为20、10 Hz时,组合导航系统播种机组运动信息估计精度优于其它组合,此时匀种器地面速度估计平均相对误差为4.18%,其方向同播种机组航向夹角估计平均相对误差为11.26%,各行播种均匀性变异系数平均值为7.68%;田间试验结果表明,不同作业路径下,宽苗带小麦播种机多行匀播分控系统各行播量合格指数不低于94.90%,各行变异系数不高于0.97%,满足长江中下游农业区小麦宽苗带播种农艺要求。

江苏农场小麦播种无人化作业现状调研及分析

为了解江苏省内农场智能化与无人化小麦播种机普及情况和使用效益情况,选择江苏省内若干典型大型农场和小型家庭农场开展智能化小麦播种机应用现状调研。采用典型的旋耕播种机开展人工驾驶和辅助驾驶两种播种模式下的燃油经济性对比测试试验,并对燃油经济性测试数据进行方差分析。结果表明:农场智能化和无人化播种作业特征主要为直线辅助驾驶技术的广泛应用,播种驾驶模式的不同对燃油经济性没有显著影响,影响燃油经济性的主要因素为拖拉机油门开度和作业速度;直线辅助驾驶模式下,漏播率和重播率从人工驾驶模式的2%~5%降低至0.1%以下。

基于EDEM的小麦小区双圆盘开沟器仿真分析

双圆盘开沟器具有不易堵塞和不乱土层优良作业的特点,为了配备在小型小麦播种机上,设计了一种小型双圆盘开沟器。为了获得双圆盘开沟器最小开沟阻力和最优的播深稳定性,以圆盘直径、圆盘聚点位置和圆盘夹角为试验因素,进行了仿真试验分析,得到最优工作参数数据(圆盘直径为210mm,圆盘聚点位置为60°,圆盘夹角为12.60°),此时双圆盘开沟器作业阻力为319.65N,开沟深度变异系数为7.51%。通过土槽试验加以验证,结果表明:与仿真试验相比,开沟作业阻力误差率为2.64%,开沟深度变异系数误差率为2.52%,仿真试验具有一定的可靠性,可为双圆盘开沟器设计优化提供理论依据。

种子破损率快速检测方法研究

旋耕播种机推广鉴定时,需要人工检测种子的破损率。为提高检测效率,以小麦种子为例,对种子破损率快速检测方法进行研究。设计种子破损率自动检测平台,可一次性采集50 g小麦种子图像,基于图像处理技术和机器学习方法,提取小麦种子图像13个形状特征和8个纹理特征,建立基于特征的种子破损识别模型;识别的破损种子图像与种子质量的关系,建立基于图像的破损种子质量预测模型,按照鉴定大纲要求实现小麦种子破损率的快速检测。对江苏省“丹阳001”“A888”“泰州014”“无锡004”4个品种的小麦种子破损率进行试验测试,每个品种3次取样测定。结果表明:4个品种小麦种子破损率自动检测的平均相对误差分别为0.08%、0.07%、0.06%、0.08%,检测的相对均方根误差为0.08%,检测平均时长为5.216 s。该研究实现小麦种子破损率自动、快速检测,节省农机鉴定时间,推动农机鉴定过程的标准化和智能化。

基于PID控制的小麦智能播种机研制与试验

针对小麦播种机工作时地轮打滑和手动播量调整不精准等问题,研发了基于PID控制的小麦智能播种机。该播种机控制系统工作时,由速度传感器获取播种机行进速度,根据行进速度、单位面积播种量及播种机相关参数,计算排种轮转速的给定值,利用PID控制器实现对排种轮转速的控制。室内试验结果表明,播种机在不同作业条件下实际单位面积播种量与设定单位面积播种量误差均<2%,满足小麦精量播种的农艺要求。在中速和中高速作业条件下,智能排种系统控制精度较高、稳定性好。田间试验结果表明,小麦播种机的实际单位面积播种量与设定单位面积播种量之间最大误差2.33%,略大于室内试验结果,主要是由田间作业环境等因素造成的。基于PID控制的小麦智能精量播种机能有效提高播种精度。

小麦精量播种机设计与试验

设计一种播深稳定、镇压质量高且具有堵塞疏通清理机构的小麦精量播种机。利用平行四边机构和镇压轮的限深作用,播种单体能够实现随地表高低仿形而保持播种深度不变。堵塞疏通清理机构采用曲柄导杆机构,把曲柄的旋转运动转化为导杆的往复直线运动,通过导杆在排种管内上下运动,从而把堵塞物推出落种口。田间试验表明,该机简化了播种机的结构和操作方式,能够实时监测作业状态,确保播种作业质量。试验结果以期为后续小麦精量播种机设计优化提供参考。

尧都区小麦播种机适应性选型试验

在尧都区小麦生产区对5种小麦播种机进行了适应性选型试验,以通过实地测试选型最适合当地使用的播种机型。试验结果表明,试验所用的5种小麦播种机在尧都区均有良好的适应性和高效的表现,有助于推进小麦播种的机械化作业,提升小麦生产的效率和经济效益。

小麦播种机电气控制系统的设计与试验

为了解决传统小麦播种机播种量的调节范围小、播种不均匀等问题,设计了一种基于PLC控制的自动播量调节电气控制系统。系统由PLC控制器、速度传感器、步进电机等组成,替代了传统的地轮和侧边箱式机械驱动模式。其主要的工作原理是将速度传感器安装于拖拉机主动轮内侧,当速度传感器采集到拖拉机速度信号后,发送给PLC,经过运算处理后发送相应的控制信号给步进电机;步进电机按控制指令调节转速,同时带动外槽轮式排种器的排种轴转动。排种轴的速度发生变化,排种槽轮中的种子数量随之改变,使小麦的播量得到调节。试验结果表明:系统能够控制小麦的亩播量误差在5%以内,播种均匀性系数小于40%,满足小麦精播的需求。

小麦小区条播机电控排种系统设计与试验

针对小麦小区条播机排种系统智能化水平低的问题,本文基于差分定位原理设计了一套小麦小区条播机电控排种系统。该系统主要由北斗差分定位系统、STM32F4主控系统、锥体格盘驱动系统、离心分种驱动系统和人机交互系统等组成,主控系统采集北斗差分定位信息计算锥体格盘匹配转速,控制格盘电机和分种电机运转,并显示作业信息。通过正交试验法优选了离心分种器结构参数,建立了播种机车速和锥体格盘转速控制模型。试验结果表明:各行排量一致性变异系数为5.69%,均匀性变异系数为20.77%,验证了本电控排种系统的可行性。

黏土地稻茬麦反旋条带播种机设计与试验

针对我国黏土地地区稻茬麦机械化播种作业,设计了一种新型的黏土地稻茬麦轻型反旋控深条带播种机,集反旋灭茬、开沟播种、覆土镇压于一体,解决了传统黏土地播种机旋耕碎土不彻底、排种管易堵漏及播深不一致的问题。对播种机整体结构进行总体方案设计,并对大直径旋耕灭茬机构和限深压槽覆土机构关键装置的参数进行优化。设计其传动系统,确定齿轮箱传动比分别为2.04和2.70,并计算其功耗选取拖拉机型号。最后,进行机具制造与试验,结果表明:机具适合黏土地稻茬麦播种作业,耕深为13.9cm,播深为2.7cm,碎土率平均值达到78.56%,漂种率平均值控制在2.55%以内,排种管防堵漏效果好。所设计的黏土地稻茬麦轻型反旋控深条带播种机完全符合设计要求,适应黏土地地区的小麦播种作业。

2BF-9型小麦播种机研制

为了满足辽宁省朝阳市农业生产需要,设计了一种小麦播种机,可以一次性完成开沟、施肥、播种和覆土作业。田间试验结果表明,播种深度40 mm,行距120 mm,苗带宽度70 mm,效率0.43 hm2/h。其创新点是链轮通过链轮定位板限位,在后横梁上交错设置后开沟器架和前开沟器架;优势是苗带宽、结构简单、调整方便。

2BMX-5型小麦-玉米免耕播种机设计

针对用于一年一熟区免耕播种机的尖角型开沟器易磨损,且磨损后导致土壤扰动大、动力消耗增加、影响播种质量等问题,研究了能够拆卸前刀的楔刀型免耕开沟器以及传动机构,设计了刃口为圆弧形的前刀,并在此基础上设计了2BMX-5型小麦-玉米免耕播种机。样机分别在内蒙古、宁夏等小麦、水稻茬地进行了性能试验。试验结果表明,该机在播种过程中未发生堵塞,楔刀型免耕开沟器提高了通过性,开沟破茬效果良好,播种后土壤扰动小,种肥深度能够满足播种要求,在稻茬地的破茬率超过85%。

小麦免耕播种机浮动支撑式防堵装置

针对我国华北一年两熟区秸秆量大,根茬粗,免耕播种机开沟器前易产生壅堵,影响机具通过性能和播种质量等问题,设计了一种浮动支撑式防堵装置,阐述了其工作原理,设计了主要工作部件,确定了其结构参数,并进行了田间性能试验。试验结果表明:安装有浮动支撑式防堵装置的小麦免耕播种机通过性能良好,符合农艺要求;与带状旋耕防堵装置相比,土壤扰动量减少约25%,油耗降低约7.04%。

小麦免耕施肥播种机的研究

针对国内小麦播种机的现状,设计了一种小麦免耕施肥播种机,与当今流行的保护性耕作紧密结合。覆盖地表的秸秆残茬有效地减少了地表水分蒸发,增强了土壤的蓄水功能,达到了抗旱保墒的作用,起到了节水的效果;同时,增强土壤有机质、提高土壤能力,在同样的施肥下更能促进植物的生长。该装置能够一次性完成破茬、开沟、播种、施肥、覆土和镇压等工序,从而减少了拖拉机的进地次数。其不仅提高了肥料的利用率而且避免了肥料的浪费,同时省去了播种前的1～2次的旋耕,为农民降低了生产成本。田间试验证明:整机结构设计合理,符合农民种植要求。

新型缝隙式小麦气吸排种器的设计

针对圆管孔眼式小麦气吸排种器的孔眼易堵塞和种子易破损的问题,设计开发了一种新型缝隙式小麦气吸排种器。该排种器采用了缝隙吸种,缝隙宽度为0.25～0.35mm,种子在吸力作用下沿缝隙周向排列,随着排种器的转动被连续排出,实现了均匀播种,播种均匀性变异系数为36%;采用了插入缝隙的投种片排种,缝隙不会堵塞,种子不易破损。田间试验表明:该排种器有效地解决了排种器的孔眼易堵塞和种子易破损等问题,工作可靠,为小麦等小粒作物的精密播种提供了技术支持。

2BXJF-12型小麦播种机的设计及性能测试研究

在谷物条播机进行播种过程中,由于外槽轮排种器排种脉动性的缺陷,造成缺苗断垄或"疙瘩苗"的现象较为严重。在现有条播机的基础上进行了改进,设计了一种落种均匀器,大大提高了播种均匀性;并改进了镇压轮,降低了打滑率。

槽缝式小麦气吸精密播种机的设计与研究

我国气吸式精量播种机在大粒穴播作物领域已发展得较为成熟,而对于小粒条播作物(如小麦)气吸精量播种机的研究却仍处于实验阶段,机具存在结构复杂、易堵塞和不适宜大田作业等问题。针对以上问题,设计并制作了一台圆管槽缝式小麦气吸精量播种机,该播种机主要由播种机械系统和电控监测系统构成,作业稳定性高,播种均匀性好,实现了小麦的高效精密播种。

圆管锥面缝隙式小麦气吸播种机设计与试验

为了实现小麦精播技术,针对黄淮海北部小麦玉米一年两熟区,设计了圆管锥面缝隙式小麦气吸播种机,重点设计了圆管锥面缝隙式小麦气吸排种器。通过室内台架试验确定了当缝隙宽度为0.70 mm,锥面角度为90°,负压为4.0 kPa时,圆管锥面缝隙式小麦气吸排种器的吸附率为85.89%。通过台架对比试验得出缝隙表面有1.5倍种子长的锯齿形间距时,吸附率可提高到88.82%。通过计算得出排种器作业时所需负压,整机作业时,能使种子被成功吸附的负压范围为8.0~13.3 kPa,计算得所需风机功率应大于1.47 kW。通过田间试验得出,圆管锥面缝隙式播种机的播种均匀性变异系数平均值为31.20%,较传统排种器有显著提高。