Design and experiment on intelligent fuzzy monitoring system for corn planters

When sowing summer corn without tillage,it is necessary to ensure that the furrow opener is free from straw congestion and that the spacing of the sowing can be adjusted according to the breeds of corn and the preset seeding rate per acre.On the basis of the structural features of newly developed no-tillage corn fertilizers,an intelligent fuzzy monitoring system for corn planters was developed in this study.The system facilitates automatic control of the spacing adjustment and the status monitor for the fertilizer tank,seed tank,and seeding orifice.According to the preset number of rows,line spacing,number of plants per acre,and seed germination rate,the control rate can be calculated through designing in surveillance software.The control rate is output to the fuzzy controller through the digital output module of the CAN bus.Fuzzy control is applied to the DC motor for stepless adjustment of the spacing.A system for video surveillance of the working status of a planter is developed for displaying a real-time video image of the planter operation and achieving an anti-congestion status monitoring of a no-tillage planting operation in a dusty environment.Through field trials,the detection accuracy was 91.4%.The seed-clogging fault-alarm accuracy was 96.0%.The entire system remained stable and reliable.

元宇宙环境下玉米免耕播种机作业机组仿真与试验

针对玉米免耕播种机研发周期长和研发成本高等问题,本文将元宇宙技术应用于玉米免耕播种机作业机组的仿真试验。基于元宇宙系统架构构建仿真平台,在元宇宙环境下,采用标线法和转换法对虚拟农场中场景进行高度还原,构建沉浸式玉米免耕播种机驾驶平台并进行交互性能测试,验证沉浸式玉米免耕播种机驾驶平台交互性能。在此基础上,在不同行驶速度下进行播种性能仿真试验,当玉米免耕播种作业机组前进速度不断增大时,播种质量整体呈下降趋势,趋势接近实际田间试验结果,株距合格率大于88.52%、重播率小于6.97%、漏播率小于4.51%。试验结果表明,本文设计实现的元宇宙虚拟播种仿真平台能够用于玉米播种试验,对降低玉米免耕播种机研发成本、缩短玉米免耕播种机研发周期具有重要意义。

基于电机驱动的玉米精量排种控制系统开发与试验

玉米单产提升是确保粮食产量稳定的有效措施,玉米精量排种器电机驱动控制技术是改善玉米播种质量,提高玉米产量的有效方式。本研究设计了一款驱控一体式永磁同步电机,提出了基于磁场定向控制(FOC)的电机转速精准控制方法,采用MATAB验证FOC驱动控制方法的正确性,研制了玉米电驱精量排种控制系统,开展了田间实验,结果表明:作业速度≤15 km/h时,播种合格指数≥91.79%,漏播指数≤2.42%,重播指数≤5.80%,变异系数≤20.65%,播种质量明显优于国标,满足高速播种需求。

玉米免耕播种机智能化技术探讨

近年来,随着农业信息化、智能化发展,对农业机械设备提出了更高的要求,逐渐将传感器技术、计算机技术、人工智能技术和视觉识别技术等应用于免耕播种机,如对行避茬技术、播量监测技术、播深监测控制技术等。基于玉米免耕播种机整体结构和工作原理,提出目前玉米免耕播种机智能化核心技术与发展现状,并针对我国农业发展情况,提出未来玉米免耕播种机智能化发展方向与研究重点。

2BF-4轻简型玉米精量播种机的设计与试验

【目的】针对西南丘陵山地玉米精量播种的滞后现状。【方法】设计了一种适用于西南丘陵山地的集施肥开沟播种于一体的4行轻简型玉米精量播种机,该播种机单体上增加压密轮,限制种子在种沟内的弹跳;将仿形机构设计为后置式仿形机构,能有效对大坡度地面进行贴地仿形作业;该播种机采用勺轮式精量排种器,在排种器出口处设计导种机构,改善勺轮式排种器排种均匀性差、作业质量不稳定等问题。【结果】对带导种机构的勺轮式排种器进行离散元仿真,结果表明在不同作业速度条件下,其变异系数均低于20%;对该排种器进行台架试验,并与原排种器工作性能对比,粒距变异系数比原排种器低3%以上,改善效果明显。采用该排种器研制了2BF-4轻简型玉米精量播种机,经田间试验,当播种机作业速度为3~6 km/h时,播种机合格率均高于80%、变异系数均低于30%。【结论】试验表明,该播种机适用于西南丘陵山地玉米精量播种。

基于机电一体化技术精准农业机械设计与试验

精准农业是当前农业发展的重要方向,机电一体化技术在实现精准农业的过程中起着关键作用。该文以玉米精密播种机的设计为例,探讨了基于机电一体化技术的精准农业机械设计,对精密播种机的工作原理和功能需求进行了分析,并结合现有机电一体化技术和农业机械设计原理,提出了一种基于机电一体化的玉米精密播种机设计方案,通过传感器、执行器和控制系统的协同作用,实现了对播种深度、行距和种子数量等参数的精确控制,提高了播种的准确性和效率。田间试验结果表明,该玉米精密播种机在播种效果和操作便捷性方面明显优于传统的播种机。

玉米双行高速精量播种机的研制

按照北方寒地玉米种植的农艺要求,为满足玉米生产密植高产、提质增效,基于品字型双行玉米播种高产种植技术,研制一种品字型双行玉米高速精量播种机,并对播种机关键部件进行设计与分析。设计的播种机采用双盘气压式排种器品字型双行密植交错播种结构,利用EDEM离散元仿真软件对不同截面形状导种装置进行分析,对比确定最优形式的导种装置。通过田间播种作业对播种机性能进行试验,结果表明播种机能够在12~16km/h速度下稳定作业,播种平均粒距合格指数97.78%、重播指数1.06%、漏播指数0.84%,播种机作业效率高、作业稳定可靠性高,基本满足品字型双行高速精量播种作业的使用要求。

免耕玉米播种机控制系统设计

为提高免耕玉米播种机自动化及智能化,提出一种免耕玉米播种机控制系统,该系统由传感器模块、控制模块、执行模块和用户界面模块组成。通过各模块的协同作用,能够自动控制播种深度和种子的分配,从而实现高效的播种。整体系统通过无线通信或互联网连接进行远程监控和控制,为农民提供方便快捷的管理方式。研究结果对于帮助农民提高生产效率、节省时间和精力,并为提高作物的产量和质量提供技术参考方案。

丘陵区轻简型玉米播种机发展探讨

丘陵山区玉米种植面积占辽宁省玉米种植总面积的43%左右,是玉米集中种植区,但种植地块普遍较小且分散,平整度差,地况复杂多变,种植模式多样,形成半机械化为主的耕种方式。结合辽宁丘陵山区特点,分析轻简型玉米播种机的技术要求和应用前景,为提升丘陵山区玉米播种机械化水平提供思路。

凿形深松全层施肥开沟铲的结构优化

深松全层施肥开沟铲是玉米免耕深松全层施肥精量播种机的关键部件,本文在融合箭形深松铲与双翼深松铲优点的基础上,对凿形深松铲进行结构优化,设计出一种新型深松全层施肥开沟铲,其入土能力强,土壤扰动效果好,作业截面更宽,土壤坚实度更小,深松效果更好。

玉米免耕播种施肥机精准作业监控系统

为了解决玉米播种和施肥时种子和肥料利用率低、投入高、产出低的问题,研制了玉米免耕播种施肥机精准作业监控系统。针对土壤墒情、肥力以及不同地区玉米播种农艺,研制玉米变粒距自动控制系统,通过控制伺服电机,结合拖拉机行走速度,对排种轴的转速进行反馈控制,实现播种粒距的自动调节。根据作业处方图和GPS信息,结合肥箱肥料质量和机具前进速度,得到施肥控制量,输出到伺服电机驱动器,调节排肥轴的转速,实现按处方图施肥作业。试验结果表明,肥料控制精度在3.31%以内,对玉米点播,实现播种粒距10～20cm在线无级调整,最大控制误差不高于4.48%。该研究实现了玉米免耕播种施肥机变量施肥和精密播种。

玉米全膜覆盖双垄沟播机直插式播种装置设计与仿真

设计了旱地玉米全膜覆盖双垄沟播机直插式玉米播种装置,采用凸轮和曲柄组合机构控制成穴器,实现播种时间段成穴器水平绝对速度为零。在ADAMS/View中用相对轨迹曲线生成实体的方法设计了凸轮,对直插式播种装置进行仿真分析,测试了成穴器的位移、速度、加速度,结果表明该装置满足设计要求。

驱动圆盘玉米垄作免耕播种机设计与试验

针对东北垄作区免耕播种玉米时存在机具堵塞严重、条带旋耕功耗大、垄上作业稳定性差等问题,设计了驱动圆盘玉米垄作免耕播种机,提出了驱动圆盘破茬、限深轮稳定装置为一体的破茬开沟稳定机构,对本装置的关键参数进行了设计。田间试验结果表明,驱动圆盘玉米垄作免耕播种机通过性能好,破茬能力强。机具破茬深度约为87mm,种肥间距稳定在48mm时能够满足播种要求,播种施肥开沟器在主动圆盘开出的沟槽中进行二次开沟,减少了土壤扰动和动力消耗。与条带旋耕玉米垄作免耕播种机相比,油耗降低8.5%,地表动土量减少约50%。

玉米免耕播种机免耕播种试验研究

玉米免耕播种机是与玉米留茬免耕技术配套的播种机具。3年的大面积田间试验结果表明：使用玉米留茬免耕播种机播种能抵御春旱和季节性“掐脖旱”，提高产量15％～35％，增加利润约10％。使用玉米留茬免耕播种机还具有减弱水气蒸发、防止水土流失的作用。

2BG-2型玉米垄作免耕播种机

基于东北垄作区保护性耕作各类模式的需要,对免耕播种的工艺进行了分析,并提出了对免耕播种机的农业技术要求。设计了滚动圆盘式破茬犁刀、圆盘螺旋线形清茬器,该装置既能提高机具通过性又可保持垄形。采用双圆盘施肥开沟器实现侧深施肥,二个地轮行驶在垄沟中可确保播种机横向稳定。设计的2BG-2型玉米垄作免耕播种机,田间播种作业与检测结果表明该机达到了设计要求。

大垄玉米原茬地免耕播种机防堵装置设计与优化试验

为解决北方寒区玉米机收秸秆粉碎覆盖大垄原茬地免耕播种时易发生堵塞及地温回升较慢的问题,设计了一种大垄玉米原茬地免耕播种机的防堵装置。通过理论分析,设计了防堵装置关键部件,初步得到了该装置的结构和作业参数。应用三因素三水平正交试验方法和模糊综合评价分析法,以机组作业速度、清秸刀齿总成转速、清秸刀齿总成回转轴垂直面与机具前进方向的夹角为试验因素,以根茬清除率、秸秆清除率、防堵装置当量功耗为评价指标,对影响防堵装置性能的结构与作业参数进行了试验与优化研究。结果表明:在试验条件和试验因素水平范围内,影响多目标函数的参数优化组合为机组作业速度5.4 km/h、清秸刀齿总成转速440 r/min、清秸刀齿总成回转轴垂直面与机具前进方向的夹角20°,此时,根茬清除率为93.94%,秸秆清除率为95.39%,防堵装置当量功耗为4.36 k W,土壤扰动量为31.9%。

玉米精量播种机同位仿形半低位投种单体设计与试验(英文)

针对目前玉米精量播种机无法同时实现同位仿形和低位投种,导致行、株距均匀性差、播深不能精确控制的问题,该文设计了一种同位仿形半地位投种单体,在实现同位仿形的同时将投种高度降低了 120～160 mm(与常规的具有同位仿形功能的玉米精量播种机相比)。分析并确定了仿形轮直径及其支臂长度、仿形轮挡块长度和倾角等关键部件的结构参数,使得播深有较大的调节范围,最小播深为 40 mm,最大播深为 90 mm,能满足大多数情况的播种需求。田间试验表明,该单体能很好地实现玉米的精量播种,其粒距合格指数为 94.8%、重播指数 2.9%、漏播指数 2.3%、粒距变异系数 15.1%、播深一致性系数 88.3%,明显优于常规的高位投种单体的性能指标。

并列组合式种肥分施防堵装置的设计与试验

针对东北垄作区春季玉米免耕播种时施肥量大,正位垂直施肥易烧种,侧位施肥易堵塞的问题,研究设计了一种并列组合式种肥分施防堵装置。在玉米碎秆覆盖地试验结果显示,该装置土壤扰动量为17.8%,播种平均深度为44 mm,施肥平均深度为78 mm,种肥水平间距为32 mm,垂直间距为34 mm,种肥间距合格率达93%,提高了播种质量。与正位垂直施肥和前后侧位深施肥方式相比,该装置防堵能力强,种肥分施效果好。

免耕播种机玉米根茬处理装置作业功耗试验研究

为找出影响免耕播种机玉米根茬处理装置的功率消耗的主次因素,对新研制的免耕播种机玉米根茬处理装置进行了室内土槽试验研究,对影响作业功耗的因素采用二次旋转回归正交试验,建立了玉米根茬处理装置的功耗模型。分析表明,在影响功率消耗的主要因素中,入土深度影响最大,其次是刀轴转速;机组前进速度、刀轴转速以及入土深度之间的交互作用对功率消耗的影响较小,单组根茬处理装置单组工作时功率消耗为1.55～2.35kW。研究结果为开发新型免耕播种机以及选择配套动力提供理论依据。

基于单片机的玉米智能播种机设计和研究

播种是玉米生产过程中最耗时费力的环节,须要在较短时间内完成,否则会对产量造成较大影响。随着科学发展和技术进步,我国逐步研制出多种玉米播种机,但各型玉米播种机还不完全成熟,性能上仍然存在一些缺陷,包括种箱排空、导种管堵塞、地轮打滑,以及漏播和重播等。为此,设计了一种基于单片机的智能监测和控制系统,利用电容传感器监测排种量、漏播和重播,利用霍尔传感器监测机械的滑移率。当出现播种故障或机械滑移率过大时,系统自动启动声光报警。在性能验证试验中,系统对排种量监测的精确率为98.2%,株间距控制的精确率为95.8%,监测到的滑移率为15.1%;系统对排空和堵塞都能成功启动报警,响应时间分别为1.1s和2.4s;系统对漏播和重播的检出率分别为93.3%和93.9%,监测和控制的准确性都较高,具有在实际生产中应用的潜力。