油菜種子流傳感及漏播變量補種技術與裝置.pdf

1、機械化精量播種能夠省種、降低勞動強度、提高作業(yè)效率、增加農(nóng)民收益，是智能農(nóng)機發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。播種過程中排種監(jiān)測、漏播檢測及自動補種是精量播種智能化發(fā)展的趨勢之一。油菜是我國播種面積最大的油料作物，因油菜種子粒徑小、質量輕、播種速率高、排種過程封閉等特點，目前因缺乏小粒徑種子流傳感計數(shù)裝置，油菜精量播種的播量指標主要通過種箱內種量變化或排種器轉速及型孔數(shù)推算間接獲得，且田間復雜的作業(yè)環(huán)境和故障不可避免地會隨機性導致油菜精量排種器發(fā)生漏播，

2、影響作物產(chǎn)量。因此有必要設計一種能夠實時檢測油菜等小粒徑種子流的傳感裝置，并設計一套漏播自動補種系統(tǒng)，實現(xiàn)油菜精量播種過程中播量監(jiān)測、漏播檢測并及時自動補種，提高播種質量和效率。
　　本文在分析國內外精量排種器種子流傳感檢測與漏播補種技術研究現(xiàn)狀的基礎上，基于壓電感應原理設計了油菜精量排種器種子流傳感裝置，以該傳感裝置拓展設計了漏播變量補種系統(tǒng)，并開展了性能試驗研究，具體工作總結如下:
　　(1)設計了一種油菜精量排種器種子

3、流傳感裝置，實現(xiàn)了油菜等小粒徑種子的實時感知計數(shù)?；谟筒朔N子與壓電薄膜產(chǎn)生的碰撞信號特征分析，探索了一種油菜種子流壓電感應檢測方式，設計了沉槽基板-壓電薄膜感應結構，提高了種子流檢測時間分辨率和抗振性。運用高速攝影技術及碰撞動力學模型，設計了傳感裝置的導管內徑、壓電薄膜傾角、導管長度、出種口位置等關鍵結構參數(shù)。通過設計的信號采集系統(tǒng)，實現(xiàn)微弱碰撞信號經(jīng)放大、半波整流、電壓比較、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)調理轉化為單脈沖信號，利用單片機定時計數(shù)采集處理

4、，實現(xiàn)油菜種子流排種頻率與排種總量的實時檢測，并利用nRF無線模塊定時發(fā)送給監(jiān)測顯示終端，實現(xiàn)播量數(shù)據(jù)的實時顯示與保存。臺架及田間試驗表明:種子流傳感裝置能夠實時檢測精量排種器的排種頻率與排種總量，檢測準確率不低于98％。
　　(2)優(yōu)化設計了油菜精量排種器集成型漏播變量補種裝置，為漏播自動補種提供了技術支撐。該漏播變量補種裝置集螺管式補種器、直流減速電機、單片機控制系統(tǒng)、電機驅動系統(tǒng)、nRF無線模塊和電源于一體，使得補種裝置結構

5、緊湊、功能相對獨立。結合試驗對螺管式補種器內螺紋凸臺高度、螺管數(shù)目、種箱出種孔等結構進行了改進。采用PWM(pulse-width modulation)定頻調寬調壓方式驅動直流減速電機調節(jié)補種裝置轉速，進而改變排種速率實現(xiàn)變量排種。補種裝置排量測定試驗表明:補種裝置轉速在23～228r/min范圍內，1min排種粒數(shù)隨轉速增加呈線性增加，補種裝置螺管當量排種數(shù)穩(wěn)定在1.2～1.4粒，并利用曲線擬合方法得到補種裝置轉速與PWM占空比函數(shù)

6、關系。
　　(3)設計了油菜精量排種器漏播變量補種系統(tǒng)并開展了試驗驗證。該補種系統(tǒng)由漏播檢測傳感裝置、排種盤測速裝置、漏播變量補種裝置及漏播補種監(jiān)測顯示裝置組成，各裝置間指令和數(shù)據(jù)采用無線方式進行有序實時傳輸。漏播檢測傳感裝置實時采集排種種子流時間間隔序列和周期內排種數(shù)序列，接收排種盤測速裝置測得的理論排種頻率確定檢測周期，結合基于時變窗口的漏播實時檢測方法計算漏播系數(shù)等漏播狀態(tài)參數(shù)，并根據(jù)漏播變量補種策略獲得對應補種轉速，將其發(fā)