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1、精密播种机检测装置综述一、播种机概述播种是农业生产过程中六大环节之一，播种机械化是农业机械化过程中最为 复杂，也是最为艰巨的工作。播种机械所面对的播种方式、作物种类、品种等变 化繁多，这就需要播种机械有较强的适应性和能满足不同种植要求的T作性能。图1播种机示意图1 经典播种方法及主要特点我国地域辽阔，作物生产的环境、条件、种植方式等多种多样，南北方有着 明显的差异。北方表现为旱地作业，以向土壤中播入规定量的种子为主要种植手 段，所用机具为播种机械，这样可充分利用土壤中的水分和温度使Z出苗、生长, 适时播种成为关键。血南方则表现为水田作业，种植方式主要是幼苗移栽，所用 机械为栽植机械或插秧机械。
2、近几年来有些作物的种植方式发生了逆转，如玉米、棉花出现了工厂化育苗 然后进行移栽，口已证明在干旱缺水地区大有取代播种机的趋势。而世代以栽植 为主要种植手段的水稻、地瓜等作物，由于种植技术的革新现在岀现了直播（水 稻须进行种子催芽处理，地瓜须进行防腐处理），可大大简化生产过程，降低作 业周期和生产成本。由于一些先进的种植手段由于技术、设备、条件、环境等因素的限制，FI前 尚处于小范围试用阶段，真正用于现阶段农业生产的种植方式仍然是经典的和传 统的，总结起来大致有以下几种方式：撒播、条播、穴播和精密播种等。2播种方式撒播：将种子按要求的播量撒布于地表的方式。一-般作物播种很少使用这种 方法，多用于
3、大面积种草、植树造林的飞机撒播。条播：将种子按要求的行距、播量和播深成条的播入土壤中，然后进行覆土镇压的方式。种子排出的形式为均匀的种子流，主要应用于谷物播种：小麦、谷 子、高粱、油菜等。穴播：（点播）：按照要求的行距、穴距、穴粒数和播深，将种子定点投入种 穴内的方式。主要应用于中耕作物播种：玉米、棉花、花生等。与条播相比，节 省种子、减少出苗后的间苗管理环节，充分利用水肥条件，提高种子的出苗率和 作业效率。二、精密播种机检测装置1 精密播种:按精确的粒数、间距、行距、播深将种子播入土壤的方式。是穴播的高级形 式。如图2所示，该类型的精密播种是一种方形播种，株距是仁4Xt图2精密播种2 .精密
4、播种机的检测装置H前，国内使用的精密播种机大多数是机械式和气力式播种机。由于精播机 在播种作业吋种子流动过程是全封闭的，因此仅凭人的视听无法直接监视其作业 质量。当播种机工作吋发生机械传动故障、种箱排空、导种筒堵塞等现象，均会 造成漏播。尤其是大型宽行精密播种机，其作业速度高、播幅宽，如发生上述现 象则会造成大面积的漏播，导致作物大幅减产。因此，国内外都在积极研制与精 播机相配套的智能型监控装置，以减少漏播带来的损失。所以，有必要开发精密 播种机的检测装置，来监控播种机的工作状态，防止发生漏播等状况。精密播种机监控系统按照其工作原理的不同，可分为机械型、机电型和电子 型等3种形式。机械式在精密
5、播种机上最早使用的报警器都是机械型的，完全利用机械冗件进行工 作。例如，法国NODET气吸式播种机JL的i种响铃式排种故障报警器，发生 故障吋以敲击铃罩的形式不断发出响声，进行报警。但是该系统安装在播种机种 箱附近，由于机器本身具有很大的噪音，再加上作业环境的噪音，作业者很难及 时听见，发生漏播时很难提醒作业者。机电式机电型报警装置通常采用声音报警和指示灯报警两种方式，同时还可以实现 其它动作，如探测种箱内的种子数量等。电子式现代精密播种机上一般安装有电子监视装置，这类装置一般由光电传感器、 光电处理电路、报警控制和信号显示等装置构成。利用传感器将输种管中种子流 动的情况变换成电信号，传送给C
6、PU进行处理。当出现播种故障时，监视装置 进行声光报警。电子型监控装置具有更强的功能。随着新技术的不断涌现，监控装置也在不停地发展。例如，应用数字图像处 理技术对排种情况进行监视；采用压电式或声电式传感器将种子下落时的机械碰 撞产生的圧力或声音转换成屯脉冲，对排种情况进行监控等。这些新方法使得监 控系统会越来越完善。三、国内外研究现状1国外检测装置的研究国外对精密播种机监控系统的研究和应用始于20世纪40年代。在这方而，法 国、美国、前苏联都相继做了大量的实验，研究出了不同形式的自动监控系统， 不仅可以对不同作物、不同播量的排种器进行监控，并对漏播、重播分别进行声 光报警、定量统计、显示播种株
7、距、漏播率、重播率和合格率等操作，也可根据 需要把这些参数打印输出。美国的CYCLO-500型气压式播种机上配置的电子监控系统主要由监控显 示器、监控电路、种子流光电传感器、测距传感器、转换器与驱动电机、播种机 提升传感器及种子层面高度传感器等几部分组成。监控系统把整个播种情况（如 重播、漏播、株距、播种面积、播种速度、播种量和行数等）通过显示仪显示出 來，实现了播种机的智能化监测。当播种机不能够正常播种时，进行双向报警， 及时通他驾驶员，最大限度地避免了漏种现象的发生，极大地提高了播种机的工 作质量。日本研制了电子控制的气力式精密播种机。该系统由电磁阀、数据采集系统 与控制器、排种器等组成，
8、由电磁阀控制播种。室内测试结果表明：该系统排种 精确度高，但实际使用中会受玉米精密播种机速度的限制。美国于20世纪80年代中期研制出了一种播种计算机监视系统一Pioneer I5h该监视系统可用于所有类型的播种机，包括谷物条播机、气吸式播种机和 蔬菜播种机。系统由排种传感器和一个速度传感器提供数据，显示某行工况；同 吋，LED显示播种面积、速度、每行播量和粒距，若某行出现故障则报警。1995年,波兰科学家开发了一套配备了 UKS1型排种器的屯子控制系统。该控 制系统与SO78Polonez播种机配套使用，也可用于具有相同结构的其它播种机。 该播种机可根据工作幅度、地轮半径及不同的机型进行编稈，
9、采用BASIC或C语 言对上层的用户接口和数据处进行理编程。澳大利亚A.E.E有限公司为气力播种机设计了一种监视器，其使用红外线 传感器监控每个输种管中种子的排量。当某一输利管停止排种时，监控器立即发 出声响信号，同时灯光指示出堵塞的输种管。该监视器还可监测风机转速。2国内对检测装直的研究山东农业大学机电学院研制的2BBJ-1型播种机防漏播报警器，采用红外光 对管作为监视传感器，在种子有规律地通过排种管时，遮断红外光束，使光电转 换装置输出电脉冲信号，LED有规律地闪烁，显示屏工作并累计播种量。当播 种机某行（或数行）发生排种口卡种时，或者半开沟器某行（或数行）由于工况 等原因发生堵塞吋，将脉
10、冲信号输送给各播种行的故障信号指示灯，发出光、声 信号，显示故障性质及部位。黑龙江省研制的2ND-2型电子监视精密播利机12在播种作业吋，监视器可对 排种轮不转、输种管或导种管堵寒、利嚅无利等情况进行即时监视，若有异常现 彖，会及时发出声、光报警。该产品功能齐全、一机多用，既能进行深施化肥、 播种、覆土和镇床等联合作业，又能进行中耕、起垄、施肥和垄沟深松等单项田 间作业。农业大学测试中心的丁至成教授于1996年研制了基于单片机的排种均 匀度检测仪器。该仪器以8031为处理器，外形轻巧且成本较低，除能在显示 设备上显示检测数据外，还能打印计算结果。利用床电式声电传感器将下落籽粒 与机械碰撞产生的
11、声波转换为电脉冲，并采用放大、整形、限幅电路，籽粒下落 吋间间隔采用了计数/计吋器进行计吋，并通过中断方式实现。但该项H仅为实 验室研究。H前国内精密插种机监控器仍处于研究和试验阶段，带有监控系统的播种机 还没有太多成功的机型。四、国内现有监控系统存在的问题1 监控系统的可靠性不高近几年，我国的精播机监控装置于生产实践中在应用的不多，大多数尚处于 实验阶段。其原因主要有：系统工作可靠性不高、系统制造成本较高、大型化播 种机应用量小、作业技术水平低、成果转化速度慢等。据有关部门的统计资料表 明，我国年平均播漏种率为1%,每年漏播的土地面积接近于日木的总耕种面积。 如果监控系统在生产实践中得到广泛
12、应用，损失将大大减少。2监控系统的灵敏度不高监控系统的灵敏度决定着该系统的质量和智能化程度。我国研制的监控系统 的灵敏度都不是很高。3 漏种问题不能彻底解决精播机上的监控系统虽采取了光电技术，能及吋发现故障，并减少了漏种现 象，但仍造成漏种现象。例如，肖下种管不能正常播种吋，监控系统瞬吋报警, 及时通知操作者出现故障，以便于停车检查。由于播种机自身存在速度，从堵塞、 报警到停机需要一定的吋间，所以此吋间内仍能造成从堵塞位置到停机位置这段 距离漏播。五、发展展望随着监控技术的发展，播种机的监控系统也将越来越完善，但其存在的问题 也是不容忽视的。因此，提高监控系统性能质量、加快新技术在播种机监控系
13、统 中的应用等问题迫切需要解决。其中，提高监控系统灵敏度是监控系统发展的重 要一环，也是精播机监控系统的发展方向。同时，采用自动补偿式监控系统，加 快自动补偿式监控系统的研制，将人人减少漏种造成的损失，也将极人提高播种 机的工作质量，进一步提高系统的自动化和智能化水平。参考文献：1 南京农业大学农业机械学M.北京：中国农业出版社，1996. 111-113.2 赵百通,张晓辉.国内外精密播种机监控系统的现状和发展趙势J. Ill东农机,2003, (12):11-16.3 农牧与食品机械杂志社.国外农机产品手册M.北京:机械工业出版社，1986.4 张晓擀，赵秀珍.精密播种机丁况自动监控及播最数显系统的研制J.农业王程学 报，1997, 13(2):169-172.
