玉米播種機智能監控系統研發進展

李中彥

摘要：針對當前玉米播種機存在的主要問題，從提高作業效率和保證作業質量的角度，分析研制玉米播種機智能監控系統的必要性，總結玉米播種智能監控系統方面取得的主要成果和研究進展，為提高玉米播種機智能監控水平提供理論借鑒。

關鍵詞：播種機;智能監控;玉米;研發

中圖分類號：S22;TP277? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1674-1161（2019）04-0024-02

玉米是遼寧主要糧食作物之一。多年生產實踐表明，玉米播種質量和出苗長勢均與玉米播種機性能有緊密關系。隨著保護性耕作技術的逐漸推廣與應用，玉米播種環境隨之發生變化，加之不同地區的農藝差別很大，玉米播種機械的作業質量問題不斷涌現，如株距不穩定、播種深度和鎮壓強度難以保證農藝要求等。在此情況下，研制開發播種質量智能監控系統成為必然趨勢。針對當前玉米播種機存在的主要問題，從提高作業效率和保證作業質量的角度，分析研制玉米播種機智能監控系統的必要性，總結我國在玉米播種智能監控系統方面取得的主要研究成果，為提高相關技術水平提供理論借鑒。

1 玉米播種機械的種類及智能監測的作用

1.1 玉米播種機的種類

在玉米生產過程中，播種是最耗時費力的環節，且對農時有要求，需在較短時間內完成，否則會對玉米產量產生一定影響。隨著科學技術的不斷發展和進步，各種玉米播種機械不斷被研制和應用，但有些玉米播種機的技術尚不成熟，性能上存在一些缺陷，如種箱排空、導種管堵塞、株距不穩定、地輪打滑、漏播、重播等。玉米播種機械的種類見表1。

1.2 智能監控系統的作用

精密播種是當前玉米播種技術的主流和發展方向，在我國東北玉米主產區，大多采用大型氣力式精密播種機。然而，玉米精量播種機作業時是封閉的，一旦出現漏播、缺種及輸種管和開溝器堵塞等現象，很難在第一時間發現故障。

土地流轉政策的實施，使零散的土地得到有效整合，涌現出一大批農業專業合作社和家庭農場，小型玉米播種機械已很難滿足規模化發展需求，大型智能播種機械不斷得到推廣和應用。在此情況下，一旦播種機械不能保證作業質量，將帶來很大的經濟損失。因此，設計開發能夠實現作業質量監測的智能系統，對確保玉米播種施肥質量具有重要意義。

2 玉米播種智能監控系統研究進展

山東理工大學蔣春燕以單片機為主控芯片，設計一種基于霍爾傳感器與步進電機驅動的播種株距無級調速系統，其采用步進電機驅動排種軸轉動，通過建立拖拉機前進速度、播種株距和步進電機轉速之間的數學模型，利用拖拉機前行速度控制排種軸轉速，進而調節播種株距。

山東理工大學孟鵬祥針對精密播種機存在的問題，利用現代電子信息技術與傳感器技術研究玉米精密播種機智能監控系統，建立播種量與作業面積監測統計、排種器無級調速系統、影像監測系統、覆土鎮壓聯動測控系統。由室內試驗與大田試驗可知，智能監控系統能夠完成播種工況監測，各項性能指標均達到國家要求，且具有集成化程度高、工作可靠、測量精準、便于維護等優點。玉米精密播種機及其智能監控系統的結構見圖1。

傳統玉米播種機采用地輪驅動排種器工作，作業模式單一，地輪打滑影響播種質量。為此，趙雪等設計了氣吸式玉米播種機播種智能電控系統。系統以微處理器為核心，采用光電編碼器實時采集機車作業速度，通過直流電機驅動排種器工作，微處理器根據作業速度與設置的播種參數實時調節電機轉速。系統具有作業數據顯示、存儲及查詢，播種單體的智能控制，故障監測報警等功能。試驗結果表明，粒距合格指數為95.9%，播量控制精度為98.18%。

黃河等設計一種基于單片機的玉米智能監測和控制系統，利用電容傳感器監測排種量、漏播和重播，利用霍爾傳感器監測機械的滑移率。性能驗證試驗結果表明，系統監測和控制的準確性較高，其中，排種量監測精確率為98.2%，株間距控制精確率為95.8%，監測到的滑移率為15.1%，漏播檢出率為93.3%，重播檢出率為93.9%。

3 結語

國外在玉米播種智能監控方面的技術比較成熟，其采用傳感器技術來實現種箱種量、故障報警、播種量等參數監測，但受控制模式、制造成本和知識產權等因素限制，國內無法推廣應用相關技術。近年來，一些院校和科研單位借鑒國外監控技術，采用農機農藝相結合的方式，研制適合我國農業耕作模式的播種機監測系統，并取得了一些成果，填補了我國在播種監控方面的空白。當前，國內市場上出現一些精密播種監控系統，其性能參數主要包括播種總量、播種總面積、漏播率、重播率等，但因播種工況監測功能尚需加強，制約了其在大田作業中的推廣應用。

參考文獻

[1] 田維生.2BJD-X型精密播種機種肥智能監控系統[J].新疆農機化，2014（3）：9-10.

[2] 孟鵬祥.玉米精密播種機智能監控系統的研究[D].淄博：山東理工大學，2016.

[3] 趙雪，趙斌，戈天劍，等.氣吸式玉米播種機播種智能電控系統的設計[J].黑龍江八一農墾大學學報，2018，30（4）：102-105.

[4] 黃河，曾欣.基于單片機的玉米智能播種機設計和研究[J].農機化研究，2018，40（5）：201-204.

Abstract： In view of the current main problems of maize planter， this paper analyzed the necessity of developing intelligent monitoring system of maize planter from the angle of improving working efficiency and guaranteeing the quality of work， and summed up the main research results and research progress abtained from the maize planter intelligent monitoring system， in order to provide theoretical reference for improveing the level of intelligent monitoring of maize planter.

Key words： planter; intelligent monitoring; maize; research and development