气吸式玉米电动播种机智能控制系统

气吸式玉米电动播种机智能控制系统

treatisetopic:gas inhale type ball rice

Electric sowing desk Chino refrain system-based unified

摘要：传统的玉米播种机以地轮为动力源，通过链传动的方式带动排种器工作，作业过程中存在地轮打滑问题，严重影响玉米播种均匀性和玉米的产量，且机械结构复杂、自身重量大，能源消耗大，在复杂地区作业时，播量调节困难。为此，设计了气吸式玉米电动播种机智能控制系统。

关键词：播种机；电动；智能；控制

ABSTRACT:Traditional corn planter ground wheel as the power source to drive the seeding is working through the chain drive mode, there are problems to wheel slip during the operation, seriously affecting maize production and maize sowing uniformity, and complex mechanical structure, its own weight large energy consumption when operating in complex areas, seeding rate adjustment difficulties. For this reason, the design of the air-suction electric corn planter intelligent control system.

Key words:seeder；Electric；intelligent；control

1研究目的与意义

传统的播种机通过地轮为排种器提供动力，传动方式为链传动，播种机在田间作业时，地轮大都行走在耕作过的地表或没有翻耕过稻秆杂草丛生的地表，耕作后的地面较松软，地轮容易发生滑移；而在未翻耕的土地行走时由于稻秆和杂草丛生，地轮的附着力不够而导致侧滑。另外田间土地地表一般都不平整，对地轮的影响很大。上述这些原因都会造成漏播、株距不均匀的问题。因此，设计一种新型玉米电动播种机控制系统对提高农业生产效率和机具作业精度具有十分重要的意义。

气吸式玉米电动播种机智能控制系统将自动化技术、物联网技术、传感器技术及控制技术与农业机械化相结合以提高农业机械的工作效率。系统通过物联网技术的应用，实现了播种机作业信息的传输、存储和查询等功能，为用户对播种机作业信息的了解提供了较大的帮助；利用传感器技术实现对排种器作业状态的实时监测；同时，利用自动化与控制技术研究了排种器电动控制系统，使播量调节变得更加容易，播种质量更好，为播种机的改进及推广发展提供一种思路形式，实现了播种机智能化作业。

2 国内外研究现状

20世纪90年代日本研制了一种用于气力式精播机的电磁操作排种装置[1]，此排种性能可根据种子下落的时间间隔在一定范围内进行调整，试验结果表明，该系统排种性能好且方便播种量调节。1997年日本伊藤信孝[2]设计了排种速度控制装置，即用电动机对排种速度进行控制。何培祥、杨明金二[3]二等利用可编程逻辑控制器设计了电磁振动式排种器控制系统。2012年，张秀国[4]等人研制了小型电动播种机，减少了机具的回转半径，降低了碳排放和噪声污染，降低了生产成本。2014年，于国明等人[4]研制了小型电动精密播种机，采用电机驱动、电动排种，能够一次性完成开沟、播种、覆土和镇压等作业工序。2015年，蒋春燕[5]等人研制了基于电机驱动的玉米精量播种机智能化株距控制系统设计，通过实时控制步进电机的转速来带动排种器按需排种。

3 系统主要研究内容

（1）系统设计电机上安装的齿轮与排种器上的齿轮以咬合的方式进行工作，排种速度由原来的线性速度变为可调节速度，大量简化了机械结构，降低了复杂程度；

（2）系统设计播种机转速调节反馈系统，通过电机理论的转速与霍尔传感器测量的实际转速相对比，使用增量式PID调节方式控制电机的转速，使播种的准确性更高；

（3）系统设计ZigBee模块组网通信，减少了布线，且可以实现对排种器的单独控制，到地头时，可以根据地形使单个排种器停止工作，节约种子；

（4）系统设计上位机控制显示界面，不仅可以向下位机发送控制指令，完成下位机上传数据的实时显示，通过上位机连接的GPRS模块可以实现控制中心对农机的调度；

（5）系统设计播种机的作业数据上传至云服务器进行存储，建立历史作业数据查询网站，方便用户对播种机作业状况进行全面了解，制定相应的耕作计划。

4 控制系统设计

气吸式玉米电动播种机智能控制系统分为四部分：机车前进速度测速部分、电机转速测速部分、主控部分、执行（直流减速电动机）部分。系统由机车测速模块实时获得前进的实时速度，对机车进行定位，由微处理器分析上位机下传的作业参数与机车前进速度，得出控制电机需要的理论速度，在电机运行过程中，通过电机测速传感器检测电机转速，对电机转速进行PID调节，从而实现在电机带动排种器下准确的进行播种工作。

4 系统创新点

系统将自动化技术、物联网技术及控制技术与农业机械化相结合以提高农业机械的工作效率，实现了气吸式玉米播种机的智能化作业，主要创新点如下：

（1）使用电机为排种器提供动力源，通过闭环反馈来精确控制播种的速度变化和保证播种的均匀性；

（2）电机输出轴上安装的齿轮与排种器上的齿轮以咬合的方式进行传动，减少了机械复杂程度，降低了机器的自身重量；

（3）播种机播种的速度能够跟着播种机行驶速度进行动态调整；

（4）播种机能对播种的漏播率和播种量进行检测；

（5）使用电容式接近开关进行种箱状态的检测，灵敏度高；

（6）利用云平台实现播种机的作业历史面积的记录；

（7）利用云平台实现农机管理中心与作业机车的对话，从而实现农机的调度。

5 结论

播种机的发展对农业生产有很大影响，而排种器是播种机最重要的组成，影响着播种效果。在分析原有播种机械的基础上进行了机械结构的改进，用电机为排种器工作提供动力源，代替了传统播种机通过地轮的链传动为排种器工作提供动力源的方式。通过ZigBee的主从通信方式，可以对排种器进行单点控制。安装在导种管的光电传感器和种箱的接近式电容可以实时监测播种机的作业状况，并将播种量、漏播个数、种箱等信息上传至上位机进行显示。上位机接收到的播种机作业信息将通过GPRS模块传输到云服务器进行存储，建立网页查询客户端，方便用户对播种机作业状态进行更全面的了解。系统简化了机械机构，降低了机械自身的重量，减少了能源的消耗；采用电机为排种器工作提供动力源的方式，避免了传统播种机因地轮打滑、地面不平而产生的播种不均匀及播种量调节困难的问题，实现了精量播种，对提高粮食产量，提高播种机作业效率具有重要意义，同时达到了节能环保的目的。

参考文献：

[1]王智,潘强,邢涛.面向物联网的实体实时搜索服务综述[D].中国科学院上海微系统与信息技术研究所.2009.

[2]何培祥，杨明金，陈忠慧.光电控制穴盘精密播种装置的研究[J7].农业机械学报，2003(1):47-49.

[3]王丽君.针吸式穴盘自动播种机的设计与研究[D].郑州:河南农业大学，2003.

[4]唐尧华.基于拖拉机前轮转速的排种驱动系统的研究[D].保定:河北农业大学，2009.

[5]张秀国.小型电动播种机设计与节能机理分析[J].中国农机化，2012（3），78-80.

李斯祺女1996年1月黑龙江省大庆人黑龙江八一农垦大学信息技术学院本科在读研究方