[01584186]智能化免耕玉米精量播种机研究

1、课题来源与背景 玉米作为我国第一大粮食作物,在山东省有着很广的种植面积。随着我国农村经济和农业机械化水平的不断提高,山东作为玉米生产的主要地区,其玉米种植的机械化水平已达到75%,但是由于免耕播种环境的变化以及地区存在播种农艺差异,使得玉米播种机暴露了越来越多影响产量和作业质量的问题,主要包括： 1．播种株距不稳定 2．播种深度和镇压强度难以保证农艺要求,无法实现实时调整 3．缺少报警系统,导致无法及时知道故障时机 为解决以上问题,结合国内外研究现状,开展了本项目的研究工作。 2、研究目的和意义 （1）针对当前玉米播种机排种器多采用地轮或镇压轮驱动,存在严重的地轮打滑,导致漏播加重、株距一致性下降等问题。研究了排种器无级调速系统,实现了排种器的电机驱动、无级调速,解决了地轮打滑导致排种器漏播增加、株距一致性差等问题。 （2）针对目前玉米播种机播深控制装置多采用限深轮配合仿形机构,存在仿形精度差,播深一致性和稳定性难以保证等问题。从覆土、镇压确定种子上层土壤厚度（播种深度）的测控角度出发,设计了覆土-镇压联动智能控制装置,实现了播种深度的自动调控,保证了玉米播种深度一致性。 （3）针对目前播种工况监测装置缺乏,并且存在功能不全,监测功能单一,无法提供全面的工况信息,很难应用到大田作业等问题。研究了液晶屏在线实时监控系统,实现了播种工况的在线监控,方便了机手的操作,对播种机的智能化发展具有重要意义。 3、主要内容 针对当前传统玉米播种机作业过程存在地轮滑移影响株距稳定性、覆土不当影响播种深度以及智能化水平低的实际问题,研制玉米免耕精量播种机智能监控系统。主要内容包括以下几方面： （1）镇压轮与覆土器的联动控制系统与装备研究 （2）速度自适应技术开发研究 （3）播种粒数和播种状态的在线监控系统 （4）可视化播种智能监控系统开发 4、创新点 （1）以编码器为速度检测元件,以步进电机为排种器驱动元件,解决排种器转速和机器前进速度的匹配难题,实现排种器的速度自适应技术,解决传统地轮驱动排种器存在的地轮打滑问题。 （2）以DUGS迪文液晶显示屏为显示和控制模块,实现漏播报警、玉米播种粒数监测、镇压力实时显示以及播种主参数实时监控等功能,提高玉米播种机的作业质量和可靠性。 （3）以压力传感器为压力检测元件,以电动推杆为覆土量控制元件,实现播种深度和镇压强度的实时联动控制,提高了播种深度和镇压强度的一致性。 （4）集成开发了可以实现株距无级调节、故障自动报警、镇压强度和播种深度联动控制的智能化播种机,有力提升了玉米播种机的自动化和智能化水平。 5、经济效益 根据德农农业机械制造有限公司的统计,截止2015年7月底,山东理工大学与德农农业机械制造有限公司开发研制的四台“2BYM-2玉米精量免耕播种机”,分别在山东的德州市庆云县、淄博市淄川区和周村区等地区进行了不同土壤条件、不同秸秆覆盖量的麦茬夏玉米播种的推广示范试验和可靠性试验,累计作业亩数576亩,试验效果良好。 推广应用后用户效益： 每播种1亩地收费35元,每台机器按年作业350亩进行计算,农机手每年获毛利350亩×35元/亩=12250元。 企业效益： 产品定型后,按年产销5000台、0.5万元/台、利润30%计,年销售收入为2500万元,利润总额为750万元,缴税总额为425万元。 6、取得研究成果 本研究从实施以来,发表了论文6篇,其中EI收录3篇,中文核心3篇,申请了发明专利3项,并通过了项目的鉴定验收工作。 [1] Pengxiang Meng, duanyang Geng,Jiazheng Wang.Based on the wireless transmission of pneumatic seeder seeding condition monitor [A]. Lecture Notes in Electrical Engineering,v348,p 295-303,2016.（EI） [2] 孟鹏祥, 耿端阳, 李玉环,等.基于单片机与DGUS屏的精密播种机监测系统研究[J].农机化研究,2017,01。 [3] 耿端阳, 李玉环, 孟鹏祥,等.玉米伸缩指夹式排种器设计与试验[J].农业机械学报,2016,05：1-9.（EI） [4] 蒋春燕, 耿端阳, 孟鹏祥,等.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[J]. 农机化研究,2015,09：100-104。 [5] Geng Duanyang, Jiang Chunyang, Meng Pengxiang.Design of Plant Spacing Control System for Precision Maize Seeder[A].逢甲大学、上海工程技术大学、东北大学、河南科技大学、WIT Press、Engineering and Industry Technology Institute（EITI）.Proceedings of 2015 World Conference on Control, Electronics and Electrical Engineering（WCEE 2015）[C].逢甲大学、上海工程技术大学、东北大学、河南科技大学、WIT Press、Engineering and Industry Technology Institute（EITI）：2015：8. [6] 李玉环,孟鹏祥,耿端阳等. 玉米播种深度智能调控系统研究[J]. 农业机械学报,2016,（S1）：62-68+42.[EI]