精密播种机监控系统的设计和研究

姜艳玲

这些年，伴随电子工业的不断发展，监控系统也逐渐完善与成熟。农业生产作业当中最基本的步骤就是播种，它也在根源上保证着丰产与丰收。精密播种机已经被普遍使用在现代农业播种工作当中，我们国家大多利用的是机械式播种机，整个工作当中会有由于漏播或重播而导致农作物减产问题，这主要是由于整个播种过程中是完全封闭的。所以针对精密播种机的监测系统进行更加科学的设计和研究能够有效的提升播种的质量，这在智能农业方面也是有着重要意义的。

1. 国内外田间播种监控系统的研究成果

1.1国外监控系统研究成果

在播种监控系统上，国外的研究时间是更早的，很多发达国家也不断加强了农业装备电子信息应用技术在播种监控方面的设计与研究。上一世纪七十年代他们就已经着手并加大力度、加快研究进度，他们研发的几类监测系统可以在播种机出现故障问题时进行报警，其原理是利用对不同类别的排种器工作状态进行监控。伴随高科技的不断进步，很多新型技术也被运用到了播种机监控系统当中，例如GPS定位系统。并且很多更加先进的监控系统能够针对播种的各项具体参数进行运算并显示出来。

1.2国内监控系统研究成果

我们引进并吸收了国外的多种精密播种机，并且对精密播种机的监控方面的研究投入也有了不小的增加，这使得我国在这方面的研发工作也有了不小的进展，我们国家已经研制成功了能够对故障进行声音与光报警并且每一行的播种速度与数量等参数都能够进行显示的装置，原理是传感器的信号转换电路。并且也随着单片机、传感器以及虚拟机等技术的进步，我国正在精密播种机监测系统的智能化与自动化方面也有了不小的进展。河北农大的刘教授通过研究已经实现了利用单片机针对重播与漏播分别进行相应形式的声光报警进而对精密播种机在排种工作能力进行监测，同时能够对重播与漏播的占比进行实时的计算，再利用显示器将其显示出来。吉工大的马先生也利用计算机图形处理的技术给出了一套精密排种机的性能监测系统。这一套系统利用图像的增强、平滑等一些方式，针对种子的动态图像进行一个精密的分析，这样能够很好的提升图像质量以及图像的作用，而且为了更好的对重播与漏播等参数进行检测，他也给出了按照种子的面积以及间距对排种器性能进行检测的提取方法，这一方法对我们国家精密排种机在工作性能方面的要求有了良好的满足。

2. 监控系统的工作原理

2.1早期人工测量方法

我们国家在上个世纪六十年代时的播种机试验台有关设备是非常少的，有些甚至是使用黄油当作粘胶剂对下落的种子进行固定，并且这是一种仿制的新帆布袋式排种机试验台。吸嘴這一装置是安装在帆布袋的转角处，这样能够更加方便的对种子进行吸取，这个设计方案的目的是为了有效的减少粘胶剂的使用并对整个清种工作进行进一步的简化。类似这种在粘胶带上利用人工测量播种实际性能的方式检测起来非常直观，能够在某种程度上对种子优点进行反馈，但是因为这种方式当中种子被污染是较为严重的，这样就不能够进行回收并重复利用，并且工作条件与工作环境都比较差，所以在进行测量与取样的时候是非常不方便的。伴随着一些新型技术的出现，这种人工进行测量的方式已经被时代所淘汰。

2.2传感器检测方式

现在的播种检测工作当中，光电传感器的使用已经非常普遍了，一般是在播种机的排种口处安装一个光电传感器，这样当播种机排出一粒种子之后过得传感器就会相应的给出一个信号，经过适当的放大处理后该信号会被传送至单片机，单片机能够利用这一信号知道播种机是否排出了种子。检测到这个信号之后，为了对每一粒的播种质量进行保证，单片机就会停止振动，如果单片机没能够检测到种子排出的话就会保持持续的振动，直到有一粒种子被排出。像离心式与电磁振动式都是以这一原理为基础而建立的。传感器检测方式最适合对漏播进行监控，但这一方法的主要缺点就是在重播检测这个方面的准确率是极低的。

2.3利用计算机处理图像技术

计算机图像处理的原理是运用摄像探头在固定的时间间隔当中采集固定数量的图像，再将这些图像传到计算机之中，计算机会对这些图像进行识别，从而去对漏播的情况进行判断。一旦出现了漏播现象时，计算机就会报警同时给出相应的处理信号对该状况进行处理。我们国家现在已经能够将图像处理技术和机器人进行一个有效的结合，摄像机将拍摄的图像分割后再将种子特征进行提取，通过计算机技术对种子的运动进行处理。这个方法的原理是针对图像进行滤波、增强、瑞华以及分割，进而把种子图案的边缘识别出来，并按照面积以及种子间距进行监测。这一方法有着非常不错的效果，但整个系统结构的复杂程度也是很高的。

3.监控系统的发展趋势

按照当下国内与国外使用的精密播种机来看，现在的精密播种机在综合性能方面还不够成熟，不能够更加全面的对整个农业生产进行满足，所以在监测技术方面的研究是非常必要的。监测系统发展当中比较重要的一步就是监控装置灵敏度的提升，目前多数都是以微型单片机为基础的。灯下的研究重点应该在不能正常播种时报警系统瞬间启动以及相应的补偿系统代替工作继续播种这一方面上，这样才能够有效的避免漏播现象的出现。

伴随精密播种技术的不断进步，监控装置也有了不小的发展。监控系统的性能也对播种质量有着非常直接的影响，对精密播种机监控系统来说最重要的就是如何提升其灵敏度。利用自动补偿视监控系统能够有效的对劳动力进行节约，并大大降低劳动的强度，同时能够有效的减少漏播现象的发生进而降低损失，这样才能够将播种机的工作质量最大化，达到提高系统自动化与智能化的目的。

（作者单位：164700黑龙江省拜泉县国富镇政府）