玉米播种机智能监控系统研发进展

李中彦

摘要：针对当前玉米播种机存在的主要问题，从提高作业效率和保证作业质量的角度，分析研制玉米播种机智能监控系统的必要性，总结玉米播种智能监控系统方面取得的主要成果和研究进展，为提高玉米播种机智能监控水平提供理论借鉴。

关键词：播种机;智能监控;玉米;研发

中图分类号：S22;TP277    文献标识码：A    文章编号：1674-1161（2019）04-0024-02

玉米是辽宁主要粮食作物之一。多年生产实践表明，玉米播种质量和出苗长势均与玉米播种机性能有紧密关系。随着保护性耕作技术的逐渐推广与应用，玉米播种环境随之发生变化，加之不同地区的农艺差别很大，玉米播种机械的作业质量问题不断涌现，如株距不稳定、播种深度和镇压强度难以保证农艺要求等。在此情况下，研制开发播种质量智能监控系统成为必然趋势。针对当前玉米播种机存在的主要问题，从提高作业效率和保证作业质量的角度，分析研制玉米播种机智能监控系统的必要性，总结我国在玉米播种智能监控系统方面取得的主要研究成果，为提高相关技术水平提供理论借鉴。

1 玉米播种机械的种类及智能监测的作用

1.1 玉米播种机的种类

在玉米生产过程中，播种是最耗时费力的环节，且对农时有要求，需在较短时间内完成，否则会对玉米产量产生一定影响。随着科学技术的不断发展和进步，各种玉米播种机械不断被研制和应用，但有些玉米播种机的技术尚不成熟，性能上存在一些缺陷，如种箱排空、导种管堵塞、株距不稳定、地轮打滑、漏播、重播等。玉米播种机械的种类见表1。

1.2 智能监控系统的作用

精密播种是当前玉米播种技术的主流和发展方向，在我国东北玉米主产区，大多采用大型气力式精密播种机。然而，玉米精量播种机作业时是封闭的，一旦出现漏播、缺种及输种管和开沟器堵塞等现象，很难在第一时间发现故障。

土地流转政策的实施，使零散的土地得到有效整合，涌现出一大批农业专业合作社和家庭农场，小型玉米播种机械已很难满足规模化发展需求，大型智能播种机械不断得到推广和应用。在此情况下，一旦播种机械不能保证作业质量，将带来很大的经济损失。因此，设计开发能够实现作业质量监测的智能系统，对确保玉米播种施肥质量具有重要意义。

2 玉米播种智能监控系统研究进展

山东理工大学蒋春燕以单片机为主控芯片，设计一种基于霍尔传感器与步进电机驱动的播种株距无级调速系统，其采用步进电机驱动排种轴转动，通过建立拖拉机前进速度、播种株距和步进电机转速之间的数学模型，利用拖拉机前行速度控制排种轴转速，进而调节播种株距。

山东理工大学孟鹏祥针对精密播种机存在的问题，利用现代电子信息技术与传感器技术研究玉米精密播种机智能监控系统，建立播种量与作业面积监测统计、排种器无级调速系统、影像监测系统、覆土镇压联动测控系统。由室内试验与大田试验可知，智能监控系统能够完成播种工况监测，各项性能指标均达到国家要求，且具有集成化程度高、工作可靠、测量精准、便于维护等优点。玉米精密播种机及其智能监控系统的结构见图1。

传统玉米播种机采用地轮驱动排种器工作，作业模式单一，地轮打滑影响播种质量。为此，赵雪等设计了气吸式玉米播种机播种智能电控系统。系统以微处理器为核心，采用光电编码器实时采集机车作业速度，通过直流电机驱动排种器工作，微处理器根据作业速度与设置的播种参数实时调节电机转速。系统具有作业数据显示、存储及查询，播种单体的智能控制，故障监测报警等功能。试验结果表明，粒距合格指数为95.9%，播量控制精度为98.18%。

黄河等设计一种基于单片机的玉米智能监测和控制系统，利用电容传感器监测排种量、漏播和重播，利用霍尔传感器监测机械的滑移率。性能验证试验结果表明，系统监测和控制的准确性较高，其中，排种量监测精确率为98.2%，株间距控制精确率为95.8%，监测到的滑移率为15.1%，漏播检出率为93.3%，重播检出率为93.9%。

3 结语

国外在玉米播种智能监控方面的技术比较成熟，其采用传感器技术来实现种箱种量、故障报警、播种量等参数监测，但受控制模式、制造成本和知识产权等因素限制，国內无法推广应用相关技术。近年来，一些院校和科研单位借鉴国外监控技术，采用农机农艺相结合的方式，研制适合我国农业耕作模式的播种机监测系统，并取得了一些成果，填补了我国在播种监控方面的空白。当前，国内市场上出现一些精密播种监控系统，其性能参数主要包括播种总量、播种总面积、漏播率、重播率等，但因播种工况监测功能尚需加强，制约了其在大田作业中的推广应用。

参考文献

[1] 田维生.2BJD-X型精密播种机种肥智能监控系统[J].新疆农机化，2014（3）：9-10.

[2] 孟鹏祥.玉米精密播种机智能监控系统的研究[D].淄博：山东理工大学，2016.

[3] 赵雪，赵斌，戈天剑，等.气吸式玉米播种机播种智能电控系统的设计[J].黑龙江八一农垦大学学报，2018，30（4）：102-105.

[4] 黄河，曾欣.基于单片机的玉米智能播种机设计和研究[J].农机化研究，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