播種機(jī)的播量自動控制及防漏播技術(shù)研究

李曉燕

(同心縣農(nóng)業(yè)機(jī)械化推廣服務(wù)中心，寧夏 同心 751300)

0 引言

播種機(jī)的工作性能對播種質(zhì)量和農(nóng)作物的實際產(chǎn)量影響很大，優(yōu)質(zhì)的播種作業(yè)是農(nóng)作物良好生長和發(fā)育的基礎(chǔ)，傳統(tǒng)的播種機(jī)技術(shù)對于播種量調(diào)整主要以人工調(diào)整為主，且對于播種過程出現(xiàn)的漏播、種子不足等問題不能及時的進(jìn)行反饋，易產(chǎn)生大面積作業(yè)不良、播種量不合理或漏播問題。因此，為進(jìn)一步提高播種機(jī)的工作能力，優(yōu)化播種機(jī)操作、控制的合理性，減少作業(yè)過程中可能出現(xiàn)的故障問題，提高播種機(jī)的自動化程度十分必要。從目前來看，我國的播種機(jī)機(jī)械技術(shù)已經(jīng)比較成熟，但是播種機(jī)在自動控制和故障檢測方面的技術(shù)研究卻相對不足，因此通過電子控制技術(shù)提高播種機(jī)的工作性能，確保播種作業(yè)的可靠性對于提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的最終收益十分有利。

1 播種機(jī)的播量自動控制技術(shù)

1.1 技術(shù)實現(xiàn)的基礎(chǔ)條件

要實現(xiàn)播種的自動控制，主要應(yīng)進(jìn)行以下幾方面操作：一是重新設(shè)計播種調(diào)整裝置的結(jié)構(gòu)，將原有的人工調(diào)整結(jié)構(gòu)更改成為可控制的結(jié)構(gòu)；二是設(shè)置播量統(tǒng)計裝置，通過統(tǒng)計排種器單位時間內(nèi)的排種量，配合拖拉機(jī)的行駛速度進(jìn)行分析，對比作業(yè)方案分析排種量是否過多或過少，若排種量不正常，則將獲得的數(shù)據(jù)信息傳遞給中央處理器，或在儀表位置進(jìn)行顯示；三是設(shè)計播量控制方案，能夠根據(jù)傳感器獲取的數(shù)據(jù)信息應(yīng)對不同的排種異常問題，并自動選擇最佳的方案進(jìn)行播種量的調(diào)整；四是調(diào)整后的狀態(tài)復(fù)檢，針對執(zhí)行的調(diào)整方案再次進(jìn)行播量統(tǒng)計和數(shù)據(jù)分析，檢查播種量是否滿足相關(guān)要求。

1.2 技術(shù)實現(xiàn)的可行方式

在實際的機(jī)械化播種作業(yè)過程中，播種量的主要決定因素是地輪的轉(zhuǎn)速，但是生產(chǎn)過程中的很多因素會導(dǎo)致地輪的轉(zhuǎn)速與預(yù)期不符，則造成播種機(jī)播種時的播種量減少或增多(絕大多數(shù)為減少)的問題。而只有在地輪轉(zhuǎn)速不正常時仍保證排種器具有應(yīng)有的轉(zhuǎn)速，才能有效實現(xiàn)播種機(jī)的播種量符合生產(chǎn)需求。因此最簡單的解決辦法就是利用電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)速的輔助調(diào)整，以彌補(bǔ)排種器轉(zhuǎn)速與行駛速度的不匹配問題。

具體來講，該技術(shù)的實施主要依靠傳感器、PLC技術(shù)以及電機(jī)控制技術(shù)來實現(xiàn)。由于播種量的補(bǔ)充需要在瞬時間完成，因此，要求傳感器、信息傳遞、信息處理、動作執(zhí)行等程序在最短時間內(nèi)完成，如圖1所示，首先可考慮在以下幾個位置加設(shè)傳感器，以便于及時獲取排種量的異常信息，一是增設(shè)排種器轉(zhuǎn)速傳感器，二是增設(shè)地輪轉(zhuǎn)速傳感器；其次將拖拉機(jī)的速度信息、地輪轉(zhuǎn)速信息、排種器轉(zhuǎn)速信息通過信息技術(shù)進(jìn)行收集，并將其傳遞到信息處理的PLC芯片，當(dāng)?shù)剌嗈D(zhuǎn)速與拖拉機(jī)行駛速度不匹配時，程序會根據(jù)這一變化第一時間分析排種器的轉(zhuǎn)速，并調(diào)用相應(yīng)的控制程序控制驅(qū)動電機(jī)調(diào)整排種器轉(zhuǎn)速；隨后，驅(qū)動電機(jī)會立即收到調(diào)速命令，并將排種器的轉(zhuǎn)速調(diào)整為規(guī)定的轉(zhuǎn)速。

圖1 播量自動控制實施流程

1.3 自動調(diào)速控制的硬件系統(tǒng)布置

硬件系統(tǒng)以單片機(jī)為中心開展，新增加的硬件包括了轉(zhuǎn)速傳感器、單片機(jī)供電模塊、信息顯示屏、人工控制按鍵、驅(qū)動電機(jī)、聯(lián)軸器、輔助支架等，如圖2所示。將單片機(jī)及供電模塊與拖拉機(jī)的電路系統(tǒng)連接，并妥善安裝在播種機(jī)的相應(yīng)位置，將地輪和排種器的速度傳感器安裝于地輪和排種器的軸端，并與單片機(jī)相連進(jìn)行信息傳遞，驅(qū)動電機(jī)安裝在輔助支架上，并通過聯(lián)軸器與排種器軸的一端相連接，實現(xiàn)對排種器的速度補(bǔ)充。拖拉機(jī)駕駛室內(nèi)增設(shè)信息顯示屏，人工控制按鍵用以實時查看播種機(jī)工作狀態(tài)，便于駕駛員在駕駛室內(nèi)通過人工控制按鍵對播種狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

圖2 自動調(diào)速控制的硬件系統(tǒng)布置

2 播種機(jī)的防漏播技術(shù)

漏播問題對于播種機(jī)的實際播種效果影響很大，現(xiàn)階段的很多播種機(jī)都或多或少存在著漏播的問題，相對而言，氣力式播種機(jī)對于種子采取吸附的方式進(jìn)行獲取，取種的可靠性大幅提升，而機(jī)械式排種器在種子獲取過程中可能受到多種因素的影響，出現(xiàn)取種失效或漏播的概率更高。

2.1 產(chǎn)生漏播的原因分析

播種機(jī)產(chǎn)生漏播的主要原因包括以下幾點(diǎn)：一是種子補(bǔ)充不及時，導(dǎo)致種子箱內(nèi)的種子全部排空或種子量不足以供給排種器連續(xù)取種，排種器無法取種而造成漏播；二是種子質(zhì)量不好，均勻性差異較大或含雜率較高，導(dǎo)致部分種子無法進(jìn)入取種型孔，或有雜質(zhì)進(jìn)入型孔使種子無法進(jìn)入，從而引起漏播問題；三是氣力式排種器的氣壓建立不穩(wěn)定，導(dǎo)致種子獲取過程吸附力不足，從而導(dǎo)致種子獲取失敗或不能連續(xù)獲取，而產(chǎn)生漏播問題；四是機(jī)械式排種器排種型孔規(guī)格選擇不合理，型孔過小造成難于取種問題，而型孔過大又造成種子浪費(fèi)。

2.2 預(yù)防或改善漏播問題的可行方案

(1)在種子箱內(nèi)布置多點(diǎn)種量檢測傳感器，當(dāng)種子量缺失時及時補(bǔ)充種子，種子的選擇要以優(yōu)質(zhì)種源為主，要實現(xiàn)含雜率和均勻度滿足播種機(jī)的使用要求，避免因種子品質(zhì)不良導(dǎo)致的漏播問題。同時，還可在種子箱中布置攪動機(jī)構(gòu)，避免種子在遠(yuǎn)離排種器的位置架空而無法到達(dá)取種位置，攪動機(jī)構(gòu)的布置可以保證種子均勻地分布于排種器周圍。

(2)在出種口位置布置檢測傳感器，檢測種子是否順利排出，傳感器的選擇應(yīng)以接近式傳感器為主，避免農(nóng)業(yè)生產(chǎn)復(fù)雜環(huán)境造成傳感器檢測不準(zhǔn)的問題。同時在進(jìn)行試播種的過程中應(yīng)對傳感器靈敏性進(jìn)行驗證，確保其工作的可靠性。

(3)做好對氣力式排種器氣泵及輸氣管路的保養(yǎng)工作，及時清除堵塞在型孔內(nèi)部的雜物，使氣力式排種器的氣泵始終能夠為排種器建立均勻且足夠的負(fù)壓力，確保取種過程的順利進(jìn)行。

(4)機(jī)械式排種器為滿足不同規(guī)格種子的適應(yīng)性，通常配套有不同尺寸規(guī)格的型孔，因此為保證有效的取種工作，必須要根據(jù)種子的直徑尺寸合理選取排種器的可更換部件。

(5)近年來很多農(nóng)機(jī)研發(fā)機(jī)構(gòu)針對播種機(jī)的漏播問題設(shè)計了自動補(bǔ)播裝置，只是該技術(shù)仍處于試驗期，還沒有在播種機(jī)上進(jìn)行大規(guī)模應(yīng)用。

3 結(jié)語

在傳統(tǒng)播種機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行自動控制技術(shù)的應(yīng)用，能夠顯著提高播種機(jī)工作的可靠性和精確性，并預(yù)防故障問題和工作失效的產(chǎn)生，只是播種機(jī)作為精密的農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備，其自動化技術(shù)的廣泛應(yīng)用還有較多的工作要做，這需要農(nóng)機(jī)生產(chǎn)企業(yè)和相關(guān)研發(fā)機(jī)構(gòu)進(jìn)一步加強(qiáng)相關(guān)研究，使農(nóng)業(yè)播種作業(yè)真正實現(xiàn)精密化。

(05)