基于线阵CCD的油菜条播排种器播量在线监测技术研究.pdf

摘 要 摘 要 我国是一个农业大国，发展精准农业有利于减少资源浪费、保护环境和促进农业 可持续发展。精准播种是精准农业中的一个重要环节，能减少种子浪费、提高作物产 量、增加经济效益。变量播种作为精准播种的重要组成部分，是根据不同地块的用种 量不同而对播量进行自动调节的一种自动控制系统。现有播种机多为机械式排种，其 播种过程是在全封闭条件下进行，不能凭借人的视觉和听觉去判断其工作状况。因此 研究一种播种机排种器工作状况实时监测系统，对于提高播种质量、实现变量播种和 发展精准农业具有深远意义。 本文在对国内外研究现状进行分析的基础上，为实现油菜条播机播量的在线精确 监测，针对多粒种子同时下落时传统传感器难以监测的问题，提出了一种基于线阵CCD 传感器的播量在线监测系统，主要进行了以下几个方面的工作： （1）监测系统总体方案确定。通过对国内外研究现状进行分析，提出了基于线阵 CCD 传感器的油菜条播机播量监测方案。确定了监测系统实现的功能及实现各功能的 技术方案。 （2 ）监测系统软硬件设计。在监测系统总体方案的基础上，完成了监测装置的设 计、硬件控制电路的设计以及播量监测系统设计，采用模块化设计完成了主程序、播 量监测程序、声光报警程序、以及STM32 与HMI 通讯程序的设计。 （3 ）台架试验。搭建了室内试验平台，在试验台架上完成了监测装置监测性能实 验，试验结果表明: 投种高度小于 150mm 时，监测装置对单粒投种的监测准确度达 100%，模拟油菜播种机实际工作转速的情况下，播量监测精度达97% 以上，监测装置 对播种过程中出现的种箱排空以及导种管堵塞故障能及时报警。 （4 ）车载试验。结合已有的研究基础和试验条件，对播量监测系统进行了车载试 验。完成了油菜条播机在拖拉机发动机的不同转速下和在不同排种器转速下的监测精 度试验。播量监测试验结果表明：振动对播量监测系统的播量监测精度有影响，发动 机以高转速状态带动播种机行驶时，播量监测系统监测精度最低为93.57% 。报警试验 结果表明；播量监测系统对导种管堵塞以及种箱排空故障能准确报警并进行显示。 关键词:油菜条播机; 在线监测; 线阵CCD; 监测系统 I Abstract Abstract China is a large agricultural country. Developing precision agriculture is conducive to reducing waste of resources, protecting the environment and promoting sustainable development of agriculture. Precision sowing is an important part of precision agriculture, which can reduce seed waste, improve crop yield and increase economic benefits. Variable sowing, as an important part of precision sowing, is an automatic control system, which can adjust the sowing quantity automatically according to the different amount of seeds used in different plots. Currently, most of seeders are mechanically seeded, whose sowing process are carried out under fully-closed co