精密播种机控制系统及监控系统的研究现状综述

精密播种机控制系统及监控系统的研究现状综述学院工程学院学号 2009209002 姓名冯曦雨文献查询方法：1.网络数据库（1）中国优秀硕士学位论文全文数据库分别以精密播种机、穴盘播种机、精密播种机控制系统、播种机控制系统、穴盘播种机控制系统、精密播种机监控系统为检索词。

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1.引言工厂化育苗是现代企业化的育苗方式，已成为现代化设施农业的一个重要环节。

这一技术具有高质，高产和便于规范化管理等特点，因此在其他农业经济发达国家得到迅速推广。

我国从80年代开始也得迅速发展，而穴盘精密播种机是工厂化育秧育苗技术中的一个关键设备，因此穴盘精密播种技术和设备已经成为新的研究热点。

原有的播种机械普遍存在播种精度不高等缺点，穴盘播种时难于实现机械化、自动化。

目前，穴盘播种大多数还是依靠人工播种为主，因此研制一种精度高、效率高的自动化穴盘精密播种器是非常必要的。

穴盘播种作业机械化、自动化不仅可以减轻播种工人的劳动强度、提高播种效率，而且为后续种植生产计划及产品质量提高打下良好基础，有利于推动我国精密播种技术的迅速发展。

目前，国内使用的精密播种机大多数是机械式和气力式播种机在播种作业时种子流动过程是全封闭的，因此仅凭人的视听无法直接监视其作业质量，当播种机工作时发生机械故障、种箱排空、导种筒堵塞等现象，均会造成漏播。

因此，国内外都在积极研制与播种机相配套的智能监控装置，以减少漏播带来的损失。

2.精密播种机控制系统的研究现状目前自动控制技术已经广泛应用于精密播种机，以便实现播种机的自动化，提高播种效率，并能在播种过程中及时发现故障，确保播种质量，如：（1）美国胖龙公司研制的BZ200型穴盘育苗播种机，采用振动分离盘、光电传感器、步进电机、计算机控制系统，可以精确控制穴盘的孔距、排数和播种数量，每穴的播种数量在1-6粒内由用户自己编程确定。

（2）西南农业大学何培祥、杨金明等以PIC16C57为核心，研制的电磁振动式排种器控制系统，其硬件电路由光电传感器、红外发射接收电路、光电位置传感器及其放大电路组成，利用光电一体化闭环控制技术实现了电磁振动式排种器的控制。

光电传感器及红外发射接收电路用于检测种子是否存在；光电位置传感器用于检测秧盘及其孔穴的位置；单片机微机控制器用于采集各传感器输出信号，并根据要求给出相应的控制信号，使精密播种装置的各个工作部件相互协调作用，排种器每次只排出一粒种子，播种精密度较高，很好实现了精密播种[1]。

（3）江苏大学候俊华利用80C52单片机控制技术研制了适用于平行四边形摆杆式穴盘排种器自动控制系统。

采用光电传感器、接近开关来实现摆杆式穴盘排种器的自动化作业，并且由LED数码管显示播种量，但由于结构上的缺点，摆杆定位精度难于得到保证，存在播种效率比较低、工作不稳定等问题[2]。

（4）1995年，波兰科技人员开发一套配备UKS-1型排种器电子控制系统[3]。

该系统与SO78Polonez播种机配套使用，也是可用于具有相同结构类型的其他播种机。

该系统可根据工作幅度、地轮半径及不同的机型进行编程，采用BASIC和C语言对上层的用户接口和数据进行编程。

（5）1983年国培光研制出播种机电子监控和报警装置[4]，主要由传感器、前置电压放大器、报警延迟电路、灯光显示电路、报警控制门、报警电路及电源组成。

主要功能是在排种口不下种时，用光、声信号报警；用光信号显示排种器轴是否转动；用数码显示每行播种频率，行播量及播种面积累计亩数等。

（6）1996年，山东农业大学机电学院张晓辉教授研制出2BBJ-1型播种机工艺性故障自动监控系统[5-7],由五个基本部分组成：监控报警系统、播种数显系统、监控电路、光电传感器及外围电路。

采用红外光敏电阻传感器、集成电压比较器、“555”定时电路及40110计数译码器驱动电路，实现了精密播种机工况自动监视和播种数显示，发生故障立即报警作用。

采用红外光敏传感器采集信号，在种子有规律的通过它时，遮断红外光束，使光电转换装置输出电脉冲信号，LED有规律的闪烁，显示屏显示累计播种量。

当播种机一行或数行发生排种器卡种时，或者当开沟器一行或数行由于工况等原因发生堵塞时，脉冲信号输送给各播种行的故障信号指示发出光、声信号，显示故障性质及部位，扬声器发出报警声。

采用电子监视装置能及时发现故障、便于操作者及时排除故障，提高播种质量。

（7）河南农业大学王丽君综合利用PLC技术、光电传感技术和气动技术对气吸式穴盘精量播种机实现了自动控制[8]。

它以空气压缩机为动力源，以压缩空气为工作介质进行能量传递或信号传递，通过各种气动元件驱动和控制机构的动作，实现生产过程的机械化、自动化。

气压传动具有快速、安全、可靠、成本低及易实现自动化等特点，采用压缩空气作为传递动力介质，能耗少，不污染环境该穴盘播种机自动化程度高、结构紧凑、简捷、并达到了一穴一粒的播种要求。

（8）林君堂等研制的多功能穴盘育苗播种机采用排种辊吸取种子，排种辊上的孔根据穴盘上穴孔排列，均匀分布在辊筒的圆周上，保证每排吸种孔与穴盘的穴孔一一对应[9]。

该播种机的传动系采用链条传动，穴盘的运动采用皮带传送；穴盘与各装置的联动利用光电传感器与光电离合器来实现自动控制。

这类播种设备的控制较为简单，但是使用局限性大，需要根据不同穴盘更换不同的排种辊，且存在伤种现象。

（9）吴文福等研制的YB-2000型气吸式秧盘精密播种设备属于气吸式精密播种机[10]，吸种滚筒上设有定间距的吸种孔，种子紧靠筒和穴盘进给之间的同步运动达到精密播种的目的。

（10）黑龙江八一农垦大学张锡智等以C8051F020单片机为核心，研制出一种与精密联合耕播机配套使用的智能监控系统[11]。

该系统可实现农作物播种的全过程监控，还可以设定排种速度，并根据设定值进行播种作业，同时对播种作业参数进行测量。

该系统采用了液晶显示模块作为人机界面，可实现对播种作业速度、播种面积、播种种子数量进行控制，且能实时显示播种状况等参数。

3.精密播种机监控系统的发展现状国外对精密播种机监控系统的研究和应用比较早，始于20世纪40年代，法国、美国、前苏联都相继做了大量实验，研制出不同形式的自动控制装置，实现了很高的自动化程度。

精密播种机电子控制装置不仅可以对不同作物，不同播种量的排种器实现运动控制，而且对漏播、重播分别进行不同形式的声光报警、定量统计、显示播种株距、漏播率、重播率和合格率，也可以根据需要把参数打印出来。

我国在这方面研究比较晚，近十几年才得到重视和研究，但也取得一定成果。

现在精密播种器上采用的控制装置大多是电子型控制，由控制器、信号采集、光电转换、报警控制和参数显示等装置构成，比较的成熟的机型如：（1）美国的CYCLO-500型气压式播种机[11]上配置的电子监控系统就是一个典型的代表。

它主要有监控显示器、监控电路、种子流光电传感器、测距传感器、转换器与驱动电机、播种机提升传感器及种子层面高度传感器等几部分组成。

监控系统把整个播种情况通过显示仪器显示出来，实现了播种机的智能化监测。

当播种机不能够正常播种时，进行双向报警，及时通知驾驶员，最大限度地避免了漏种现象的发生，极大地提高了播种机的工作质量。

（2）前苏联研制的CynH-8型播种机[3]采用仪器自动监视播种过程中种箱内种子高度。

当不下中时，发出声响信号，同时操作台上与开沟器相联的指示灯亮；当种箱中种子低于允许水平时，就发出短促的声响信号并亮红灯。

（3）Inti I.k(1991，日本)研制了电子控制的气力式精密播种机[12]。

该系统由电磁阀、数据采集系统与控制器等组成，有电磁阀控制播种。

室内测试结果表明：该系统排种精度确实高，但实际使用中会受玉米精密播种机速度的限制。

（4）美国于20世纪80年代中期研制出了一种播种计算机监视系统—PioneerI[13].据资料介绍，该监视系统可用于所有类型的播种机，包括谷物条播机，气吸式播种机和蔬菜播种机。

系统由排种传感器和一个速度传感器提供数据，显示某行工况；同时，LED显示播种面积、速度、每行播种量和粒距，若出现故障则报警。

（5）澳大利亚A.E.E有限公司为气力播种机设计了一种监视器[14],其使用红外线传感器监控每个输种管中种子的排种量。

当某一输种管停止排种时，监控器立即发出声响信号，同时灯光指示出堵塞的输种管。

该监视器还可以监测风机转速。

（6）黑龙江省研制的2ND-2型电子监视精密播种机[11]在播种机作业时，监视器可对排种轮不转、输种管或导种管堵塞、种箱无种等情况进行即时监视，若有异常现象，会及时发出、光报警。

该产品功能齐全、一机多用，既能进行中耕、起垄、施肥和垄沟深松等单项田间作业。

（7）中国农业大学测试中心的丁至成教授于1996年研制了基于单片机的排种均匀度检测仪器。

该仪器以8031为中央处理器，外形轻巧且成本较低，除能在显示设备上显示检测数据外，还能打印计算结果。

利用压电式声电传感器将下落籽粒与机械碰撞产生的声波转换为电脉冲，并采用放大、整形、限幅电路，籽粒下落时间间隔采用了计数器进行计时，并通过中断方式是想。

该项目仅为实验研究[15]。

目前国内精密播种机监控器仍处于研究和试验阶段，带有监控系统的播种机还没有太多成功的机型。