李曉燕
(同心縣農(nóng)業(yè)機械化推廣服務中心,寧夏 同心 751300)
播種機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,傳統(tǒng)的播種機技術對于播種量調(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,為進一步提高播種機的工作能力,優(yōu)化播種機操作、控制的合理性,減少作業(yè)過程中可能出現(xiàn)的故障問題,提高播種機的自動化程度十分必要。從目前來看,我國的播種機機械技術已經(jīng)比較成熟,但是播種機在自動控制和故障檢測方面的技術研究卻相對不足,因此通過電子控制技術提高播種機的工作性能,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。
要實現(xiàn)播種的自動控制,主要應進行以下幾方面操作:一是重新設計播種調(diào)整裝置的結構,將原有的人工調(diào)整結構更改成為可控制的結構;二是設置播量統(tǒng)計裝置,通過統(tǒng)計排種器單位時間內(nèi)的排種量,配合拖拉機的行駛速度進行分析,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,或在儀表位置進行顯示;三是設計播量控制方案,能夠根據(jù)傳感器獲取的數(shù)據(jù)信息應對不同的排種異常問題,并自動選擇最佳的方案進行播種量的調(diào)整;四是調(diào)整后的狀態(tài)復檢,針對執(zhí)行的調(diào)整方案再次進行播量統(tǒng)計和數(shù)據(jù)分析,檢查播種量是否滿足相關要求。
在實際的機械化播種作業(yè)過程中,播種量的主要決定因素是地輪的轉速,但是生產(chǎn)過程中的很多因素會導致地輪的轉速與預期不符,則造成播種機播種時的播種量減少或增多(絕大多數(shù)為減少)的問題。而只有在地輪轉速不正常時仍保證排種器具有應有的轉速,才能有效實現(xiàn)播種機的播種量符合生產(chǎn)需求。因此最簡單的解決辦法就是利用電機進行轉速的輔助調(diào)整,以彌補排種器轉速與行駛速度的不匹配問題。
具體來講,該技術的實施主要依靠傳感器、PLC技術以及電機控制技術來實現(xiàn)。由于播種量的補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傳感器,以便于及時獲取排種量的異常信息,一是增設排種器轉速傳感器,二是增設地輪轉速傳感器;其次將拖拉機的速度信息、地輪轉速信息、排種器轉速信息通過信息技術進行收集,并將其傳遞到信息處理的PLC芯片,當?shù)剌嗈D速與拖拉機行駛速度不匹配時,程序會根據(jù)這一變化第一時間分析排種器的轉速,并調(diào)用相應的控制程序控制驅動電機調(diào)整排種器轉速;隨后,驅動電機會立即收到調(diào)速命令,并將排種器的轉速調(diào)整為規(guī)定的轉速。
圖1 播量自動控制實施流程
硬件系統(tǒng)以單片機為中心開展,新增加的硬件包括了轉速傳感器、單片機供電模塊、信息顯示屏、人工控制按鍵、驅動電機、聯(lián)軸器、輔助支架等,如圖2所示。將單片機及供電模塊與拖拉機的電路系統(tǒng)連接,并妥善安裝在播種機的相應位置,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,并與單片機相連進行信息傳遞,驅動電機安裝在輔助支架上,并通過聯(lián)軸器與排種器軸的一端相連接,實現(xiàn)對排種器的速度補充。拖拉機駕駛室內(nèi)增設信息顯示屏,人工控制按鍵用以實時查看播種機工作狀態(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)進行調(diào)節(jié)。
圖2 自動調(diào)速控制的硬件系統(tǒng)布置
漏播問題對于播種機的實際播種效果影響很大,現(xiàn)階段的很多播種機都或多或少存在著漏播的問題,相對而言,氣力式播種機對于種子采取吸附的方式進行獲取,取種的可靠性大幅提升,而機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。
播種機產(chǎn)生漏播的主要原因包括以下幾點:一是種子補充不及時,導致種子箱內(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,導致部分種子無法進入取種型孔,或有雜質(zhì)進入型孔使種子無法進入,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,導致種子獲取過程吸附力不足,從而導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。
(1)在種子箱內(nèi)布置多點種量檢測傳感器,當種子量缺失時及時補充種子,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的使用要求,避免因種子品質(zhì)不良導致的漏播問題。同時,還可在種子箱中布置攪動機構,避免種子在遠離排種器的位置架空而無法到達取種位置,攪動機構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,傳感器的選擇應以接近式傳感器為主,避免農(nóng)業(yè)生產(chǎn)復雜環(huán)境造成傳感器檢測不準的問題。同時在進行試播種的過程中應對傳感器靈敏性進行驗證,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壓力,確保取種過程的順利進行。
(4)機械式排種器為滿足不同規(guī)格種子的適應性,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)機研發(fā)機構針對播種機的漏播問題設計了自動補播裝置,只是該技術仍處于試驗期,還沒有在播種機上進行大規(guī)模應用。
在傳統(tǒng)播種機技術的基礎上進行自動控制技術的應用,能夠顯著提高播種機工作的可靠性和精確性,并預防故障問題和工作失效的產(chǎn)生,只是播種機作為精密的農(nóng)業(yè)機械設備,其自動化技術的廣泛應用還有較多的工作要做,這需要農(nóng)機生產(chǎn)企業(yè)和相關研發(fā)機構進一步加強相關研究,使農(nóng)業(yè)播種作業(yè)真正實現(xiàn)精密化。
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