丁幼春，王凱陽(yáng)，劉曉東，劉偉鵬，陳禮源，劉溫伯，杜超群

中小粒徑種子播種檢測(cè)技術(shù)研究進(jìn)展

丁幼春，王凱陽(yáng)，劉曉東，劉偉鵬，陳禮源，劉溫伯，杜超群

（1. 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，武漢 430070；2. 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部長(zhǎng)江中下游農(nóng)業(yè)裝備重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430070）

播種檢測(cè)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)播種智能化的關(guān)鍵技術(shù)之一，可為變量播種提供基本的技術(shù)支撐。該研究分析了國(guó)內(nèi)外中小粒徑種子播種檢測(cè)技術(shù)進(jìn)展及相應(yīng)檢測(cè)裝備，重點(diǎn)闡述了中小粒徑種子感知方法，主要包括機(jī)械機(jī)電報(bào)警檢測(cè)法、機(jī)器視覺檢測(cè)法、光電傳感檢測(cè)法、電容傳感檢測(cè)法、壓電傳感檢測(cè)法，并對(duì)不同檢測(cè)方法優(yōu)劣進(jìn)行分析；同時(shí)圍繞播種機(jī)故障監(jiān)測(cè)、播量、播種頻率、行距、株距、漏播、重播等評(píng)價(jià)指標(biāo)，明確了播種檢測(cè)的主要內(nèi)容，結(jié)合精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)要求為不同播種模式提出對(duì)應(yīng)播種檢測(cè)指標(biāo)；進(jìn)一步分析了為解決漏播問題的變量補(bǔ)種技術(shù)和播種檢測(cè)信息傳輸技術(shù)的研究概況。在系統(tǒng)總結(jié)和分析播種檢測(cè)相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)背景下對(duì)中小粒徑種子播種檢測(cè)的發(fā)展要求，展望未來中小粒徑種子播種檢測(cè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。

農(nóng)業(yè)機(jī)械；檢測(cè)；精量播種；傳感原理；中小粒徑種子

0 引 言

中小粒徑種子是指平均直徑小于7 mm的種子，主要包括油菜、小麥、苜蓿、三七、部分豆類及蔬菜種子等，中小粒徑種子多為經(jīng)濟(jì)型作物，隨著中國(guó)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)調(diào)整，農(nóng)作物種植逐漸向多元經(jīng)濟(jì)型轉(zhuǎn)變，中小粒徑種子作物生產(chǎn)被普遍認(rèn)為是一個(gè)發(fā)展?jié)摿Υ?、市?chǎng)前景好的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)[1]。

對(duì)于中小粒徑種子，田間播種時(shí)播種機(jī)播種過程多處于封閉狀態(tài)，農(nóng)機(jī)駕駛員難以對(duì)播種狀態(tài)進(jìn)行直觀判斷，在復(fù)雜的田間環(huán)境下排種器不可避免出現(xiàn)因漏播所導(dǎo)致的稀疏缺苗、斷條等情況，嚴(yán)重影響播種質(zhì)量，以油菜播種為例，油菜精量排種器在最佳工作狀態(tài)時(shí)仍存在2%～4%漏播[2]，按照現(xiàn)有機(jī)播面積166.7萬hm2測(cè)算[3]，漏播面積達(dá)3.3萬hm2～6.7萬hm2，相當(dāng)于油菜減產(chǎn)6.9萬～13.8萬噸，通過后期在漏播位置進(jìn)行人工移栽補(bǔ)苗不僅增加勞動(dòng)力成本，且幼苗的生長(zhǎng)差異也會(huì)影響作物產(chǎn)量。因此對(duì)中小粒徑種子播種過程進(jìn)行檢測(cè)，出現(xiàn)漏播狀況及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)種，可有效保證作物播種質(zhì)量，達(dá)到節(jié)本增效的目的。

中小粒徑種子作物與大粒徑種子作物相比，其排種頻率較高（如油菜排種頻率約20～40 Hz，小麥排種頻率約100～300 Hz），在對(duì)中小粒徑種子作物進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，因排種頻率較高，種子序列性差，單粒種子難以準(zhǔn)確區(qū)分，同時(shí)還存在因種子粒徑較小其穿越感應(yīng)區(qū)域時(shí)產(chǎn)生的種子信號(hào)微弱及易存在檢測(cè)盲區(qū)等難點(diǎn)，上述原因?qū)е铝穗y以對(duì)中小粒徑種子進(jìn)行精確檢測(cè)。針對(duì)上述問題，國(guó)內(nèi)外相關(guān)企業(yè)、高校開展了中小粒徑種子作物播種檢測(cè)裝置研制，對(duì)于播種檢測(cè)裝置，依據(jù)其對(duì)種子感知原理，可分為機(jī)械機(jī)電式、機(jī)器視覺式、光電傳感式、電容傳感式、壓電傳感式[4]，不同類型播種檢測(cè)裝置對(duì)不同類型種子、不同作業(yè)環(huán)境適應(yīng)性不同。同國(guó)外相比，國(guó)內(nèi)播種檢測(cè)裝置針對(duì)性強(qiáng)，對(duì)于不同作物如油菜、苜蓿、綠豆等作物均研發(fā)了對(duì)應(yīng)播種檢測(cè)裝置，解決了播種過程中的播種檢測(cè)問題，但由于國(guó)內(nèi)播種檢測(cè)裝置尚沒有市場(chǎng)化，缺少行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)[5]，各機(jī)構(gòu)自行研制的播種檢測(cè)裝置在播種信息采集、檢測(cè)指標(biāo)、傳輸過程中規(guī)范性較弱，一定程度上阻礙了中小粒徑種子播種檢測(cè)裝置大面積推廣。

隨著精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展，北斗定位、物聯(lián)網(wǎng)、5G等新興技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用愈發(fā)深入[6]，將新興技術(shù)應(yīng)用于播種檢測(cè)，可實(shí)現(xiàn)播種過程的全程可視，同時(shí)可為配套的變量播種和漏播補(bǔ)種提供支撐。對(duì)中小粒徑種子播種過程實(shí)時(shí)檢測(cè)的研究，是未來中小粒徑種子播種技術(shù)的重要發(fā)展方向，是播種機(jī)械化邁進(jìn)播種智能化的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。目前國(guó)內(nèi)外中小徑粒徑種子播種檢測(cè)模式多為“播種檢測(cè)裝置+監(jiān)測(cè)顯示終端”，播種檢測(cè)裝置在對(duì)播種信息進(jìn)行采集后將播種信息傳輸至監(jiān)測(cè)顯示終端，于監(jiān)測(cè)顯示終端對(duì)播種信息進(jìn)行顯示，該模式下播種檢測(cè)信息多為一次性信息，僅將其進(jìn)行展示沒有對(duì)播種信息進(jìn)行進(jìn)一步挖掘，同時(shí)采集的播種信息如播種頻率沒有反饋至播種機(jī)，難以實(shí)現(xiàn)變量作業(yè)。結(jié)合現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，應(yīng)用“播種檢測(cè)裝置+監(jiān)測(cè)顯示終端+播種信息物聯(lián)網(wǎng)控制平臺(tái)”的模式，實(shí)現(xiàn)播種信息的遠(yuǎn)程傳輸、云存儲(chǔ)及數(shù)據(jù)挖掘，同時(shí)于“播種信息物聯(lián)網(wǎng)控制平臺(tái)”之上建立播種決策控制模型[7]，將播種檢測(cè)裝置采集的播種信息作為模型輸入，依據(jù)該模型決策出機(jī)具作業(yè)控制參數(shù)并反饋至播種機(jī)具，控制機(jī)具變量作業(yè)，是未來播種檢測(cè)的重要發(fā)展方向。

本文在分析國(guó)內(nèi)外中小粒徑種子播種檢測(cè)裝置的基礎(chǔ)上，對(duì)目前中小粒徑種子播種檢測(cè)裝置采用的感知方法、檢測(cè)指標(biāo)、變量補(bǔ)種技術(shù)和播種檢測(cè)信息傳輸技術(shù)3個(gè)方面進(jìn)行闡述，分析現(xiàn)階段中小粒徑種子播種檢測(cè)的技術(shù)難點(diǎn)和存在問題，展望未來中小粒徑種子播種檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展方向。

1 中小粒徑種子感知方法研究

自20世紀(jì)80年代，國(guó)內(nèi)外對(duì)播種檢測(cè)開展了相關(guān)研究，且隨著精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的推進(jìn)，更有針對(duì)性的研制了針對(duì)小麥、油菜、三七及部分蔬菜種子的播種檢測(cè)裝置[8-11]。對(duì)于這些播種檢測(cè)裝置，其對(duì)種子的感知方法可分為：機(jī)械機(jī)電式、機(jī)器視覺式、光電傳感式、電容傳感式、壓電傳感式等。

1.1 機(jī)械機(jī)電式

機(jī)械機(jī)電式種子感知方法屬于間接感知法，主要通過搭建硬件檢測(cè)電路對(duì)種箱充種狀態(tài)或?qū)ε欧N器運(yùn)行狀況進(jìn)行檢測(cè)，若出現(xiàn)種箱排空或排種器工作異常則進(jìn)行報(bào)警。田間播種機(jī)上最早開始應(yīng)用的播種檢測(cè)裝置為機(jī)械式報(bào)警器，如法國(guó)在NODET氣吸式播種機(jī)上研制的一種機(jī)械響鈴報(bào)警系統(tǒng)，當(dāng)排種器無法正常工作時(shí)，主動(dòng)套的上彈片隨著主動(dòng)套旋轉(zhuǎn)，當(dāng)彈片轉(zhuǎn)過撐起的擋片時(shí)，彈片彈起并帶動(dòng)其上的小錘敲響金屬元件發(fā)出響聲進(jìn)行警告，該系統(tǒng)只能對(duì)排種器工作狀態(tài)作出簡(jiǎn)單判斷[12]。由于播種機(jī)在田間作業(yè)時(shí)工作環(huán)境噪聲較大，操作者有時(shí)難以準(zhǔn)確接收到報(bào)警聲。在此基礎(chǔ)上，英國(guó)S870型播種機(jī)上配備了一種機(jī)電信號(hào)報(bào)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用彈簧加壓的膠木滾輪緊貼在排種帶上，并在排種帶的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，滾輪的輪緣側(cè)邊同時(shí)裝有與滾輪相通的金屬片，播種指示燈觸點(diǎn)與帶金屬片滾輪緣側(cè)邊接觸時(shí)變亮，當(dāng)排種帶正常播種時(shí)，滾輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，指示燈有規(guī)律的變亮，若排種故障，排種帶不轉(zhuǎn)或速度不均勻，指示燈亮滅無規(guī)律，對(duì)播種過程中的故障進(jìn)行示警。此外有學(xué)者在播種機(jī)種箱內(nèi)安裝了種量極限電信號(hào)的測(cè)試裝置，如在種箱內(nèi)安裝帶有圓球頭的浮動(dòng)桿探測(cè)種子在種箱內(nèi)的高度。當(dāng)種量下降時(shí)，探測(cè)桿隨之下降，達(dá)到設(shè)定的最低位置時(shí)連通電路，信號(hào)燈發(fā)亮并發(fā)出聲音警報(bào)[13]。與機(jī)械式播種檢測(cè)裝置相比，機(jī)電式播種檢測(cè)裝置增加了聲音報(bào)警模塊與指示燈顯示模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)種箱內(nèi)種子高度進(jìn)測(cè)定。

機(jī)械機(jī)電式種子感知法，兼容性較好，可對(duì)各類型種子種箱及排種器工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，但由于其原理限制，僅能對(duì)種箱充種狀態(tài)及排種器是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)于進(jìn)一步量化的播種檢測(cè)信息如：播種量、播種頻率、漏播、重播參數(shù)不能測(cè)定。

1.2 機(jī)器視覺式

機(jī)器視覺種子感知方法是指利用工業(yè)相機(jī)實(shí)時(shí)獲取種子下落的時(shí)間、空間信息，并利用圖像處理技術(shù)精準(zhǔn)識(shí)別種子，得到單粒種子下落速度、粒數(shù)、粒距、下落軌跡、相鄰種子時(shí)間間隔等信息。

隨著機(jī)器視覺與圖像處理技術(shù)的發(fā)展，20世紀(jì)90年代，Drake等[14]結(jié)合高速攝影技術(shù)與圖像處理技術(shù)測(cè)量種子從排種器下落時(shí)的運(yùn)動(dòng)情況，并對(duì)其分析處理。Nataragjan等[15]利用圖像處理技術(shù)對(duì)排種器種子落種垂直方向的二維波動(dòng)進(jìn)行了分析研究。2006年，安卡拉大學(xué)的Karayel等[16]利用高速攝影系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一種用于監(jiān)測(cè)小麥、大豆、棉花精量排種器的排種性能檢測(cè)系統(tǒng)，通過獲取種子間距均勻性和種子脫落速度，計(jì)算獲得精量排種器的排種性能指標(biāo)。Yazgi等[17]采用高速攝影技術(shù)對(duì)排種過程種子的運(yùn)動(dòng)軌跡及排種均勻性進(jìn)行研究，從而為優(yōu)化排種器參數(shù)設(shè)計(jì)提供可靠理論依據(jù)。Navid等[18]通過在播種機(jī)前方一米處的傳送帶上安裝高速攝影儀采集番茄種子圖像，輸送到計(jì)算機(jī)并利用Matlab軟件對(duì)圖像信息進(jìn)行處理，獲得播種過程中漏播指數(shù)、重播指數(shù)和播種均勻性3個(gè)排種器參數(shù)指標(biāo)，以便于對(duì)排種器的播種狀態(tài)進(jìn)行判斷。

21世紀(jì)初，吉林工業(yè)大學(xué)胡少興等[19]提出了一種采用圖像處理手段檢測(cè)排種器充種性能的方法，研制了檢測(cè)多目標(biāo)種子高速運(yùn)動(dòng)計(jì)算機(jī)圖像處理系統(tǒng)，建立了根據(jù)種子邊緣、面積以及種子間距評(píng)估排種器充填性能的適用算法。馬旭等[20]運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)對(duì)種子動(dòng)態(tài)圖像分析，采用圖像增強(qiáng)、平滑、銳化及分割等預(yù)處理方法，提出了一種根據(jù)種子面積和種子間距特征評(píng)估排種器性能的方法。廖慶喜等[21]通過高速攝影彌補(bǔ)光電傳感器檢測(cè)的誤差，提出一種精密排種器性能檢測(cè)的新方法，將光電傳感與高速攝影同時(shí)用于精密排種器的性能檢測(cè)。聶永芳等[22]將機(jī)器視覺技術(shù)運(yùn)用于小麥條播排種器的性能測(cè)試，對(duì)小麥排種器排種的均勻性和排種量可進(jìn)行有效檢測(cè)。齊龍等[23]針對(duì)超級(jí)稻播量少，易出現(xiàn)空穴的問題，利用CCD相機(jī)實(shí)時(shí)連續(xù)拍攝穴盤圖像，建立與穴盤相對(duì)應(yīng)的掩模圖像，并通過圖像識(shí)別算法識(shí)別穴盤空穴情況，為后期人工精準(zhǔn)補(bǔ)種提供支撐。譚穗妍[24]等基于機(jī)器視覺和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)超級(jí)雜交水稻秧盤每穴上的種子進(jìn)行檢測(cè)，建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)超級(jí)稻檢測(cè)模型，實(shí)現(xiàn)了對(duì)多粒粘連稻米的準(zhǔn)確檢測(cè)，滿足精密育秧播種流水在線監(jiān)測(cè)要求，為精密播種作業(yè)提供參考。盧彩云等[25]設(shè)計(jì)了一種小麥條播排種器排種性能檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)，采用數(shù)碼相機(jī)采集樣本種子圖像，并利用圖像處理技術(shù)獲取樣本種子數(shù)量，評(píng)估排種器排種性能。趙鄭斌[26]等針對(duì)穴盤精密播種存在重播、漏播及播種性能不穩(wěn)定的問題，利用雙相機(jī)逐行掃描拍攝穴盤圖像，將拍攝的圖像結(jié)合視覺算法進(jìn)行分析，識(shí)別穴盤播種時(shí)穴盤充種狀況。綜上分析，在機(jī)器視覺式種子感知方法中，對(duì)圖像中種子的精準(zhǔn)快速識(shí)別是關(guān)鍵。

基于機(jī)器視覺對(duì)排種器排出的種子進(jìn)行感知，對(duì)所檢測(cè)的種子外形規(guī)則和大小沒有嚴(yán)格要求，尤其適用于試驗(yàn)室環(huán)境，可對(duì)排種器排出種子的落種位姿、落種速度、落種粒數(shù)、種子粒徑等信息進(jìn)行分析，但由于其對(duì)環(huán)境要求較高、成本昂貴、結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，難以應(yīng)用于田間實(shí)際作業(yè)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

1.3 光電傳感式

光電傳感式種子感知方法是種子播種檢測(cè)中技術(shù)最成熟、應(yīng)用范圍最廣的一種感知方法。一般光電式傳感器由發(fā)射端和接收端組成，播種過程中由排種器排出種子對(duì)光電式傳感器發(fā)射端發(fā)射的光線進(jìn)行遮擋使接收端兩端電壓信號(hào)發(fā)生改變，對(duì)變化的信號(hào)進(jìn)行調(diào)理，形成可被控制器識(shí)別的脈沖信號(hào)，控制器對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行采集并分析，從而得出播種總量、排種頻率、漏播重播情況等相關(guān)檢測(cè)指標(biāo)。

國(guó)外，1982年，澳大利亞A.E.E有限公司研制了一種利用紅外傳感器對(duì)種子進(jìn)行檢測(cè)的播種檢測(cè)裝置[27]，該裝置通過安裝于各行導(dǎo)種管上的紅外傳感器對(duì)種子在排種管內(nèi)的下落狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，若出現(xiàn)堵塞，監(jiān)控器立刻啟動(dòng)指示燈進(jìn)行警告并顯示故障情況，從而有效獲取播種過程中的播種信息。Karimi等[28]基于光敏二極管研制了紅外傳感系統(tǒng)，該系統(tǒng)可檢測(cè)播種時(shí)種子通過導(dǎo)種管的質(zhì)量流量。意大利MC Electronics公司研制了一種基于紅外光的對(duì)射式播種檢測(cè)裝置[29]，該裝置通過種子下落時(shí)遮擋發(fā)射端的紅外光線從而使接收端的電壓信號(hào)發(fā)生改變，控制系統(tǒng)通過采集變化的電壓信號(hào)并進(jìn)行相應(yīng)處理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)小麥、大豆、玉米等大中粒徑種子的精準(zhǔn)檢測(cè)，同時(shí)其配套的屏幕顯示裝置可以對(duì)排種總量、漏播率、播種面積、株距、單位面積播量等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)展示，并通過語(yǔ)音信息對(duì)堵塞或故障情況進(jìn)行示警。

除上述光電式播種檢測(cè)裝置，國(guó)外還有美國(guó)Dickey-John公司[30]研發(fā)的光電通用型播種檢測(cè)裝置、Lan等[31]設(shè)計(jì)的光電式種子間距測(cè)量系統(tǒng)以及內(nèi)布拉斯加大學(xué)設(shè)計(jì)的基于光電傳感器的排種間距檢測(cè)系統(tǒng)等播種檢測(cè)裝置[32]。

國(guó)內(nèi)，何培祥等[33]、錢珊珠等[34]、史智興等[35]、鄭一平等[36]分別基于紅外光電對(duì)射傳感器、紅外光敏二極管、半導(dǎo)體紅外發(fā)光二極管、雙路激光逆向直射光電傳感器等元件對(duì)水稻、小麥等不同作物種子研制了播種檢測(cè)裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)各類型種子的精準(zhǔn)測(cè)定。車宇等[37]采用紅外檢測(cè)技術(shù)設(shè)計(jì)了對(duì)射式播種檢測(cè)裝置，并據(jù)此研制了免耕播種機(jī)播種質(zhì)量紅外監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可對(duì)播種作業(yè)過程中發(fā)生堵塞、漏播、缺種等故障狀況時(shí)進(jìn)行聲光報(bào)警。邱兆美等[38]利用具有面檢測(cè)特性的感光器件研制了播種檢測(cè)裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)播種量和漏播情況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并完成對(duì)播種數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)計(jì)數(shù)、顯示和報(bào)警，實(shí)現(xiàn)播種作業(yè)過程的全程監(jiān)測(cè)和結(jié)果的可視化。胡飛等[39]基于光纖傳感器研制了針對(duì)小粒徑種子的播種檢測(cè)裝置，在此裝置基礎(chǔ)上利用LabVIEW開發(fā)了單粒精密播種監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，于LabVIEW平臺(tái)開發(fā)上位機(jī)監(jiān)測(cè)軟件，可對(duì)粒徑1 mm以上的單粒種子進(jìn)行準(zhǔn)確檢測(cè)。張繼成等[40]基于光電傳感技術(shù)，以紅色高亮度發(fā)光二極管和光敏電阻為種子信號(hào)感知器件，利用單片機(jī)作為種肥信號(hào)采集平臺(tái)，研制了光敏式種肥監(jiān)測(cè)裝置。丁幼春等[41]基于薄面激光-硅光電池研制的中小粒徑種子播種檢測(cè)裝置，解決了油菜、小麥等中小粒徑種子在播種過程中難以兼容檢測(cè)的問題，該播種檢測(cè)裝置在播種過程中可實(shí)時(shí)顯示油菜或小麥等種子的播種數(shù)量及排種頻率，并通過指示燈指示播種狀態(tài)。

光電傳感式傳感檢測(cè)裝置具有成本低、無接觸傳感、信號(hào)響應(yīng)快等特點(diǎn)，但在田間復(fù)雜工況下，田間粉塵可能會(huì)對(duì)光敏器件附著，導(dǎo)致感光器件響應(yīng)靈敏度下降，進(jìn)而致使檢測(cè)精度下降，同時(shí)感光區(qū)域的光層厚度限制，也會(huì)導(dǎo)致多粒種子信號(hào)的混疊，導(dǎo)致檢測(cè)精度降低。

1.4 電容傳感式

電容傳感式播種檢測(cè)裝置其檢測(cè)原理為當(dāng)種子下落經(jīng)過安裝在排種管內(nèi)的電容傳感器時(shí)，傳感器極板間介質(zhì)的等效介質(zhì)常數(shù)發(fā)生改變，從而使傳感器的輸出電容值發(fā)生變化，建立該變化與種子數(shù)量間的關(guān)系模型，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)種子的檢測(cè)。多年來電容傳感器一直廣泛應(yīng)用于含水率、液位和料位等檢測(cè)，近年來才被逐漸引入播種檢測(cè)領(lǐng)域。

2009年，Kumhala等[42-43]利用物料密度對(duì)介電常數(shù)的影響，設(shè)計(jì)了基于電容傳感器的甜菜、土豆產(chǎn)量在線測(cè)量裝置。2013年，Taghinezhad等[44]研制了一套基于電容傳感器的甘蔗排種器播種檢測(cè)裝置，可實(shí)現(xiàn)對(duì)甘蔗籽播種過程檢測(cè)，該裝置包括矩形平行板電容器、檢測(cè)控制單元、信號(hào)處理電路等，該裝置可有效獲取甘蔗機(jī)播種作業(yè)過程中的漏播指數(shù)與重播指數(shù)。

周利明等[45]基于電容傳感器設(shè)計(jì)了棉花精密播種機(jī)播種檢測(cè)裝置，該裝置由電容棉籽流量傳感器、電容信號(hào)調(diào)理電路組成，可對(duì)棉花播種過程中出現(xiàn)的漏播或排種管堵塞進(jìn)行報(bào)警。同時(shí)，周利明等[46]為改善玉米播種機(jī)排種監(jiān)測(cè)的可靠性，設(shè)計(jì)了快速高精度電容播種檢測(cè)裝置，該裝置通過獲取相鄰種子電容脈沖峰值間隔并計(jì)算脈沖積分面積，可得到播種的排種量、漏播率以及重播率等參數(shù)。陳建國(guó)等[47]基于電容法設(shè)計(jì)了一種小麥播種量檢測(cè)裝置，通過對(duì)同時(shí)下落的種子數(shù)量與電容變化量之間的線性關(guān)系進(jìn)行建模，并利用時(shí)間窗口采樣統(tǒng)計(jì)分析，建立了播種量實(shí)時(shí)檢測(cè)模型，并提出了基于排種輪轉(zhuǎn)速和采樣頻率關(guān)系的補(bǔ)償算法，使得檢測(cè)裝置能夠有效對(duì)小麥播量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。田雷等[48]基于E型極板式電容傳感器研制了玉米播種檢測(cè)裝置，該裝置通過對(duì)檢測(cè)電容值的比較與分析，可以對(duì)排種器工作中種箱排空、種管阻塞、漏播、正常播種進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

電容檢測(cè)式傳感檢測(cè)裝置具有工作穩(wěn)定、可靠性高、抗粉塵污染能力強(qiáng)等方面的優(yōu)勢(shì)。但因單粒種子在通過電容傳感器時(shí)，引起電容值變化微小，對(duì)于單粒種子檢測(cè)分辨率不足，不適合種子精密計(jì)數(shù)。

1.5 壓電傳感式

壓電傳感式傳感檢測(cè)裝置其檢測(cè)原理為當(dāng)種子下落與壓電元件發(fā)生碰撞，壓電元件兩端發(fā)生信號(hào)變化，通過對(duì)這種變化的信號(hào)進(jìn)行調(diào)理，可將下落的種子信號(hào)轉(zhuǎn)換為可供使用的脈沖信號(hào)，從而獲取落種信息。利用壓電式傳感器研制的播種檢測(cè)裝置，其檢測(cè)精度與壓電傳感器感應(yīng)靈敏度、輸出波形規(guī)整度、壓電傳感器有效感應(yīng)區(qū)間、及安裝方式等參數(shù)均有關(guān)，因此在設(shè)計(jì)基于壓電式播種檢測(cè)裝置時(shí)，應(yīng)選擇合適壓電傳感元件并配套設(shè)計(jì)合理安裝結(jié)構(gòu)。

張曌[49]基于PVDF壓電薄膜設(shè)計(jì)了水稻種子播種檢測(cè)裝置，該裝置可對(duì)水稻穴播過程中的漏播、重播指標(biāo)進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)。王樹才等[50]采用壓電傳感器研制了玉米精密排種器播種檢測(cè)裝置，該裝置將單粒排種落粒物理量轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，通過單片機(jī)精確檢測(cè)每?jī)纱温淞Ｖg的時(shí)間間隔，實(shí)現(xiàn)對(duì)玉米精量排種器排種合格率、重播率、漏播率等性能參數(shù)的檢測(cè)。張霖等[51]利用典型的彈簧-質(zhì)量-阻尼系統(tǒng)理論對(duì)懸臂式壓電陶瓷片的振動(dòng)頻率和阻尼進(jìn)行分析，選擇合適的粘彈性材料和安裝方式，設(shè)計(jì)了一種基于壓電原理的綠豆播種檢測(cè)裝置。吳明亮等[52]借助壓力傳感器直接檢測(cè)排種箱質(zhì)量變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)油菜的播量實(shí)時(shí)檢測(cè)，同時(shí)根據(jù)獲取的實(shí)時(shí)播量，調(diào)控排種器轉(zhuǎn)速進(jìn)而控制播種量。黃東巖等[53]基于聚偏二氟乙烯壓電薄膜傳感器設(shè)計(jì)了玉米播種檢測(cè)裝置，將從排種器下落的單粒玉米物理量轉(zhuǎn)化為脈沖電壓信號(hào)，通過對(duì)脈沖信號(hào)處理可得到播量、頻率、漏播率等相關(guān)參數(shù)。趙博[54]等為實(shí)現(xiàn)氣流輸送播種機(jī)播種質(zhì)量的快速準(zhǔn)確檢測(cè)，設(shè)計(jì)了一種基于壓電陶瓷的弧形陣列式播種檢測(cè)裝置，通過多次種子碰撞試驗(yàn)，最終確定了壓電感知單元的材料與結(jié)構(gòu)尺寸，該檢測(cè)裝置可對(duì)排種過程中的堵塞進(jìn)行可靠報(bào)警。段婷[55]針對(duì)苜蓿播種時(shí)輸種管堵塞，種箱排空的問題，基于壓電檢測(cè)元件，設(shè)計(jì)了播種檢測(cè)裝置，當(dāng)苜蓿種子出現(xiàn)漏播或種箱排空時(shí)，該裝置即可進(jìn)行聲光報(bào)警。丁幼春等[56]基于壓電薄膜設(shè)計(jì)了一種油菜精量排種器播種檢測(cè)裝置，該裝置采用沉槽基板設(shè)計(jì)，可有效降低機(jī)具振動(dòng)對(duì)壓電信號(hào)的干擾，可對(duì)油菜精量排種器排出的油菜種子進(jìn)行準(zhǔn)確檢測(cè)。

壓電傳感檢測(cè)法具有成本低廉，在低頻排種頻率條件下檢測(cè)準(zhǔn)確的特點(diǎn)，但由于壓電傳感器件易受振動(dòng)影響，安裝時(shí)對(duì)安裝結(jié)構(gòu)要求較高，同時(shí)壓電式播種檢測(cè)裝置受其檢測(cè)原理限制，必須要求種子與壓電感應(yīng)區(qū)發(fā)生碰撞才能進(jìn)行檢測(cè)，碰撞會(huì)導(dǎo)致種子下落序列發(fā)生改變，對(duì)播種均勻性造成影響。

2 中小粒徑種子播種檢測(cè)指標(biāo)

播種機(jī)作業(yè)過程中，應(yīng)用各類型傳感檢測(cè)裝置對(duì)播種機(jī)播種狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，其中是否出現(xiàn)導(dǎo)種管堵塞或種箱排空是基本的檢測(cè)指標(biāo)，為進(jìn)一步評(píng)估播種質(zhì)量，又提出播量、播種頻率、行距/株距、漏播、重播等指標(biāo)。實(shí)際生產(chǎn)中通過對(duì)各指標(biāo)的測(cè)算，可對(duì)播種質(zhì)量進(jìn)行有效評(píng)估。

2.1 堵塞及排空

在播種過程中，因排種量大、塵土堆積或排種器故障等原因，可能造成堵塞現(xiàn)象發(fā)生，堵塞發(fā)生時(shí)，如及時(shí)停車疏通，會(huì)造成大面積漏播。目前對(duì)播種過程中堵塞的檢測(cè)多采用紅外發(fā)光二極管和紅外光敏二極管組成對(duì)射式光敏傳感器，通過對(duì)光敏傳感器兩端的電壓變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)，進(jìn)而對(duì)堵塞狀況進(jìn)行判斷[57-58]。

播種機(jī)長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行播種作業(yè)時(shí)，種箱會(huì)出現(xiàn)排空。針對(duì)種箱排空狀態(tài)，多于種箱內(nèi)安裝光敏傳感器，當(dāng)種箱排空時(shí)，光敏傳感器持續(xù)受到光照，其輸出電壓或通斷狀態(tài)發(fā)生改變，對(duì)這種變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)即可對(duì)種箱充種狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)[59]。

2.2 播量指標(biāo)

根據(jù)相關(guān)農(nóng)藝標(biāo)準(zhǔn)，中小粒徑種子播量指標(biāo)多定義為畝播量，以油菜種子為例，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部《2018—2019年度冬油菜生產(chǎn)技術(shù)指導(dǎo)意見》指出，每畝地需播種油菜200～400 g才能滿足播種密度要求。

實(shí)際生產(chǎn)中畝播量的監(jiān)測(cè)多為間接監(jiān)測(cè)，首先通過試驗(yàn)得出種子數(shù)量與質(zhì)量之間的關(guān)系（如千粒質(zhì)量），種子傳感檢測(cè)裝置在檢測(cè)出播種數(shù)量后，結(jié)合種子數(shù)量與質(zhì)量關(guān)系即可得出播種量，同時(shí)配套播種機(jī)上的測(cè)速模塊計(jì)算播種機(jī)播種面積[60]，將播種面積與播種量結(jié)合即可得出畝播種量指標(biāo)，對(duì)播量的監(jiān)測(cè)可從宏觀角度對(duì)播種質(zhì)量進(jìn)行評(píng)判。

2.3 播種頻率指標(biāo)

播種機(jī)排種器單位時(shí)間內(nèi)排出的種子數(shù)目為播種頻率，播種頻率可有效反映播種機(jī)在播種過程中播種速率大小，通過對(duì)播種頻率的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可進(jìn)一步衡量播種機(jī)播種質(zhì)量。

不同類型作物種子根據(jù)農(nóng)藝要求播種頻率不同，如油菜按照現(xiàn)行農(nóng)藝標(biāo)準(zhǔn)其播種頻率約20～40 Hz，該頻率條件下的種子監(jiān)測(cè)使用基于光電原理或壓電原理的播種檢測(cè)裝置均具有較好檢測(cè)效果。而對(duì)于小麥，其播種頻率較高，播種頻率可達(dá)100～300 Hz，基于光電或壓電原理的傳感檢測(cè)裝置在進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，由于傳感原理及種子信號(hào)調(diào)理電路的限制，導(dǎo)致其難以對(duì)高頻種子流進(jìn)行精確檢測(cè)。為解決高頻播種情況下對(duì)中小粒徑種子的精確檢測(cè)，針對(duì)未來油菜高頻播種，丁幼春等[61]提出了一種將高通量種子流分流為多路低通量種子流并行檢測(cè)的方法，并研制了高通量油菜種子流傳感檢測(cè)裝置，實(shí)現(xiàn)了油菜高頻排種時(shí)的精確檢測(cè)，此原理可為其他作物高頻排種或顆粒肥的精確檢測(cè)提供一定思路。

2.4 行距/株距指標(biāo)

作物播種時(shí)，需保持一定行距與株距，合理的行距株距使得作物在生長(zhǎng)過程中可獲取充分光照及養(yǎng)分，提高植物光合作用速率，因此在播種中對(duì)行距、株距的調(diào)節(jié)是保障作物增產(chǎn)增收的重要手段。

行距指田間兩行農(nóng)作物之間的間距，不同作物播種行距差別較大，如油菜播種行距一般為10 cm，小麥播種行距一般為15 cm。播種時(shí)行距多為固定值，合理的行距既保證了作物正常生長(zhǎng)的需求，還為后期機(jī)械化收獲提供了便利。

株距主要指同一播行內(nèi)相鄰兩作物的間距，是衡量作物田間分布情況的重要參數(shù)，同時(shí)播種機(jī)排種器在進(jìn)行精密播種與穴播時(shí)，株距將作為衡量排種器性能優(yōu)劣的重要參考指標(biāo)。

對(duì)株距檢測(cè)可分為播種前、播種時(shí)、播種后，播種前檢測(cè)是指利用人工黃油帆布帶檢測(cè)法或機(jī)器視覺等技術(shù)對(duì)排種器落種間距進(jìn)行檢測(cè)[62-64]，具有代表性的是黑龍江省農(nóng)機(jī)研究院與中國(guó)農(nóng)機(jī)院呼和浩特分院基于人工黃油帶檢測(cè)法研制的JPS－16播種機(jī)試驗(yàn)臺(tái)[65]，該試驗(yàn)臺(tái)可進(jìn)行各種大中小型播種機(jī)及機(jī)械式、氣力式排種器播種情況實(shí)況模擬，并可完成精播、穴播與條播排種器落種株距的測(cè)定；播種時(shí)檢測(cè)是指利用套接于導(dǎo)種管的傳感檢測(cè)裝置，計(jì)算相鄰兩粒種子通過傳感檢測(cè)裝置的時(shí)間差，并結(jié)合播種機(jī)前進(jìn)速度進(jìn)行測(cè)算，即可得出株距信息；播種后檢測(cè)是指當(dāng)作物出苗后，利用遙感技術(shù)對(duì)出苗田塊進(jìn)行取樣分析進(jìn)而得出相應(yīng)株距信息，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)趙必權(quán)等[66]利用低空無人機(jī)配合超高分辨率遙感相機(jī)對(duì)油菜出苗區(qū)域進(jìn)行采集，通過對(duì)采集的高分辨率圖像進(jìn)行識(shí)別，區(qū)分出圖像中油菜植株信息，可有效識(shí)別油菜植株數(shù)量，并可對(duì)油菜株距進(jìn)行測(cè)算。

2.5 漏播/重播指標(biāo)

相鄰兩粒種子由出種管排出至種溝時(shí)間間隔不同，在相同作業(yè)速度下造成播種株距不同，據(jù)此可將整個(gè)播種過程株距樣本進(jìn)行分類，得到漏播、重播及合格3個(gè)區(qū)域，根據(jù)《GB/T6973—2005單粒（精密）播種機(jī)試驗(yàn)方法》計(jì)算可得到漏播指數(shù)、重播指數(shù)、合格指數(shù)作為試驗(yàn)評(píng)價(jià)指標(biāo)[67]，具體計(jì)算公式如下：

丁幼春等[68]為快速準(zhǔn)確地反映不同漏播狀態(tài)類型，針對(duì)油菜精量排種器漏播實(shí)時(shí)檢測(cè)問題，在界定了“稀疏缺苗”和“斷條”2 種不同漏播類型的基礎(chǔ)上定義了稀疏缺苗系數(shù)與斷條系數(shù)，分析了兩系數(shù)的二維平面分布，提出了一種采用排種盤轉(zhuǎn)速與排種脈沖同步檢測(cè)、排種頻率與時(shí)間間隔雙重閾值約束的檢測(cè)方法，該方法不僅有效解決了小粒徑精量排種器重播條件下漏播的檢測(cè)，而且對(duì)播量不足進(jìn)行了約束，提高了漏播檢測(cè)的實(shí)時(shí)性。

上述播種檢測(cè)指標(biāo)多維度評(píng)估了播種機(jī)播種質(zhì)量，為農(nóng)戶對(duì)農(nóng)田管理提供了一定依據(jù)，同時(shí)隨著播種環(huán)節(jié)智能化的推進(jìn)，將播種檢測(cè)指標(biāo)信息傳輸至云端，并在云端進(jìn)行相應(yīng)決策對(duì)播種機(jī)播種狀態(tài)進(jìn)行指導(dǎo)也將是播種檢測(cè)指標(biāo)未來的應(yīng)用之處。

3 播種檢測(cè)配套技術(shù)

3.1 變量補(bǔ)種技術(shù)

播種機(jī)播種過程中出現(xiàn)漏播故障時(shí)，如不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取補(bǔ)種措施，會(huì)造成播種質(zhì)量降低，后期進(jìn)行人工補(bǔ)苗提高作物種植成本，因而變量播種技術(shù)研究隨之出現(xiàn)，變量補(bǔ)種系統(tǒng)多由播種檢測(cè)裝置和變量補(bǔ)種裝置組成，當(dāng)播種檢測(cè)裝置檢測(cè)到漏播發(fā)生，檢測(cè)裝置將漏播指數(shù)實(shí)時(shí)傳輸至變量補(bǔ)種裝置，變量補(bǔ)種裝置配合機(jī)具作業(yè)速度及漏播指數(shù)，結(jié)合相應(yīng)農(nóng)藝要求，開展變量補(bǔ)種，實(shí)現(xiàn)“漏多少種，補(bǔ)多少種”，保證播種作業(yè)質(zhì)量。

針對(duì)小粒徑種子作物變量補(bǔ)種，丁幼春等[69]設(shè)計(jì)了油菜籽漏播螺管式補(bǔ)種器，同時(shí)針對(duì)油菜籽氣力式精量排種器產(chǎn)生的漏播情況，設(shè)計(jì)了油菜精量排種器變量補(bǔ)種系統(tǒng)[70]，該補(bǔ)種系統(tǒng)由漏播檢測(cè)裝置、排種盤測(cè)速裝置、變量補(bǔ)種裝置及補(bǔ)種監(jiān)測(cè)顯示裝置組成，各裝置間指令和數(shù)據(jù)采用無線方式進(jìn)行有序?qū)崟r(shí)傳輸，經(jīng)測(cè)試，該套系統(tǒng)在油菜精量排種器出現(xiàn)漏播時(shí)，可及時(shí)準(zhǔn)確補(bǔ)種。陳剛等[71]研究的免耕精密播種機(jī)漏播補(bǔ)償系統(tǒng)，采用等待補(bǔ)種、實(shí)時(shí)充種的方式，根據(jù)補(bǔ)種過程各動(dòng)作時(shí)間關(guān)系，控制電磁閥和補(bǔ)種系統(tǒng)排種器動(dòng)作時(shí)間，實(shí)現(xiàn)適時(shí)補(bǔ)種。吳南等[72]針對(duì)免耕播種機(jī)存在的漏播問題設(shè)計(jì)了補(bǔ)種系統(tǒng)，該系統(tǒng)以漏播補(bǔ)償監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為核心將步進(jìn)電機(jī)與補(bǔ)種器的排種軸直連，通過控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角實(shí)現(xiàn)漏播補(bǔ)種。

目前中小粒徑種子變量補(bǔ)種技術(shù)的研究多集中于高校，市面上成熟的變量補(bǔ)種系統(tǒng)鮮見。對(duì)于中小粒徑作物種子變量補(bǔ)種技術(shù)研究主要存在以下難點(diǎn)：中小粒徑種子尺寸較小，精確檢測(cè)較為困難，難以準(zhǔn)確得出漏播指數(shù)；變量補(bǔ)種裝置接收到漏播指數(shù)時(shí)，存在一定滯后，導(dǎo)致補(bǔ)種裝置補(bǔ)種不及時(shí)。基于上述原因，目前中小粒徑種子變量補(bǔ)種系統(tǒng)多為科研探究，距實(shí)際推廣應(yīng)用仍有一段距離，因此還需對(duì)中小粒徑種子變量補(bǔ)種技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步研究，確保變量補(bǔ)種系統(tǒng)在檢測(cè)到漏播后能迅速準(zhǔn)確補(bǔ)種。

3.2 播種信息傳輸技術(shù)

中小粒徑種子播種檢測(cè)裝置可對(duì)播種機(jī)播種信息進(jìn)行獲取，為更好利用獲取的播種信息，應(yīng)用現(xiàn)有技術(shù)對(duì)播種信息進(jìn)行傳輸，傳輸至云服務(wù)器，可實(shí)現(xiàn)云端存儲(chǔ)或云端決策，大大提高了播種過程智能化。播種信息傳輸至云服務(wù)器處理終端的模式可分為有線傳輸方式和無線傳輸方式。

3.2.1 播種信息有線傳輸

在播種作業(yè)過程中，由于工作環(huán)境惡劣，為保證播種監(jiān)測(cè)信息能有效傳輸，可選擇有線傳輸方式進(jìn)行信息傳遞。有線傳輸具有抗干擾能力強(qiáng)、故障率低等特點(diǎn)，是確保播種信息能準(zhǔn)確、有效傳輸?shù)谋貍涫侄?。在?dāng)前播種檢測(cè)系統(tǒng)中，多采用有線方式進(jìn)行信息傳輸。有線傳輸包括CAN總線技術(shù)、RS485總線技術(shù)等。

CAN總線最初是為解決汽車產(chǎn)業(yè)中多電子控制系統(tǒng)信息交互而產(chǎn)生的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，由于其高性能與高可靠性，目前已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、醫(yī)療、裝備等領(lǐng)域。近年來，在播種檢測(cè)信息傳輸中運(yùn)用CAN總線技術(shù)也逐漸增多，丁友強(qiáng)等[73]基于CAN總線設(shè)計(jì)了一套玉米精量播種機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，采用CAN總線分布式控制方式完成主控制器和各個(gè)播種單體之間的指令傳輸。盧彩云等[74]為實(shí)現(xiàn)小麥播種作業(yè)性能的實(shí)時(shí)監(jiān)控，設(shè)計(jì)了一種基于CAN總線的小麥精密播種機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，將光電傳感器采集的播種信息通過CAN總線傳輸至播種監(jiān)測(cè)終端并實(shí)時(shí)顯示。金鑫等[75]利用CAN總線，采集2BFJ-24小麥精量播種機(jī)變量施肥機(jī)稱量傳感器、肥料堵塞傳感器、漏播檢測(cè)傳感器及前進(jìn)速度傳感器信息并進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)了播種檢測(cè)信息的穩(wěn)定傳輸。楊碩等[76]設(shè)計(jì)了一種具有CAN總線接口的播種監(jiān)測(cè)ECU，裝備有CAN總線接口的播種監(jiān)測(cè)ECU在接收到播種監(jiān)測(cè)傳感器感應(yīng)的種子信息后將播種檢測(cè)信息通過CAN總線傳輸至排種驅(qū)動(dòng)控制器單元，進(jìn)行變量排種。林二東等[77]基于CAN總線設(shè)計(jì)了大豆播種檢測(cè)系統(tǒng)，通過CAN總線實(shí)現(xiàn)檢測(cè)裝置與控制器之間的播種信息傳輸。

RS485總線是串行通訊標(biāo)準(zhǔn)之一，具有抗噪聲干擾性強(qiáng)、長(zhǎng)距離傳輸、多節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)忍攸c(diǎn)。周利明等[78]為解決大型寬幅條播機(jī)作業(yè)質(zhì)量檢測(cè)的問題，開發(fā)了一種基于RS485總線的播種機(jī)種肥監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，利用RS485總線實(shí)現(xiàn)了多節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸，便于數(shù)據(jù)擴(kuò)展。

除以上兩種有線播種信息傳輸方式，各企業(yè)、專家、學(xué)者根據(jù)自身研制的播種監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)了配套的有線傳輸線路。如意大利MC Electronics公司研制的播種檢測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)τ衩住⑿←湹炔シN株距、單位面積播種量、播種面積進(jìn)行顯示。國(guó)內(nèi)苑嚴(yán)偉等[79]、丁幼春等[80]研制的播種檢測(cè)裝置所檢測(cè)的播種信息均通過有線方式傳輸。

3.2.2 播種信息無線傳輸

實(shí)現(xiàn)播種信息無線傳輸主要依靠各無線傳輸模塊，按照無線傳輸模塊通訊距離遠(yuǎn)近可將播種信息傳輸技術(shù)分為無線局域網(wǎng)技術(shù)和無線廣域網(wǎng)技術(shù)。

無線局域網(wǎng)技術(shù)主要包括Bluetooth，Wi-Fi，Zigbee，三者相關(guān)技術(shù)參數(shù)如表1。

國(guó)內(nèi)學(xué)者應(yīng)用無線局域網(wǎng)技術(shù)開發(fā)了相應(yīng)播種檢測(cè)系統(tǒng)。譙睿等[81]在三七播種檢測(cè)系統(tǒng)中增加了藍(lán)牙無線通訊模塊，可將檢測(cè)到的各導(dǎo)種管的播種信息傳輸至10 m內(nèi)的上位機(jī)終端。李進(jìn)鵬[82]設(shè)計(jì)的播種檢測(cè)系統(tǒng)，在上位機(jī)檢測(cè)顯示終端和下位機(jī)種子播種上均安裝藍(lán)牙串口適配器，檢測(cè)裝置采集的，通過藍(lán)牙適配器傳輸至上位機(jī)，上位機(jī)對(duì)接收的播種信息進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。王金武等[83]在所設(shè)計(jì)的檢測(cè)系統(tǒng)中集成了藍(lán)牙串口通訊模塊，實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的無線傳輸，并開發(fā)了適用于安卓系統(tǒng)的手機(jī)APP。

張勤仕[84]通過WiFi無線模塊將油菜播種質(zhì)量信息發(fā)送到上位機(jī)系統(tǒng)，上位機(jī)軟件以Android APP的方式安裝于手機(jī)中，人機(jī)界面友好，可顯示各行播種粒數(shù)、畝播種量等信息。崔紅光等[85]設(shè)計(jì)的水稻直播機(jī)播種信息無線檢測(cè)系統(tǒng)，構(gòu)建了基于Zigbee的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)，通過路由節(jié)點(diǎn)上傳數(shù)據(jù)，將播種信息于液晶顯示屏展示并通過蜂鳴器報(bào)警。趙繼成等[86]基于Zigbee技術(shù)設(shè)計(jì)了播種信息無線檢測(cè)系統(tǒng)，所測(cè)播種信息由無線傳輸模塊與單片機(jī)進(jìn)行串口通信，再由單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理后用液晶顯示模塊實(shí)時(shí)顯示。宮鶴[87]基于ZigBee設(shè)計(jì)了玉米漏播補(bǔ)種系統(tǒng)，在主排種器后加裝一個(gè)由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的副排種器，當(dāng)漏播發(fā)生時(shí)，漏播信號(hào)由種子播種檢測(cè)裝置通過ZigBee無線傳輸模塊傳輸至副排種器，副排種器開始補(bǔ)種。劉志欣等[88]基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和PLC控制技術(shù)，設(shè)計(jì)了一個(gè)基于ZigBee的播種檢測(cè)信息無線監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用光電播種檢測(cè)裝置采集播種信息，檢測(cè)裝置將采集的播種信息通過ZigBee發(fā)送到PLC，進(jìn)而控制播種機(jī)行進(jìn)速度及排種軸轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)播種狀況的實(shí)時(shí)調(diào)控，使播種機(jī)行進(jìn)速度與排種頻率相匹配。

表1 常見短距離無線傳輸技術(shù)及其參數(shù)

除上述3種無線傳輸技術(shù)，在農(nóng)機(jī)播種信息的無線短距離傳輸中以nRF24L01模塊為代表的射頻通信技術(shù)也被廣泛使用。李丹等[89]為實(shí)時(shí)檢測(cè)播種機(jī)工作性能，設(shè)計(jì)了一種用于對(duì)播種機(jī)性能檢測(cè)的無線檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)應(yīng)用nRF24L01無線傳輸模塊，對(duì)玉米播種機(jī)播種過程種的種子重播、漏播進(jìn)行聲光報(bào)警。王潤(rùn)濤等[90]利用nRF24L01模塊，實(shí)現(xiàn)了播種機(jī)播種作業(yè)過程中的播種參數(shù)的無線傳輸，將播種參數(shù)通過nRF24L01模塊傳輸至LCD12864液晶進(jìn)行顯示。丁幼春等[91]設(shè)計(jì)的油菜精量聯(lián)合直播機(jī)播種檢測(cè)系統(tǒng)，利用nRF2401無線傳輸模塊采用“多對(duì)一”傳輸方式，將油菜播種檢測(cè)信息傳輸至播種檢測(cè)顯示終端，終端可實(shí)時(shí)顯示多路播量信息、排種性能指標(biāo)信息以及各路排種頻率曲線。

無線廣域網(wǎng)技術(shù)主要包括蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)（2G3G4G5G），尹彥鑫[92]利用無線傳輸網(wǎng)絡(luò)，對(duì)播種機(jī)的每一個(gè)檢測(cè)位置部署具備數(shù)據(jù)采集及傳輸能力的無線傳輸網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)將采集到的播種檢測(cè)信息以無線傳輸方式匯聚于總節(jié)點(diǎn)，總節(jié)點(diǎn)將采集的播種信息轉(zhuǎn)發(fā)至遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)播種機(jī)播種作業(yè)信息的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。

隨著未來播種過程智能化程度的提升，制定統(tǒng)一的播種檢測(cè)信息采集標(biāo)準(zhǔn)，將有線及無線信息傳輸手段相結(jié)合，保證播種檢測(cè)信息的可靠傳輸。

4 發(fā)展趨勢(shì)建議

近年來，國(guó)內(nèi)中小粒徑種子播種檢測(cè)研究進(jìn)展迅速，針對(duì)不同作物研制不同類型播種檢測(cè)裝置，為實(shí)現(xiàn)播種智能化提供了技術(shù)支撐。然而，從當(dāng)前研究現(xiàn)狀來看，尚存在以下問題，在后續(xù)研究中應(yīng)著重解決。

1）高速播種精準(zhǔn)檢測(cè)問題

目前中小粒徑作物播種機(jī)作業(yè)速度較慢，其相應(yīng)播種頻率較低，隨著未來農(nóng)機(jī)裝備發(fā)展，高速、寬幅播種機(jī)成為趨勢(shì)。因此為滿足播種時(shí)植株密度農(nóng)藝要求，需提高播種機(jī)排種器播種頻率，為保證高頻播種質(zhì)量，需對(duì)高頻種子播種過程進(jìn)行精準(zhǔn)檢測(cè)。在進(jìn)行中小粒徑種子高頻播種精準(zhǔn)快速檢測(cè)時(shí)，面臨以下兩個(gè)問題：其一，當(dāng)播種頻率過高時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)穿越播種檢測(cè)裝置感應(yīng)區(qū)內(nèi)種子數(shù)目增多，對(duì)感應(yīng)元件檢測(cè)分辨率及種子信號(hào)調(diào)理?xiàng)l路處理信號(hào)處理時(shí)間提出更高要求；其二，因播種頻率較高，兩粒或兩粒以上種子同時(shí)穿越感應(yīng)區(qū)概率增大，此時(shí)，播種檢測(cè)裝置難以準(zhǔn)確分辨，一般將兩?；騼闪Ｒ陨系姆N子檢測(cè)為一粒種子。綜上，為解決中小粒徑種子高頻播種精準(zhǔn)快速檢測(cè)，可考慮將高頻種子分流為多路低通量種子流并行檢測(cè)，對(duì)高頻種子進(jìn)行精準(zhǔn)快速檢測(cè)。

2）多類型種子檢測(cè)適應(yīng)性問題

中小粒徑種子類型眾多，其相應(yīng)物理特征也有較大差別。目前對(duì)不同粒徑種子進(jìn)行檢測(cè)時(shí)需研制對(duì)應(yīng)特制檢測(cè)裝置，造成檢測(cè)裝置種類繁雜，難以形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。

因此對(duì)于不同類型種子，研究基于相同傳感方法的檢測(cè)裝置，在進(jìn)行不同類型種子檢測(cè)時(shí)，僅需簡(jiǎn)單調(diào)整檢測(cè)電路元件參數(shù)或不做任何調(diào)整，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)不同粒徑種子的兼容檢測(cè)。研制具有廣適性的播種檢測(cè)裝置，解決不同種子檢測(cè)適應(yīng)性問題，可為播種檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)化推進(jìn)提供便利工具，同時(shí)也利于播種檢測(cè)裝置的大面積推廣與使用，為智能化播種信息采集提供技術(shù)基礎(chǔ)。

3）播種檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建問題

針對(duì)不同類型播種方式，其相應(yīng)播種指標(biāo)不盡相同，利用播種檢測(cè)裝置進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，會(huì)得到不同參數(shù)。目前國(guó)內(nèi)還沒有建立完整的播種檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)體系，制約了播種檢測(cè)技術(shù)發(fā)展。對(duì)不同播種方式構(gòu)建對(duì)應(yīng)播種檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，可更加科學(xué)對(duì)播種質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估。未來播種方式主要包括：精量播種、精密播種等。針對(duì)精量播種，評(píng)估精量播種播種性能指標(biāo)主要應(yīng)包括播量、播種均勻性；對(duì)于精密播種，評(píng)估精密播種性能指標(biāo)主要包括播種粒數(shù)、粒距等指標(biāo)，同時(shí)為實(shí)現(xiàn)智能化播種，對(duì)于每一粒種子的時(shí)間、空間信息也應(yīng)進(jìn)行采集。除對(duì)不同播種方式各自典型的播種檢測(cè)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，各播種方式共有的檢測(cè)指標(biāo)如播種頻率、漏播率、重播率、播深、作業(yè)速度等，應(yīng)作為作物播種檢測(cè)的基礎(chǔ)指標(biāo)。因此結(jié)合不同地區(qū)作物種植模式，配套區(qū)域性地方播種檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，可有效推動(dòng)播種智能化發(fā)展。

當(dāng)前播種監(jiān)測(cè)信息主要包括播種量、播種頻率、播種間距、穴粒數(shù)、播種面積、作業(yè)速度等傳統(tǒng)參數(shù)指標(biāo)，隨著精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的推進(jìn)對(duì)于播種信息的需求日益豐富，為每一粒種子標(biāo)記時(shí)間、空間信息，可對(duì)播種田塊的播種狀態(tài)分布圖進(jìn)行繪制，能夠更好評(píng)估播種質(zhì)量?jī)?yōu)劣，為后期針對(duì)性補(bǔ)種、間苗提供便利。目前對(duì)于播種信息融合的研究鮮有涉及，播種信息與時(shí)間、空間信息融合的算法研究及相應(yīng)硬件平臺(tái)搭建是一個(gè)可深度挖掘且具有實(shí)際意義的命題。

4）前沿科學(xué)技術(shù)應(yīng)用于播種檢測(cè)的問題

物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算及5G技術(shù)為工業(yè)賦能，讓工業(yè)生產(chǎn)更加智能，同樣新興科技手段也逐漸進(jìn)入農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，將新興技術(shù)手段應(yīng)用于播種檢測(cè)領(lǐng)域，由播種檢測(cè)裝置采集的播種狀態(tài)信息通過5G上傳至云端數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)不同田塊構(gòu)建不同區(qū)域播種信息數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)上傳的播種信息進(jìn)行分析并做出決策反饋到播種機(jī)具上，調(diào)整作業(yè)模式，實(shí)現(xiàn)智能化播種。

5）播種檢測(cè)信息深度挖掘與應(yīng)用問題

國(guó)內(nèi)針對(duì)不同作物研制了相應(yīng)播種信息采集裝置，多數(shù)信息采集裝置采集的播種信息均為一次性信息，僅對(duì)播種質(zhì)量信息進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，采集的信息在播種作業(yè)結(jié)束后便被丟失。因此將播種信息上傳至云服務(wù)器進(jìn)行存儲(chǔ)與決策，可真正實(shí)現(xiàn)播種過程智能化。播種檢測(cè)裝置實(shí)時(shí)發(fā)送排種頻率及定位等信息，將上傳的信息作為云服務(wù)器播種決策模型輸入?yún)?shù)，經(jīng)決策后可得出播種機(jī)作業(yè)速度，將該速度信息反饋至播種機(jī)，即刻實(shí)現(xiàn)播種機(jī)變量作業(yè)；同時(shí)，通過對(duì)同一地區(qū)相同作物播種信息進(jìn)行采集，將該作物播種信息上傳至云服務(wù)器，構(gòu)建區(qū)域性作物種植信息數(shù)據(jù)庫(kù)，結(jié)合大數(shù)據(jù)處理、深度學(xué)習(xí)技術(shù)，將天氣、田塊肥力、播種質(zhì)量信息進(jìn)行融合，可對(duì)區(qū)域作物產(chǎn)量及適收期進(jìn)行預(yù)測(cè)。

5 結(jié)　論

中小粒徑種子作物發(fā)展?jié)摿Υ?、市?chǎng)前景好，本文對(duì)中小粒徑種子播種檢測(cè)的感知方法、檢測(cè)指標(biāo)、配套技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)展開論述，主要得到以下結(jié)論。

1）實(shí)際生產(chǎn)中，針對(duì)不同作物不同作業(yè)場(chǎng)景，選擇合適感知方法研制播種檢測(cè)裝置實(shí)現(xiàn)中小粒徑種子的精準(zhǔn)檢測(cè)。

2）播種檢測(cè)指標(biāo)多維度評(píng)估了播種質(zhì)量，量化的指標(biāo)為大田農(nóng)作物管理提供一定依據(jù)，并為未來智能化農(nóng)機(jī)播種決策提供支撐。

3）以播種檢測(cè)為基礎(chǔ)的變量補(bǔ)種技術(shù)有效解決了田間漏播的發(fā)生，保證了播種質(zhì)量；播種信息傳輸技術(shù)的應(yīng)用，為播種信息化進(jìn)程的推進(jìn)奠定基礎(chǔ)。

4）未來中小粒徑播種檢測(cè)技術(shù)研究可以從以下方面開展：高速播種精準(zhǔn)檢測(cè)、多類型種子通用性檢測(cè)、播種檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建、前沿科學(xué)技術(shù)播種檢測(cè)融合、播種檢測(cè)信息深度挖掘。

[1]張寧，廖慶喜. 我國(guó)小粒徑種子播種技術(shù)與裝備的應(yīng)用與研究進(jìn)展[J]. 中國(guó)農(nóng)機(jī)化，2012(1)：93-96,103.

Zhang Ning, Liao Qingxi. Research progress of seeding technology and equipment for small seeds in China[J]. Chinese Agricultural Mechanization, 2012(1): 93-96,103. (in Chinese with English abstract)

[2]叢錦玲，余佳佳，曹秀英，等. 油菜小麥兼用型氣力式精量排種器[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2014，45(1)：46-52.

Cong Jinling, Yu Jiajia, Cao Xiuying, et al. Design of dual-purpose pneumatic precision metering device for rape and wheat[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2014, 45(1): 46-52. (in Chinese with English abstract)

[3]農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所. 2019年中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化年鑒[M]. 北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2019.

[4]王雪玲. 油菜精量排種器漏播檢測(cè)及補(bǔ)種系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[D]. 武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2016.

Wang Xueling. Design and Experiment on Loss Sowing Detection and Reseeding System of Precision Metering Device For Rapeseed[D].Wuhan:Huazhong Agricultural University, 2016. (in Chinese with English abstract)

[5]李道亮，楊昊. 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究進(jìn)展與發(fā)展趨勢(shì)分析[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2018，49(1)：1-20.

Li Daoliang, Yang Hao. State-of-the-art Review for Internet of Things in Agriculture[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2018, 49(1): 1-20. (in Chinese with English abstract)

[6]趙春江. 我國(guó)智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的目標(biāo)與任務(wù)[J]. 農(nóng)機(jī)科技推廣，2019(7)：4-6.

[7]余國(guó)雄，王衛(wèi)星，謝家興，等. 基于物聯(lián)網(wǎng)的荔枝園信息獲取與智能灌溉專家決策系統(tǒng)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2016，32(20)：144-152.

Yu Guoxiong, Wang Weixing, Xie Jiaxing, et al. Information acquisition and expert decision system in litchi orchard based on internet of things[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2016, 32(20): 144-152. (in Chinese with English abstract)

[8]趙立新，張?jiān)鲚x，王成義，等. 基于變距光電傳感器的小麥精播施肥一體機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2018，34(13)：27-34.

Zhao Lixin, Zhang Zenghui, Wang Chengyi, et al. Design of monitoring system for wheat precision seeding-fertilizing machine based on variable distance photoelectric sensor[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2018, 34(13): 27-34. (in Chinese with English abstract)

[9]李兆東，孫譽(yù)寧，楊文超，等. 光束阻斷式小粒蔬菜種子漏充與堵孔同步檢測(cè)系統(tǒng)研究[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2018，49(8)：119-126.

Li Zhaodong, Sun Yuning, Yang Wenchao, et al. Design of synchronous detection system of missing filling seeds and suction hole blocking based on beam blocking for small vegetable grains[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2018, 49(8):119-126. (in Chinese with English abstract)

[10]譙睿，楊文彩，韓文霆，等. 三七精密播種機(jī)漏播重播檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J]. 傳感技術(shù)學(xué)報(bào)，2019，32(7)：1115-1122.

Qiao Rui, Yang Wencai, Han Wenting, et al. Design and Test of missed broadcast and over sowing system for panax precision seeder[J]. Chinese Journal of Sensors and Actuators, 2019, 32(7):1115-1122. (in Chinese with English abstract)

[11]劉遠(yuǎn). 蔬菜精量播種試驗(yàn)臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D]. 南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2018.

Liu Yuan. Design of Monitoring System for Vegetable Precision Seeding Test Rig[D]. Nanjing: Nanjing Agricultural University, 2018. (in Chinese with English abstract)

[12]趙百通，張曉輝，孔慶勇，等. 國(guó)內(nèi)外精密播種機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)[J]. 農(nóng)業(yè)裝備技術(shù)，2003(4)：11-13.

Zhao Baitong, Zhang Xiaohui, Kong Qingyong, et al. The current situation and the future development of precision rice planter monitoring system at home and abroad[J] Agricultural Equipment & Technology, 2003(4):11-13. (in Chinese with English abstract)

[13]于健東. 排種器漏播自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[D]. 青島：青島農(nóng)業(yè)大學(xué)，2011.

Yu Jiandong. The Design and Experiment of Seeding Absence Automatic Detection System of Metering Device[D]. Qingdao:Qingdao Agricultural University, 2011. (in Chinese with English abstract)

[14]Drake T G. Granular flow: Physical experiments and their implications for microstructural theories[J]. Fluid Mech, 1991, 225: 121-152.

[15]Natarajan V V R , Hunt M L, Taylor E D. Local measurements of velocity fluctuations and diffusion coefficients for a granular material flow[J]. Fluid Mech, 1996, 304: 1-25.

[16]Karayel D, Wiesehoff M, Ozmerzi A, et al. Laboratory measurement of seed drill seed spacing and velocity of fall of seeds using high-speed camera system[J]. Computers and Electronics in Agriculture, 2006, 50(2): 89-96

[17]Yazgi A, Degirmencioglu A. Optimization of the seed spacing uniformity performance of a vacuum-type precision seeder using response surface methodology[J]. Biosystems Engineering[J]. 2007, 97(3): 347-356

[18]Navid H, Ebrahimian S, Gassemzadeh H R, et al. Laboratory evaluation of seed metering device using image processing method[J]. Australian Journal of Agricultural Engineering, 2011, 2: 1-4

[19]胡少興，馬成林，張愛武，等. 采用運(yùn)動(dòng)圖像處理檢測(cè)排種器充填性能[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2000，16(5)：56-59.

Hu Shaoxing, Ma Chenglin, Zhang Aiwu, et al. Application of kinetic image processing to measurement of seed distribution[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2000, 16(5): 56-59. (in Chinese with English abstract)

[20]馬旭，王劍平，胡少興，等. 用圖像處理技術(shù)檢測(cè)精密排種器性能[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2001，32(4)：34-37.

Ma Xu, Wang Jianping, Hu Shaoxing, et al. Detection of a precision seedmeter performance using image processing technology[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2001, 32(4): 34-37. (in Chinese with English abstract)

[21]廖慶喜，鄧在京，黃海東. 高速攝影在精密排種器性能檢測(cè)中的應(yīng)用[J]. 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，23(5)：570-573.

Liao Qingxi, Deng Zaijing, Huang Haidong. Application of the high speed photography checking the precision metering performances[J]. Journal of Huazhong Agricultural University, 2004, 23(5): 570-573. (in Chinese with English abstract)

[22]聶永芳，蔣海濤，王玉順，等. 基于機(jī)器視覺的條播排種器性能檢測(cè)精度的研究[J]. 安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，35(4)：623-626.

Nie Yongfang, Jiang Haitao, Wang Yushun, et al. Detecting accuracy of metering mechanism for drill based on machine vision [J]. Journal of Anhui Agricultural University, 2008, 35(4): 623-626. (in Chinese with English abstract)

[23]齊龍，馬旭，周海波. 基于機(jī)器視覺的超級(jí)稻秧盤育秧播種空穴檢測(cè)技術(shù)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2009，25(2)：121-125.

Qi Long, Ma Xu, Zhou Haibo. Seeding cavity detection in tray nursing seedlings of super rice based on computer vision technology[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2009, 25(2): 121-125. (in Chinese with English abstract)

[24]譚穗妍，馬旭，吳露露，等. 基于機(jī)器視覺和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的超級(jí)雜交稻穴播量檢測(cè)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2014，30(21)：201-208.

Tan Huiyan, Ma Xu, Wu Lulu, et al. Estimation on hole seeding quantity of super hybrid rice based on machine vision and BP neural network[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2014, 30(21): 201-208. (in Chinese with English abstract)

[25]盧彩云，李洪文，何進(jìn)，等. 間歇式自動(dòng)取樣條播排種器排種性能檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)研制[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2019，35(24)：10-19.

Lu Caiyun, Li Hongwen, He Jin, et al. Development of testbed for seeding performance test of drill metering device based on intermittent automatic sampling[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2019, 35(24): 10-19. (in Chinese with English abstract)

[26]趙鄭斌，劉昱程，劉忠軍，等. 基于機(jī)器視覺的穴盤精密播種性能檢測(cè)系統(tǒng)[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2014，45(S1)：24-28.

Zhao Zhengbin, Liu Yucheng, Liu Zhongjun, et al. Performance detection system of tray precision seeder based on machine vision[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2014, 45(S1): 24-28. (in Chinese with English abstract)

[27]Searcy S W, Roth L O. Precision metering of fluid drilled seeds[J]. Transactions of the Asae, 1982, 25(6): 58-63.

[28]Karimi H , Navid H , Besharati B , et al. A practical approach to comparative design of non-contact sensing techniques for seed flow rate detection[J]. Computers and Electronics in Agriculture, 2017(142): 165-172.

[29]MC Electronics. Sistema full semina [EB/OL]. (2018-04-11) [2019-11-08]. https: //www. mcelettronica. it/it/prodotti/ semina/semina-di-precisione/full-semina_272c28. html

[30]Wrobel V. Microcomputer-controlled seeder[J]. Computer Design, 1997, 16(6): 184-186.

[31]Lan Y, Kocher M F, Smith J A. Opto-electronic sensor systemfor laboratory measurement of planter seed spacing with small seeds[J].Journal of Agricultural Engineering Research, 1997(2): 119-127.

[32]王培琛.快速測(cè)量播種機(jī)排種間距的光電傳感器系統(tǒng)[J].農(nóng)機(jī)試驗(yàn)與推廣，1999(2)：19.

[33]何培祥，楊明金，陳忠慧. 光電控制穴盤精密播種裝置的研究[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2003，34(1)：47-49.

He Peixiang, Yang Mingjin, Chen Zhonghui. Study on photoelectric controlled precision seeder[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2003, 34(1): 47-49. (in Chinese with English abstract)

[34]錢珊珠. 氣吸式膜上精量播種裝置的排種量測(cè)試系統(tǒng)及試驗(yàn)研究[D]. 呼和浩特：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)，2001.

Qian Shanzhu. An Experimental Study of the Seeding Rate Measuring Apparatus for the Penumatic Accurate Drum and the Relevant Parameters[D].Huhhot: Inner Mongolia Agricultural University, 2001. (in Chinese with English abstract)

[35]史智興，高煥文. 玉米精播機(jī)排種監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，8(2)：18-20.

Shi Zhinxing, Gao Huanwen. A seeding monitoring & alarming device for corn precision seeder[J]. Journal of China Agricultural University, 2003, 8(2): 18-20. (in Chinese with English abstract)

[36]鄭一平，花有清，陳麗能，等. 水稻直播機(jī)播種監(jiān)測(cè)器研究[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2005，21(4)：77-80.

Zheng Yiping, Hua Youqing, Chen Lineng, et al. Seeding detectors for rice drill[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2005, 21(4): 77-80. (in Chinese with English abstract)

[37]車宇，偉利國(guó)，劉婞韜，等. 免耕播種機(jī)播種質(zhì)量紅外監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2013，33(增刊1)：11-16.

Che Yu, Wei Liguo, Liu Xingtao, et al. Design and experiment of seeding quality infrared monitoring system for no-tillage seeder[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2013, 33(Supp. 1): 11-16. (in Chinese with English abstract)

[38]邱兆美，張巍朋，趙博，等. 小粒種子電動(dòng)播種機(jī)作業(yè)質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2019，50(4)：77-83.

Qiu Zhaomei, Zhang Weipeng, Zhao Bo, et al. Design and test of operation quality monitoring system for small grain electric seeder[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2019, 50(4): 77-83. (in Chinese with English abstract)

[39]胡飛，劉遠(yuǎn)，陳彩蓉，尹文慶，等. 基于LabVIEW的蔬菜精密播種監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 傳感器與微系統(tǒng)，2019，38(10)：114-117.

Hu Fei, Liu Yuan, Chen Cairong, et al. Design of vegetable precise seedling monitoring system based on LabVIEW[J]. Transducer and Microsystem Technologies, 2019, 38(10): 114-117. (in Chinese with English abstract)

[40]張繼成，陳海濤，歐陽(yáng)斌林，等. 基于光敏傳感器的精密播種機(jī)監(jiān)測(cè)裝置[J]. 清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2013，53(2)：265-268, 273.

Zhang Jicheng, Chen Haitao, Ouyang Binlin, et al. Monitoring system for precision seeders based on a photosensitive sensor[J]. Journal of Tsinghua University (Science and Technology), 2013, 53(2): 265-268, 273. (in Chinese with English abstract)

[41]丁幼春，朱凱，王凱陽(yáng)，等. 薄面激光-硅光電池中小粒徑種子流監(jiān)測(cè)裝置研制[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2019，35(8)：12-20.

Ding Youchun, Zhu Kai, Wang Kaiyang, et al. Development of monitoring device for medium and small size seed flow based on thin surface laser- silicon photocell[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2019, 35(8): 12-20. (in Chinese with English abstract)

[42]Kumhala F, Kviz Z, Kmoch J,et al. Dynamic laboratory measurement with dielectric sensor for forage mass flow determination[J]. Research in Agricultural Engineering, 2007(4): 149-154.

[43]Kumhala F, Prosek V, Blahovec J. Capacitive throughput sensor for sugar beets and potatoes[J]. Biosystems Engineering, 2009, 102(1): 36-43.

[44]Taghinezhad J, Alimardani R, Jafari A. Design a capacitive sensor for rapid monitoring of seed rate of sugarcane planter[J]. Agricultural Engineering International: The CIGR Journal, 2013, 15(4): 23-29.

[45]周利明，張小超. 基于電容測(cè)量的精密播種機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究[J]. 農(nóng)機(jī)化研究，2009，31(11)：37-39.

Zhou Liming, Zhang Xiaochao. Monitor system of precision seeder based on capacitive sensor[J]. Journal of Agricultural Mechanization Research, 2009, 31(11): 37-39. (in Chinese with English abstract)

[46]周利明，王書茂，張小超，等. 基于電容信號(hào)的玉米播種機(jī)排種性能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2012，28(13)：16-21.

Zhou Liming, Wang Shumao, Zhang Xiaochao, et al. Seed monitoring system for corn planter based on capacitance signal [J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2012, 28(13): 16-21. (in Chinese with English abstract)

[47]陳建國(guó)，李彥明，覃程錦，等. 小麥播種量電容法檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2018，34(18)：51-58.

Chen Jianguo, Li Yanming, Qin Chengjin, et al. Design and test of capacitive detection system for wheat seeding quantity[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2018, 34(18): 51-58. (in Chinese with English abstract)

[48]田雷，衣淑娟，堯李慧，等. 基于電容信號(hào)的排種監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究[J]. 農(nóng)機(jī)化研究，2018，40(1)：189-194.

Tian Lei, Yi Shujuan, Rao Lihui, et al. Kind of monitoring system based on capacitance signal research[J]. Journal of Agricultural Mechanization Research, 2018, 40(1): 189-194. (in Chinese with English abstract)

[49]張曌. 壓電沖擊式水稻穴直播精準(zhǔn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[D]. 哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2019.

Zhang Zhao. Design and Experiment of Piezoelectric Impact Accurate Real-time Monitoring System for Rice Hill-direct-seeding[D].Haerbin: Dongbei Agricultural University, 2019. (in Chinese with English abstract)

[50]王樹才，許綺川，彭傳友，等. 單粒排種器單片機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)性能研究[J]. 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1998，17(1)：100-104.

Wang Shucai, Xu Qichuan, Peng Chuanyou, et al. Studies on the measurement of chip microprocessors systems of single seed drill[J]. Journal of Huazhong Agricultural University, 1998, 17(1): 100-104. (in Chinese with English abstract)

[51]張霖，趙祚喜，可欣榮，等. 壓電式種子計(jì)數(shù)系統(tǒng)[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2011，42(8)：41-45.

Zhang Lin, Zhao Zuoxi, Ke Xinrong, et al. Seed-counting system design using piezoelectric sensor[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2011, 42(8): 41-45. (in Chinese with English abstract)

[52]吳明亮，楊洋，官春云，等. 基于壓力傳感器的油菜排種量控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J]. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2014，40(5)：536-540.

Wu Mingliang, Yang Yang, Guan Chunyun, et al. Design and test of a control system for rapeseed metering device based on pressure sensor for seed quantity control[J]. Journal of Hunan Agricultural University(Natural Sciences), 2014, 40(5): 536-540. (in Chinese with English abstract)

[53]黃東巖，朱龍圖，賈洪雷，等. 基于GPS和GPRS的遠(yuǎn)程玉米排種質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2016，32(6)：162-168.

Huang Dongyan, Zhu Longtu, Jia Honglei, et al. Remote monitoring system for corn seeding quality based on GPS and GPRS [J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2016, 32(6): 162-168. (in Chinese with English abstract)

[54]趙博，樊學(xué)謙，周利明，等. 氣流輸送播種機(jī)壓電式流量傳感器設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2020，51(8)：55-61.

Zhao Bo, Fan Xueqian, Zhou Liming, et al. Design and test of piezoelectric flow sensor for pneumatic seeder[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2020, 51(8): 55-61. (in Chinese with English abstract)

[55]段婷. 苜蓿播種機(jī)漏播報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究[D]. 蘭州：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)，2018.

Duan Ting. Design and study of Alfalfa Seeder Miss-seeding Alarm System[D]. Lanzhou: Gansu Agricultural University, 2018. (in Chinese with English abstract)

[56]丁幼春，楊軍強(qiáng)，朱凱，等．油菜精量排種器種子流傳感裝置設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J]．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2017，33(9)：29－36.

Ding Youchun, Yang Junqiang, Zhu Kai, et al. Design and experiment on seed flow sensing device for rapeseed precision metering device[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(9): 29－36.(in Chinese with English abstract)

[57]黃操軍，陶冶，許秀英. 基于 SDI-12 的播種機(jī)種肥監(jiān)測(cè)傳感器研究[J].黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，24(02)：80-83.

Huang Caojun, Tao Ye, Xu Xiuying. Research on monitoring sensor of planter seeding and fertilizing situation based on SDI-12 protocol [J]. Journal of Heilongjiang Bayi Agricultural University,2012，24(02)：80-83. (in Chinese with English abstract)

[58]王祺，栗震霄，馮全.免耕播種機(jī)播種的工況監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2005(02)：229-232.

Wang Qi, Li Zhenxiao, Feng Quan. Design on the monitor system for no-tillage drill[J]. Journal of Gansu Agricultural University,2005(02):229-232.(in Chinese with English abstract)

[59]趙斌，匡麗紅，張偉.氣吸式精播機(jī)種、肥作業(yè)智能計(jì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2010,26(2):147-153.

Zhao Bin, Kuang Lihong, Zhang Wei. Seed and fertilizer intelligent gauging and monitoring system of suction precision seeder[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2010, 26(2): 147－153.(in Chinese with English abstract)

[60]趙娜，刁懷龍，刁培松，等.基于單片機(jī)的小麥播種機(jī)播種面積的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J].吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2016,38(6):766-770.

Zhao Na,Diao Huailong,Diao Peisong, et al. Single-chip computer-based monitoring system of wheat seeder working area[J]. Journal of Jilin Agricultural University, 2016,38(6):766-770. (in Chinese with English abstract)

[61]丁幼春，王凱陽(yáng)，杜超群，等. 高通量小粒徑種子流檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2020，36(13)：20-28.

Ding Youchun, Wang Kaiyang, Du Chaoqun, Liu, et al. Design and experiment of high-flux small-size seed flow detection device[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2020, 36(13): 20-28. (in Chinese with English abstract)

[62]Rogers JA. Preliminary assessment of a “supersonic” seed sowing device[J]. Journal of Agricultural Engineering Research, 1977, 22(1): 97-100.

[63]梁琨，羅漢亞，沈明霞，等. 水稻播種質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)的研究進(jìn)展及展望[J]. 浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2010，22(2)：253-257.

Liang Kun, Luo Hanya, Shen Mingxia, et al. Review and prospect for the detection technique of paddy seeding quality[J]. Acta Agriculturae Zhejiangensis, 2010, 22(2): 253-257. (in Chinese with English abstract)

[64]張波屏. 現(xiàn)代種植機(jī)械工程[M]. 北京：機(jī)械工程出版社，1997，32-34.

[65]吳澤全，劉俊杰，楊旭. JPS-16播種機(jī)試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)[J]. 農(nóng)機(jī)化研究，2011，33(10)：59-62.

Wu Zequan, Liu Junjie, Yang Xu. The design of JPS-16 seeder test-bed[J]. Journal of Agricultural Mechanization Research, 2011, 33(10): 59-62. (in Chinese with English abstract)

[66]趙必權(quán)，丁幼春，蔡曉斌，等.基于低空無人機(jī)遙感技術(shù)的油菜機(jī)械直播苗期株數(shù)識(shí)別[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2017，33(19)：115-123.

Zhao Biquan, Ding Youchun, Cai Xiaobin, et al. Seedlings number identification of rape planter based on low altitude unmanned aerial vehicles remote sensing technology [J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017,33(19):115-123. (in Chinese with English abstract)

[67]陳美舟，刁培松，張銀平，等. 大豆窄行密植播種機(jī)單盤雙行氣吸式排種器設(shè)計(jì)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2018，34(21)：8-16.

Chen Meizhou, Diao Peisong, Zhang Yinping, et al. Design of pneumatic seed-metering device with single seed-metering plate for double-row in soybean narrow-row-dense-planting seeder[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2018, 34(21): 8-16. (in Chinese with English abstract)

[68]丁幼春，王雪玲，廖慶喜，等. 基于時(shí)變窗口的油菜精量排種器漏播實(shí)時(shí)檢測(cè)方法[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2014，30(24)：11-21.

Ding Youchun, Wang Xueling, Liao Qingxi, et al. Method of real-time loss sowing detection for rapeseed precision metering device based on time changed window [J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2014, 30(24): 11-21. (in Chinese with English abstract)

[69]丁幼春，王雪玲，廖慶喜，等. 油菜籽漏播螺管式補(bǔ)種器設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2015，31(22)：16-24.

Ding Youchun, Wang Xueling, Liao Qingxi, et al. Design and experiment on spiral-tube reseeding device for loss sowing of rapeseed [J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2015, 31(22): 16-24. (in Chinese with English abstract)

[70]丁幼春，楊軍強(qiáng)，張莉莉，等. 油菜精量排種器變量補(bǔ)種系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2018，34(16)：27-36.

Ding Youchun, Yang Junqiang, Zhang Lili, et al. Design and experiment on variable reseeding system for rapeseed precision metering device[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2018, 34(16): 27-36. (in Chinese with English abstract)

[71]陳剛，孫宜田，孫永佳，等. 玉米免耕精密播種機(jī)漏播補(bǔ)償系統(tǒng)的研究[J]. 農(nóng)機(jī)化研究，2019，41(7)：95-99.

Chen Gang, Sun Yitian, Sun Yongjia, et al. Study on the miss seeding compensation system of maize no-tillage precision seeder[J]. Journal of Agricultural Mechanization Research, 2019, 41(7): 95-99. (in Chinese with English abstract)

[72]吳南，林靜，李寶筏，等. 免耕播種機(jī)漏播補(bǔ)償系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2017，48(7)：69-77，120.

Wu Nan, Lin Jin, Li Baofa, et al. Design and test on no-tillage planter reseedingsystem for miss-seeding[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2017, 48(7): 69-77, 120. (in Chinese with English abstract)

[73]丁友強(qiáng)，劉彥偉，楊麗，等. 基于Android和CAN總線的玉米播種機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)研究[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2019，50(12)：33-41，62.

Ding Youqiang, Liu Yanwei, Yang Li, et al. Monitoring System of Maize Precision Planter Based on Android and CAN Bus[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2019, 50(12): 33-41, 62. (in Chinese with English abstract)

[74]盧彩云，付衛(wèi)強(qiáng)，趙春江，等. 小麥播種實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2017，33(2)：32-40.

Lu Caiyun, Fu Weiqiang, Zhao Chunjiang, et al. Design and experiment on real-time monitoring system of wheat seeding[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(2): 32-40. (in Chinese with English abstract)

[75]金鑫，李倩文，苑嚴(yán)偉，等. 2BFJ-24型小麥精量播種變量施肥機(jī)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2018，49(5)：84-92.

Jin Xin, Li Qianwen, Yuan Yanwei, et al. Design and test of 2BFJ-24 type variable fertilizer and wheat precision seed sowing machine[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2018, 49(5): 84-92. (in Chinese with English abstract)

[76]楊碩，王秀，高原源，等. 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)玉米氣吸排種器總線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2019，50(2)：57-67.

Yang Shuo, Wang Xiu, Gao Yuanyuan, et al. Design and experiment of motor driving bus control system for corn vacuum seed meter[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2019, 50(2): 57-67. (in Chinese with English abstract)

[77]林二東. 大豆播種監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)研究[D]. 大慶：黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)，2015.

Lin Erdong. Research on Data Transmission Technology of Soybean Seeding Monitoring System[D]. Daqing:Heilongjiang Bayi Agricultural University, 2015. (in Chinese with English abstract)

[78] 周利明，苑嚴(yán)偉，董鑫. 基于RS485總線的條播機(jī)種肥監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J]. 農(nóng)機(jī)化研究，2014，36(6)：189-192.

Zhou Liming, Yuan Yanwei, Dong Xin. The monitoring system of the drill based on RS485 bus[J]. Journal of Agricultural Mechanization Research, 2014, 36(6): 189-192. (in Chinese with English abstract)

[79]苑嚴(yán)偉，張小超，吳才聰，等. 玉米免耕播種施肥機(jī)精準(zhǔn)作業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2011，27(8)：222-226.

Yuan Yanwei, Zhang Xiaochao, Wu Caicong, et al. Precision control system of no-tillage corn planter [J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2011, 27(8): 222-226. (in Chinese with English abstract)

[80]丁幼春，王雪玲，廖慶喜，等. 基于時(shí)間間隔的多路精量排種器性能檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2016，32(7)：11-18.

Ding Youchun, Wang Xueling, Liao Qingxi, et al. Design and experiment of performance testing system of multi-channel seed-metering device based on time intervals [J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2016, 32(7): 11-18. (in Chinese with English abstract)

[81]譙睿，楊文彩，韓文霆，等. 三七精密播種機(jī)漏播重播檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J]. 傳感技術(shù)學(xué)報(bào)，2019，32(7)：1115-1122.

Qiao Rui, Yang Wencai, Han Wenting, et al. Design and test of missed broadcast and over sowing system for panax precision seeder[J]. Chinese Journal of Sensors and Actuators, 2019, 32(7): 1115-1122. (in Chinese with English abstract)

[82]李進(jìn)鵬. 精密播種機(jī)工況監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研究[D].淄博：山東理工大學(xué)，2010.

Li Jinpeng. Study and Design on Monitoring System for Condition of Precision drill[D].Zibo:Shandong University of Technology, 2010. (in Chinese with English abstract)

[83]王金武，張曌，王菲，等. 基于壓電沖擊法的水稻穴直播監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2019，50(6)：74-84，99.

Wang Jinwu, Zhang Zhao, Wang Fei, et al. Design and experiment of monitoring system for rice hill-direct-seeding based on piezoelectric impact method[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2019, 50(6): 78-84, 99. (in Chinese with English abstract)

[84]張勤仕. 油菜播種質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[D].合肥：安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)，2016.

Zhang Qinshi. Design and Experiment on Sowing Quality Monitoring System for Rape[D]. Hefei:Anhui Agricultural University, 2016. (in Chinese with English abstract)

[85]崔紅光，王鐵軍，張本華，等. 一種基于ZigBee技術(shù)的水稻直播機(jī)播種監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J]. 沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2017，48(1)：101-107.

Cui Hongguang, Wang Tiejun, Zhang Benhua, et al. Design and experiment of a monitoring system for rice direct seeding based on ZigBee technology[J]. Journal of Shenyang Agricultural University, 2017, 48(1): 101-107. (in Chinese with English abstract)

[86]趙繼成，郭業(yè)民，曾峰，等. 基于ZigBee技術(shù)的播種機(jī)無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 農(nóng)機(jī)化研究，2013，35(12)：189-192，215.

Zhao Jicheng, Guo Yemin, Zeng Feng, et al. Design and experiment of a monitoring system for rice direct seeding based on ZigBee technology [J]. Journal of Agricultural Mechanization Research, 2013, 35(12): 189-192, 215. (in Chinese with English abstract)

[87]宮鶴. 基于ZigBee的播種機(jī)漏播補(bǔ)種系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D]. 長(zhǎng)春：吉林大學(xué)，2010.

Gong He. Design of Seeder Loss Seeding Monitoring and Precisely Reseeding Syetem Bsed-on ZigBee[D]. Changchun:Jilin University, 2010. (in Chinese with English abstract)

[88]劉志欣，李詢，何瑞銀. 基于Zigbee的播種質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]. 浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2014，26(6)：1647-1652.

Liu Zhixin, Li Xun, He Ruiyin. Design of wireless monitoring and control system for precision seeder based on Zigbee[J]. Acta Agriculturae Zhejiangensis, 2014, 26(6): 1647-1652. (in Chinese with English abstract)

[89]李丹，耿端陽(yáng)，馬柄騰，等. 玉米精密播種機(jī)性能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究[J]. 農(nóng)機(jī)化研究，2013，35(11)：71-74.

Li Dan, Geng Duanyang, Ma Bingteng. et al. Study on performance monitoring system of corn precision seeder[J]. Journal of Agricultural Mechanization Research, 2013, 35(11): 71-74. (in Chinese with English abstract)

[90]王潤(rùn)濤，張曉康，王崧達(dá)，等. 氣吸式播種機(jī)種肥無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究：基于NRF24L01[J]. 農(nóng)機(jī)化研究，2015，37(6)：101-104.

Wang Runtao, Zhang Xiaokang, Wang Songda et al. Research on vacuum precision planter seeding and fertilizing wireless monitoring system based on NRF24L01[J]. Journal of Agricultural Mechanization Research, 2015, 37(6): 101-104. (in Chinese with English abstract)

[91]丁幼春，張莉莉，楊軍強(qiáng)，等. 油菜精量直播機(jī)播種監(jiān)測(cè)系統(tǒng)傳感裝置改進(jìn)及通信設(shè)計(jì)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2018，34(14)：19-26.

Ding Youchun, Zhang Lili, Yang Junqiang, et al. Sensing device improvement and communication design on sowing monitoring system of precision planter for rapeseed[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2018, 34(14): 19-26. (in Chinese with English abstract)

[92]尹彥鑫. 少免耕播種機(jī)信息流遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)方法研究[D].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)，2014.

Yin Yanxin. Monitor Method Research for Information Flow of No-tillage Seeder[D].Beijing: China Agricultural University, 2014. (in Chinese with English abstract)

Research progress of seeding detection technology for medium and small-size seeds

Ding Youchun, Wang Kaiyang,, Liu Xiaodong, Liu Weipeng,Chen Liyuan,Liu Wenbo, Du Chaoqun

(1.,,430070,; 2.-,,430070,)

Small to medium-sized seeds are characterized by non-food crops with an average diameter of less than 7 mm, mainly including rape, wheat，alfalfa, panax ginseng, and cereals. Since crop cultivation is gradually changing from the original grain to the diversified economic type under the adjustment of agricultural industry in China, the small to medium-sized seed crop is generally expected to serve as a sunrise industry with more promising markets. However, it is difficult to monitor the sowing status because the seeder seeds thought tube is enclosed status, when small and medium-sized seeds are sown in the field. In addition, in the detection of small to medium-sized seed crops, the seeds sow frequency is higher compared with large seed crops (rape row frequency is about 20-40 Hz, wheat row frequency is about 100-300 Hz), and it is difficult to accurately distinguish single seeds because of the high row frequency and poor seed sequencing, and there are also difficulties in detecting small to medium-sized seeds because of the small seed size and the weak seed signal generated when the seeds cross the sensing area. The above reasons make it difficult to accurately detect small and medium sized seeds. Correspondingly, the quality of seeding depends seriously on the seed rower, where missing seeds can inevitably result in sparse seedlings and broken strips in the complex field environment. Once a missed sowing cannot be found in time, a large area to be missed can inevitably occur, especially for the wide high-speed seeder with a high operation speed and sowing width. Manual replenishment of seedlings at a later stage is also time-consuming and labor-intensive. Therefore, it is necessary to real-time monitor the sowing process of small and medium-sized seeds for the high quality of crop sowing. Alternatively, the state-of-art technology of seeding detection is widely expected to realize variable seeding in intelligent agriculture. In this study, a systematic review was performed on the progress of detection technology and corresponding equipment for small and medium-sized seeds in the international market. Five sensing methods were selected to clarify the benefits and limitations, including mechanical electromechanical alarm, machine vision, photoelectric, capacitive, and piezoelectric sensing detection. Meanwhile, seven evaluation indicators were selected to determine the sowing detection, including sower failure monitoring, sowing volume, sowing frequency, rowing spacing, planting spacing, missing sowing, reseeding. The specific indexes of sowing detection were proposed for different sowing modes in combination with precision agricultural requirements. Furthermore, a full overview was made on the leakage compensation and information transmission of sowing detection to avoid the sowing leakage. In addition, a systematic summary was given on the sowing detection related technologies, and the possible development requirements for small and medium-sized seed sowing detection in the context of precision agriculture. Future detecting trend was foreseen when sowing small and medium-sized seeds. Consequently, three aspects were elaborated, including the current detection, detection indexes, and sowing detection for small and medium-sized seeds. Technical difficulties were given using detection devices for small and medium-sized seed flow during this stage. The finding can provide a key technical support to sowing detection of small and medium-sized seeds.

agricultural machinery; detection; precision seeding; sensing principle; small to medium-sized seeds

丁幼春，王凱陽(yáng)，劉曉東，等. 中小粒徑種子播種檢測(cè)技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2021，37(8)：30-41.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.08.004 http://www.tcsae.org

Ding Youchun, Wang Kaiyang, Liu Xiaodong, et al. Research progress of seeding detection technology for medium and small- size seeds[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2021, 37(8): 30-41. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.08.004 http://www.tcsae.org

2020-12-17

2021-03-31

國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2016YFD0200600、2016YFD0200606）湖北省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2020BAB097）

丁幼春，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)橛筒藱C(jī)械化生產(chǎn)智能化技術(shù)與裝備。Email：kingbug163@163.com

10.11975/j.issn.1002-6819.2021.08.004

S223.2+5

A

1002-6819(2021)-08-0030-12