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《吉林大学》 2010年
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基于ZigBee的播种机漏播补种系统的设计

宫鹤  
【摘要】: 随着无线通信技术的发展,我们的生活越来越离不开无线技术。无线通信技术给我们的生活带来了很多方便。ZigBee就是一个新兴的无线通信技术,其最大的优势是功耗低。本论文就是基于ZigBee的播种机漏播补种系统的设计,将无线通信技术用到农业领域。 目前我国选用机械式精密播种机较多,它们都不同程度上存在漏播问题。国内对精密排种器检测研究比较多,对漏播进行自动补播的研究并不多。北京农业大学金衡模等对气吸式精密播种机的漏播补偿问题进行了研究,山东农业大学张晓辉与赵百通研究的播种机自动补播式监控系统,可以解决“断条”漏播现象,青岛农业大学龚丽农等研制的具有自动补种功能的机械式精密排种系统。我们采用单片机技术研制出的一种播种监测及补播装置,可以解决播种监测及漏播补播滞后的问题,确保补种及时准确。针对玉米精密播种机存在不同程度的漏排问题,研制了带有播种监测及自动补播系统。 本文所研制的漏播监测及补种系统是在普通机械播种机结构上改制而成的,结构简单,成本低廉,通用性强,在紧贴主排种器后加装一个由步进电机带动的副排种器,将一个传感器安装在与排种器同步的圆盘边缘两侧的固定框架上,另一个传感器安装在主排种器的输种管上,操作键盘和语音报警部分安装于驾驶室内。首先是启动检测,启动圆盘是一个与主排种器同轴同步转动的圆盘,其周边开有与排种槽相对应的孔槽。当播种时,主排种器转动的同时启动圆盘同步转动,圆盘边缘的孔槽遮挡固定在框架上的光电传感器,传感器就会输出脉冲信号;种子落下使安装在输种管上的传感器档光,该传感器有脉冲信号输出,在启动传感器检测到两个脉冲信号间隔内,安装在输种管上的传感器就会检测到种子下落信号,若未检测到种子下落的信号,视为漏播。同时根据启动传感器的脉冲还可以计算出播种机行进速度。根据已有文献的方法,都是直接利用安装在主排种器口的漏播传感器采集到的脉冲,判断此脉冲是否均匀,若不均匀则认为有漏播,此时要求拖拉机绝对匀速,并对脉冲均匀度的误差较大。 正常工作时,由播种机行走轮带动主排种器播种,副排种器不工作。当系统通过两个传感器采集的脉冲信号判断出漏播,由单片机发出指令,驱动步进电机带动副排种器及时进行补种。根据以往的方法[1~6],补种方案都是在当时漏播的排种管内,快速补种,对步进电机的速度要求极高,且所补种子也很难补到起始漏播的位置。而本系统由于提前判断是否漏播,副排种器滞后约一个株距,播种机前进一个株距时间系统刚好完成补种操作,故可以及时准确补种。 该系统以单片机为核心,当光电传感器监测到主排种器由于排种器故障或种子箱排空而造成的漏播时,在声光报警的同时,系统自动启动步进电机,带动副排种器排种补播,当连续漏播种数量超过预定值,即出现“断条”时,并通过ZigBee以无线方式通知驾驶员,系统提醒驾驶员停车检修。 实验表明,补种成功率为99%以上,所补排种子与其他种子之间粒距合格指数达95%以上,实现了准确有效补种功能。具有自动监测及补播功能的玉米精密播种系统,弥补了漏播带来的损失,提高了播种效率及播种质量。系统设计简单,成本低廉,体积小,便于安装。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:S223.2

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