的持续、合理利用的重要手段,因此 21世纪我国的农业播种机械的发展方向是: 。
播种联合作业是指在播种的同时, 1、发展有利于耕地资源保护的联合播种机械;完成耕整地、施肥、喷洒液等作业,其优点是一次可以完成多项作业,作业效率高,保证及时播种,提高产量,可以充分利用配套动力,节省能源,降低作业成本,与传统播种方法相比,联合播种的劳动消耗的作业费用约降低 30。
2、发展有利于节水和水资源有效利用的播种机械;随着全球淡水资源的匮乏,特别是我国属于严重缺水国家, 从 发展节水农业具有深远的意义和广阔的前景。
1996 年开始,农业部累计投资 1 亿多元,建设了一批旱作节水农业示范基地和行走式节水灌溉示范区,通过农艺、农机、生物、工程等综合措施的应用,完成了一批以坡改梯生土熟化农田工程、集雨节水补灌等为重点的高标准基础设施建设,有效改善了旱区农业基本条 农业部还在全国各地累计推广了水稻“浅湿晒”灌溉、件。
“行走式节水”、 “坐水种”、施用抗旱保水剂、地膜与生物覆盖等节水农业技术措施 3.4 亿亩左右,发展田间及大棚集雨节水和喷、微、渗灌等技术措施 1000 万亩。
21 世纪我国农业发展将面临严峻的水资源供求矛盾的挑战。
大力发展节水农业,实现我国农业可持续发展,已引起中央和各有关方面的高度重视。
目前农业部已组织编制了《全国节水农业发展规划(2001-2015 》和《西部地区节水农业规划(2001-2005 年),对我国节水农业的下一步发展展示年) 》了蓝图2。
3、发展能有效提高生产效率、降低能耗的播种机械;传统的播种装置和土壤直接接触,用播种机的开沟器现在土地表面开道沟,然后通过输种管利用种子自身的重力滑 开发研制新型的节能降耗的播种机械将成为必然。
落到土壤中的这接触式播种耗能费时, 4、发展自动化、智能化更高的播种机械。
目前国外正在发展一些新的播种技术,如日本提出适合蔬菜的静电播种,英国提出适合于蔬菜的液体播种、适合于牧草的超音速播种,还有目前广泛应用的种子带播种等。
例如液压等新技术在国外播种机的应用也日益广泛。
美国塞科尔 5000 型气压式播种机用液压马达驱动风机;东德 A—697 型精密播种机装有供驱动排种锥体的液压马达,当地轮滑动时,液压马达启动,以保证排种锥体的转速与机器前进速度相协调,同时也用以操作开沟器的升降,在大宽幅的播种机上还用液压折叠机架,以便安全运输 近年来,随着立体农业、节水农业、精细农业口号的提出,我国的农业机械装备的类型、功能也在不断变化,应用领域压在逐年扩大。
电子技术和计算机技术的发展以及先进的制造技术、新材料的涌现,推动农业机械特别是播种机械向智能化和自动化的方向发展,使得原来传统机械本来无法作业的项目也逐渐实现了机械化。
农业机械化技术、自动化技术和智能化技术的相互补充、相互促进,与生物技术一起推动了播种机械化发展史的迅速前行。
1.3 机电一体化与农业机械 采用机电一体化技术的农业机械,极大的改进了农业机械的质量和性能,使得农业机械更具智能化。
目前,国外越来越多的播种机采用机电一体化技术,提高了播种机的工作可靠性、简化操作、减轻劳动强度、减少辅助时间、提高劳动生产率。
1966 年,Dickey-John 公司就在播种机上采用了光电传感器用于监视单行播种。
80年代,又采用了基于雷达的测速仪用来测量行走速度、播种精度和谷物漏播的监视装置,利用微处理器控制肥料分配与喷灌,以及一个液晶显示器用于显示发动机速度、拖拉机滑移率、行走速度和每小时的工作面积3。
美国 80 年代中期研制出一种播种机监视系统—Pioneer Ⅰ,该监视系统可以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。
排种传感器和速度传感器传递数据,显示某行工作正常;同时 LCD 显示播种面积、速度、每行播种量和粒距。
并能实现故障报警4。
1982 年,日本研制出一套排种系统,该系统由一圆盘式排种器和一个周期性驱动电路组成,周期时间同种子和种道分离时间相一致,种子在种道上的运输由电磁设备控制,这样种子被连续排至种沟5。
日本 90 年代初又研制了一套电磁操作的排种装置,用于电子控制的气力精播机。
该系统由一个高性能的电磁阀、一个数据采集与控制器和一个排种器组成。
该控制系统主要用于控制电磁阀的动作,排种性能可以根据种子下落间隔进行调整。
试验室测试结果表明,该系统能保证较好的排种精度,调整排种参数更加容易,而且全面提高了播种机的使用效率6。
日本近年来在研究蔬菜播种机施肥和排种的排量自动控制系统,该系统首先获取地轮地转速信号,并根据这个信号控制排肥和排种轴地转速来控制排量。
这样排种和排肥不受拖拉机速度地影响7。
1995 年,波兰科学家开发了一套 UKS-1 型排种器地电子控制系统。
该控制系统与s078 polonez 播种机配套使用,也可以用于具有相同结构的其他播种机。
该系统可根据工作幅宽、地轮半径及不同机型进行编程。
使用该系统可以提高工作效率,改进操作条件8。
国内精密播种机监控系统的研究起步较晚,主要是引进国外的产品。
1996 年山东农业大学研制了精密播种机工况自动监视及播种量数显系统;中国农业大学近几年也将虚拟仪器用于农机控制检测对农机的各项性能进行控制检测。
1.3.1 机电一体化技术与播种机械的结合 准确而精密的播种不但可以节省种子,节省田间移苗、补苗所需要的劳动力,而且有利于作物生长,便于田间管理。
在国外,不但玉米、甜菜、大豆等作物大量采用精密播种,而且部分传统的谷物条播也采用精密播种,据介绍准确而精密的播种可以比传统的播种方式增产 10-30%。
精密播种是一种先进的播种技术,需要有更先进的排种、送种的机械装置,更需要有精确度较高的控制系统。
气吸式播种机对种子要求不严格,容易达到精密点播,作业速度也比机械式高,因此在玉米、大豆、棉花等作物的精密播种 ,在农业新技术领域,随着旱作农业、精准农业、节机上采用的越来越普遍。
近几年来,水农业口号的提出,对播种机械提出了更高的要求。
例如,它需要播种机械根据土壤肥力等条件的变化来决定不同的播种密度和不同的播种深度;甚至更根据作物生长的需水量来来严格控制播种时水的用量。
这种更具质量化、智能化的播种要求都要求有精确、智能的控制系统,和机械控制系统相比较,电气控制系统更能满足未来播种机械的需求,所以要进一步提高精密播种质量,采用机电一体化技术是开发质量化、智能化农业机械的必由之路。
所谓机电一体化技术是由微电子技术、计算机技术、信息技术与机械技术结合而成的综合技术,一般由以下几部分组成:机械本体部分、动力部分、传感部分、驱动部分、执行部分、控制及信息处理部分。
近年来,由于计算机技术的迅速发展,电气控制元件的不断完善,大量的电气元件被广泛应用于农业机械,并且都达到了理想的预期目标。
早在 80 年代初,西方国家就开始将电子技术应用于农业机械的转速测量,联合收割机的损失监视、速度控制,喷灌流速的测量等,并不断致力于降低产品造价、改进工作.
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