精密播種機監控系統的設計和研究

姜艷玲

這些年，伴隨電子工業的不斷發展，監控系統也逐漸完善與成熟。農業生產作業當中最基本的步驟就是播種，它也在根源上保證著豐產與豐收。精密播種機已經被普遍使用在現代農業播種工作當中，我們國家大多利用的是機械式播種機，整個工作當中會有由于漏播或重播而導致農作物減產問題，這主要是由于整個播種過程中是完全封閉的。所以針對精密播種機的監測系統進行更加科學的設計和研究能夠有效的提升播種的質量，這在智能農業方面也是有著重要意義的。

1. 國內外田間播種監控系統的研究成果

1.1國外監控系統研究成果

在播種監控系統上，國外的研究時間是更早的，很多發達國家也不斷加強了農業裝備電子信息應用技術在播種監控方面的設計與研究。上一世紀七十年代他們就已經著手并加大力度、加快研究進度，他們研發的幾類監測系統可以在播種機出現故障問題時進行報警，其原理是利用對不同類別的排種器工作狀態進行監控。伴隨高科技的不斷進步，很多新型技術也被運用到了播種機監控系統當中，例如GPS定位系統。并且很多更加先進的監控系統能夠針對播種的各項具體參數進行運算并顯示出來。

1.2國內監控系統研究成果

我們引進并吸收了國外的多種精密播種機，并且對精密播種機的監控方面的研究投入也有了不小的增加，這使得我國在這方面的研發工作也有了不小的進展，我們國家已經研制成功了能夠對故障進行聲音與光報警并且每一行的播種速度與數量等參數都能夠進行顯示的裝置，原理是傳感器的信號轉換電路。并且也隨著單片機、傳感器以及虛擬機等技術的進步，我國正在精密播種機監測系統的智能化與自動化方面也有了不小的進展。河北農大的劉教授通過研究已經實現了利用單片機針對重播與漏播分別進行相應形式的聲光報警進而對精密播種機在排種工作能力進行監測，同時能夠對重播與漏播的占比進行實時的計算，再利用顯示器將其顯示出來。吉工大的馬先生也利用計算機圖形處理的技術給出了一套精密排種機的性能監測系統。這一套系統利用圖像的增強、平滑等一些方式，針對種子的動態圖像進行一個精密的分析，這樣能夠很好的提升圖像質量以及圖像的作用，而且為了更好的對重播與漏播等參數進行檢測，他也給出了按照種子的面積以及間距對排種器性能進行檢測的提取方法，這一方法對我們國家精密排種機在工作性能方面的要求有了良好的滿足。

2. 監控系統的工作原理

2.1早期人工測量方法

我們國家在上個世紀六十年代時的播種機試驗臺有關設備是非常少的，有些甚至是使用黃油當作粘膠劑對下落的種子進行固定，并且這是一種仿制的新帆布袋式排種機試驗臺。吸嘴這一裝置是安裝在帆布袋的轉角處，這樣能夠更加方便的對種子進行吸取，這個設計方案的目的是為了有效的減少粘膠劑的使用并對整個清種工作進行進一步的簡化。類似這種在粘膠帶上利用人工測量播種實際性能的方式檢測起來非常直觀，能夠在某種程度上對種子優點進行反饋，但是因為這種方式當中種子被污染是較為嚴重的，這樣就不能夠進行回收并重復利用，并且工作條件與工作環境都比較差，所以在進行測量與取樣的時候是非常不方便的。伴隨著一些新型技術的出現，這種人工進行測量的方式已經被時代所淘汰。

2.2傳感器檢測方式

現在的播種檢測工作當中，光電傳感器的使用已經非常普遍了，一般是在播種機的排種口處安裝一個光電傳感器，這樣當播種機排出一粒種子之后過得傳感器就會相應的給出一個信號，經過適當的放大處理后該信號會被傳送至單片機，單片機能夠利用這一信號知道播種機是否排出了種子。檢測到這個信號之后，為了對每一粒的播種質量進行保證，單片機就會停止振動，如果單片機沒能夠檢測到種子排出的話就會保持持續的振動，直到有一粒種子被排出。像離心式與電磁振動式都是以這一原理為基礎而建立的。傳感器檢測方式最適合對漏播進行監控，但這一方法的主要缺點就是在重播檢測這個方面的準確率是極低的。

2.3利用計算機處理圖像技術

計算機圖像處理的原理是運用攝像探頭在固定的時間間隔當中采集固定數量的圖像，再將這些圖像傳到計算機之中，計算機會對這些圖像進行識別，從而去對漏播的情況進行判斷。一旦出現了漏播現象時，計算機就會報警同時給出相應的處理信號對該狀況進行處理。我們國家現在已經能夠將圖像處理技術和機器人進行一個有效的結合，攝像機將拍攝的圖像分割后再將種子特征進行提取，通過計算機技術對種子的運動進行處理。這個方法的原理是針對圖像進行濾波、增強、瑞華以及分割，進而把種子圖案的邊緣識別出來，并按照面積以及種子間距進行監測。這一方法有著非常不錯的效果，但整個系統結構的復雜程度也是很高的。

3.監控系統的發展趨勢

按照當下國內與國外使用的精密播種機來看，現在的精密播種機在綜合性能方面還不夠成熟，不能夠更加全面的對整個農業生產進行滿足，所以在監測技術方面的研究是非常必要的。監測系統發展當中比較重要的一步就是監控裝置靈敏度的提升，目前多數都是以微型單片機為基礎的。燈下的研究重點應該在不能正常播種時報警系統瞬間啟動以及相應的補償系統代替工作繼續播種這一方面上，這樣才能夠有效的避免漏播現象的出現。

伴隨精密播種技術的不斷進步，監控裝置也有了不小的發展。監控系統的性能也對播種質量有著非常直接的影響，對精密播種機監控系統來說最重要的就是如何提升其靈敏度。利用自動補償視監控系統能夠有效的對勞動力進行節約，并大大降低勞動的強度，同時能夠有效的減少漏播現象的發生進而降低損失，這樣才能夠將播種機的工作質量最大化，達到提高系統自動化與智能化的目的。

（作者單位：164700黑龍江省拜泉縣國富鎮政府）