機載式油菜造型播種裝置

洪偉 徐婷

近年來，南縣大力發展現代農業和全域旅游，羅文花海國際涂鴉藝術村的“萬畝油菜花?！泵磕甓紩韧獗姸嘤慰颓皝碛^光。然而，由于播種效率不高，無法實現大面積播種，南縣油菜花田尚未形成特色。能否發明一種裝置解決這個問題？

一、選題背景

1.目的及意義

油菜一直是南縣農民主要的農作物和食用油來源。探索大面積油菜播種技術方式，對突破油菜播種形式、縮短油菜的作業成本、提高效率、發展南縣的縣域經濟、改善民生以及培養自己的學習能力和創新思維都大有益處。因此，本選題具有一定的社會經濟價值和科技創新價值。

2.國內外相關領域的研究現狀分析

油菜是我國重要的油料作物，種植地域十分廣泛。目前，我國油菜的播種方式仍主要依靠人工撒播來完成。傳統播種方式勞動強度大、生產效率低、勞動時間長等導致種植油菜的比較效益低。要改變這種局面，就必須實現油菜播種由傳統播種方式向機械化播種方式轉變。

目前我國在油菜的機械化播種方面總體上還處于較低水平。據國家統計局和中國農業機械化年鑒統計數據，2015年我國油菜機械化播種水平僅為 22.01%，油菜機械化播種水平程度低、技術層次低已成為制約我國油菜生產發展的瓶頸。

在相關研究中，研究最多的是機械條播技術，而對基于計算機編程播種和噴墨打印原理的油菜造型播種技術、氣壓式肥種發射技術、自動導航和變量播種技術等油菜播種智能化技術的研究卻很少。

采用計算機編程播種和噴墨打印原理的油菜造型播種技術可根據實際的需要設定程序，讓裝置自動按照設置好的圖形或文字播種;自動導航技術利用GPS 或北斗導航等完成對行，可提高行駛直線度，降低駕駛員的勞動強度，有效利用耕地進行路徑規劃;變量播種技術則是基于產量分布圖，根據土壤肥力、播期、品種、種植要求等變量播種。機載式油菜造型播種裝置集成自動導航、造型播種和變量播種等技術，成為實用創新播種技術的發展方向。

二、基本思路

機載式油菜造型播種裝置利用計算機編程技術、氣壓播種技術，以飛行器為載運工具，能自動識別地形，實現大面積的造型播種。

三、系統設計

硬件系統主要由載運工具（無人機）、程序控制箱（集成地形信息傳輸器、造型設計芯片）、地形信息采集頭、肥種箱、氣壓式肥種發射裝置、遙控器、喇叭播種口等組成。其中，氣壓式肥種發射裝置由電動機、壓縮機、肥種箱、真空分離器、導種管、喇叭播種口組成。

軟件系統主要為造型設計程序、信息自動傳輸程序和圖像比較識別程序等。

四、使用方法

1.通過向無人機自動飛行控制系統輸入程序，讓無人機自動識別播種所需的飛機姿態與航跡。

2.肥種箱內裝有電動機、攪拌器、烘干機，程序控制芯片按比例將肥料、油菜種子、水混合攪拌好，然后通過烘干機適當烘干，使肥料包裹油菜種子，形成硬殼，制成肥種。

3.在真空分離器的作用下，讓肥種沿導種管進入氣壓式肥種發射裝置。氣壓式肥種發射裝置利用氣槍發射原理，由電動機帶動壓縮機形成高壓氣流，對種子進行吹送，使種子按一定軌跡從播種口噴出，完成排種。

4.地形信息采集頭包括高清攝像機、機座，通過螺栓安裝在無人機平臺的四周。程序控制箱安裝在無人機運動平臺的頂部，肥種箱、遙控器、氣壓式肥種發射裝置、喇叭播種口安裝在無人機運動平臺的底部。

5.作業時，將裝置放入要播種的區域。啟動開關，播種裝置升空，地形信息采集頭工作，識別所要播種區域的地形面積以及所需肥種數量，按照造型芯片預設的造型程序自動進行造型播種。