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农业机械自动化的现状与推进模式(2)

人气指数: 发布时间:2015-11-17 10:56  来源:http://www.zgqkk.com  作者: 金衡模 高焕文 王晓燕
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  (1)拖拉机在农用拖拉机上已广泛使用了机械油压式三点连结的位调节和力调节系统装 置,现又在开发和采用性能更完善的电子油压式三点连结控制系统装置[1,2],新的系统装置采 用微机或电磁操向控制阀和心阀来改善机械油压式三点连结装置,提高位调节和力调节的控 制水平,这项技术在一些发达国家已被采用。为提高旋耕机的作业精度,在拖拉机上还采用了 水平及耕深自动控制系统水平控制系统可以消除拖拉机左右轮胎下沉不均等的影响,维持旋 耕机左右水平;耕深控制系统能把旋耕机作业时的耕深维持在设定范围内,这套系统在日本已 经普及。新型的拖拉机最佳速度控制系统可以自动设定运转速度及其变速段数,当作业条件 (作业种类土壤作物等变化时能有效地调整机器速度,提高作业效率。这种系统现正处于研 究开发阶段拖拉机的自动操向控制系统,能减轻驾驶员的负担并提高作业效率,美国已有可自动操向 的拖拉机出售。拖拉机自动导向方式有,从埋于地下的电缆检测出磁界距离并导向,用机械接 触方式检测已犁过的沟并导向,用铁轮下沉的机械方式或光电检测的电子方式来辨别已耕地 和未耕地并导向最近,利用摄影图像的半自动操向控制系统也正在研究中。
  (2)施肥播种机[3,4]根据行驶速度和检测种子(或肥料)粒数来确定播种量是否符合要求的 装置麵職种子割成麵番种的装置,等等,这些装置已細化。
   (3)移栽机[3]传动链式甜菜苗自动移栽装置,输送带式洋葱苗的自动移栽装置以及蔬菜移 栽上广泛使用的塑料穴盘自动供苗装置等。
  (4)插秧机[3,4]机体的水平控制装置,转弯时的自动减速装置,自动供苗装置等。
  (5)喷雾机喷杆式喷雾机的自动化应用实例[3,4]有:根据行驶速度自动控制喷雾量,根据作 物高度自动控制喷雾高度的装置;快速喷雾机的自动化应用实例[3,4]有:根据果树的大小或形 状自动控制喷雾压力和喷雾量的装置。此外,检测作物行间的杂草,自动控制喷药开关和喷药 量的装置正在研究开发中[5,6]
  (6)联合收割机[7,8]割茬高度自动控制装置;脱粒机喂入量自动控制装置;根据谷穗的生长 状态改变行驶速度,从而维持适当喂入率的自动控制装置;检测已收割行和未收割行从而操纵 气流方向的自动控制装置
   (7)挖掘收获机[3,4]马铃薯甜菜等挖掘收获机的自动化应用实例有,挖掘深度自动控制装 置和石块?土块自动筛除装置等。
  (8)干燥机[3,4]不受外界条件干扰,能自动维持热风温度的装置;停电或干燥机过热引起火 灾时,自动掐断燃料供给的装置。
  2.2已有农业机械及装置的无人自动操作
  (1)田间作业机械田间作业机械的无人自动操作方法有直接导向法和利用无线遥控操向 的间接导向法2种。前者的实际应用[7,8有旋耕机?割草机、自走式联合收割机、自走式农药喷 雾机等;后者的实际应用[3]有割草机?插秧机?农药喷雾直升机等田间作业机械可以根据土壤和作物的特性,利用触觉收集信,息例如,利用土壤硬度的差 异检测已耕或未耕部分;利用传感器检测作物的割取与未割取部分等利用计算机图像处理技 术实现无人自动操纵的系统也正在研究中。
   (2)固定式机械固定式农业机械的无人自动操作实例有全自动谷物干燥机、全自动分选 机、自动温室等全自动谷物干燥机是一种可以自动控制热风温度和风量,当谷物达到设定的 含水率时,能自动停止工作的无人化机械其自动控制系统包括自动控制点火燃烧?自动控制 速度循环?自动控制燃烧器空气量自动控制送风量、自动测定含水率和自动掐断燃料等功能 全自动分选机是一种能把水果、谷物或蔬菜按重量或形态等级进行分类的无人化机槭其工作 原理多样,如利用微处理机按重量分选['利用光电传感器按大小和颜色分选水果[10],利用照 相机辨别农产品的形态[11],利用X射线进行农产品损伤检测,现在也有利用核磁共振(NM R, Nuclear Magnetic Resonance)进行非破坏性的农产品品质鉴另4自动温室[12’13利用电脑进行 环境自动控制,控制项目有温度、湿度、风速、风向、日照辐射量、加温系统温度、温室通风率、二 氧化碳浓度等。
  这里简单提一下笔者在台湾时设计的农产品重量分选机[9],它由机械和电子2大部分组 成电子部分主要由Z80微处理机?类比信号处理部分、输出控制部分等组成Z80微处理机是 整个系统的心脏,王要负责传感器的信号检测,控制ADC( Analog to Digital Converter)提取 样本,计算各样本的平均值,分级出料及重量显示等。类比信号处理部分由数位类比转换器、放 大器低通滤波器组成,它利用放大器将重量传感器传送的信号放大(因当质量在0~ 6 kg之 间的输出电压为0~ 50mV,而ADC要求电压范围是屮5V,因此必须放大),再利用低通滤 波器滤波因分綱尔重是通过秤盘下的綱衮过负荷囊綱的,重量不稳,电压上下飘移,故需滤除振动部分),把这些信号分为6级,最后根据信号进行分选 2. 3农业机器人目前许多发达国家正在进行农业机器人的开发研究,部分研究成果已开始在农业生产中 应甩例如,使用机械手的果蔬自动采摘机[14];水果采收?分选及食品加工等部门广泛采用的 摄影图像处理等视觉检测装置;畜牧业中利用远距离遥控技术检测乳牛的乳头位置,并把挤奶 器附着在乳头上挤奶的自动挤奶装置[3];还有把羊的形态图形化,使剪刀自动感知羊的皮肤并 作业的剪羊毛机器人正如机器人在工业生产上可以降低生产成本和提高产品质量一样,在农业生产中机器人 也有同样的作甩美国正在开发研究的采橙机器人和法国的采苹果机器人,因其性能明显提高 和价格大幅下降,预期很快就能实用化由于机器视觉和人工智能技术的迅速发展,其他农业 机器人的实用化也会加速,特别是在需要大量人力和精确作业的种苗、花卉、蔬菜等生产中,机 器人的实用化将会更加快速蔬菜在全年中有持续的需求,又能在人工环境里以工厂化方式生 产,所以机器人在蔬菜栽培中的投入会更加容易。

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