變量穴灌穴播機的設(shè)計.pdf

1、我國秦嶺、昆侖山脈及淮河以北的地區(qū)的北方干旱半干旱地區(qū)約占我國國土總面積的百分之五十，該地區(qū)的耕地面積占我國耕地總面積百分之四十左右，但是這些地區(qū)水資源極度缺乏，水資源總量不到全國水資源總量的百分之二十，而且降雨量年際不均勻，季節(jié)變化率大，導(dǎo)致旱災(zāi)頻發(fā)，在這一地區(qū)發(fā)展抗旱節(jié)水技術(shù)與裝備是當(dāng)前亟待解決的問題。
　　采用穴播穴灌機具對解決我國北方旱區(qū)因播種期干旱缺水而無法播種、或種后無苗的問題切實有效，但均一的施水量不能達到最優(yōu)的節(jié)水

2、效果。針對變量施水問題，國內(nèi)一些高等院校和科研院所開展了相關(guān)具備抗旱節(jié)水功能的變量施水作業(yè)裝備和技術(shù)的研究，這些設(shè)備和技術(shù)研究在一定程度上起到了節(jié)水、抗旱及增產(chǎn)的作用，但是它們在結(jié)構(gòu)上共同點都是利用機械式裝置來實現(xiàn)變量施水以及水種同步施播，普遍采用手工的方式來調(diào)控施水量，全部通過硬件來改進施水播種機的作業(yè)性能，存在調(diào)控施水量的自由度小及操作復(fù)雜等缺陷。而且，在抗旱節(jié)水裝備與技術(shù)領(lǐng)域，歐美國家開發(fā)的智能化變量灌溉農(nóng)作機械都采用連續(xù)施水方式

3、，通過微控制器控制流量閥的開度進行變量施水，尚未查到有關(guān)間歇變量穴施水相關(guān)的研究內(nèi)容。
　　針對這一問題，本課題組人員前期研制了基于GPS/GIS的玉米變量穴灌穴播機，工況下該機具作業(yè)前人工采集農(nóng)田土壤濕度信息和位置信息，然后將該信息通過GIS軟件生成施水決策文件，機具作業(yè)時控制器通過GPS獲取位置信息的同時讀取施水決策文件，獲取該位置的施水量，當(dāng)傳感器檢測到落種后控制施水，完成水種施播。田間節(jié)水性能試驗結(jié)果表明，樣機采用變量施水

4、方式分別與條灌及本機具定量施水方式相比，具有較好的節(jié)水效果。但該機具的推廣應(yīng)用存在以下兩個問題:首先，田間土壤含水量隨時間和空間的變率大，而上述機具不能實現(xiàn)實時采集土壤含水量并實時改變施水量，因此不能達到最優(yōu)的節(jié)水效果;其次，機具作業(yè)前期需要用采集田間位置信息和土壤濕度信息，工作量較大;而且，該機具需裝備GPS/GIS系統(tǒng)，作業(yè)時需上位機軟件施水模式?jīng)Q策系統(tǒng)的支持，既提高了裝備作業(yè)成本，又對使用者有較高的文化科技水平要求。
　　據(jù)

5、此，本課題在前期研究成果的基礎(chǔ)上，進一步開展了基于傳感器的變量穴施水穴播的融合技術(shù)研究，研制了變量穴灌穴播機。本課題中本人設(shè)計了水分測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)的傳感器實時采集的田間土壤含水量;設(shè)計了水種同步控制系統(tǒng)，施水控制模塊根據(jù)落種檢測模塊檢測到的落種信號控制施水時刻，實現(xiàn)水種同步施播，同時施水決策模塊根據(jù)土壤濕度信號調(diào)控施水量，實現(xiàn)按需變量施水，達到最優(yōu)的節(jié)水效果;研究了電磁閥施水量數(shù)學(xué)模型，為變量穴灌穴播機施水決策模塊的優(yōu)化設(shè)計提供了參考