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这些年，伴随电子工业的不断发展，监控系统也逐渐完善与成熟。
农业生产作业当中最基本的步骤就是播种，它也在根源上保证着丰产与丰收。
精密播种机已经被普遍使用在现代农业播种工作当中，我们国家大多利用的是机械式播种机，整个工作当中会有由于漏播或重播而导致农作物减产问题，这主要是由于整个播种过程中是完全封闭的。
所以针对精密播种机的监测系统进行更加科学的设计和研究能够有效的提升播种的质量，这在智能农业方面也是有着重要意义的。
1.国内外田间播种监控系统的研究成果1.1国外监控系统研究成果在播种监控系统上，国外的研究时间是更早的，很多发达国家也不断加强了农业装备电子信息应用技术在播种监控方面的设计与研究。
上一世纪七十年代他们就已经着手并加大力度、加快研究进度，他们研发的几类监测系统可以在播种机出现故障问题时进行报警，其原理是利用对不同类别的排种器工作状态进行监控。
伴随高科技的不断进步，很多新型技术也被运用到了播种机监控系统当中，例如G P S定位系统。
并且很多更加先进的监控系统能够针对播种的各项具体参数进行运算并显示出来。
1.2国内监控系统研究成果我们引进并吸收了国外的多种精密播种机，并且对精密播种机的监控方面的研究投入也有了不小的增加，这使得我国在这方面的研发工作也有了不小的进展，我们国家已经研制成功了能够对故障进行声音与光报警并且每一行的播种速度与数量等参数都能够进行显示的装置，原理是传感器的信号转换电路。
并且也随着单片机、传感器以及虚拟机等技术的进步，我国正在精密播种机监测系统的智能化与自动化方面也有了不小的进展。
河北农大的刘教授通过研究已经实现了利用单片机针对重播与漏播分别进行相应形式的声光报警进而对精密播种机在排种工作能力进行监测，同时能够对重播与漏播的占比进行实时的计算，再利用显示器将其显示出来。
吉工大的马先生也利用计算机图形处理的技术给出了一套精密排种机的性能监测系统。
这一套系统利用图像的增强、平滑等一些方式，针对种子的动态图像进行一个精密的分析，这样能够很好的提升图像质量以及图像的作用，而且为了更好的对重播与漏播等参数进行检测，他也给出了按照种子的面积以及间距对排种器性能进行检测的提取方法，这一方法对我们国家精密排种机在工作性能方面的要求有了良好的满足。
农作物智能化种植系统的设计与实现随着科技的不断发展，智能化已经成为了各行各业的趋势。
在农业领域，智能化得到了广泛的应用，农作物智能化种植系统也成为了当前农业发展的重要方向之一。
本文将着重探讨农作物智能化种植系统的设计与实现。
一、系统框架农作物智能化种植系统的框架可以分为硬件部分和软件部分两个部分。
硬件主要包括传感器控制模块、数据采集模块、执行控制模块三个主要部分。
传感器控制模块是负责采集农作物生长所需的数据，比如土壤湿度、温度、阳光等参数。
在设计时要根据不同的作物需求来选择相应的传感器控制模块。
数据采集模块是负责将传感器采集到的数据进行采集和处理，并将处理后的数据上传到云端或其它终端设备。
自动化设计是实现系统智能化的核心之一，同时也要考虑稳定性和防抖动程度。
执行控制模块是负责对采集到的数据进行分析和处理，并将处理后的数据反馈到农作物生长环境中。
例如，如果土壤干旱，执行控制模块将会启动灌溉系统并添加适当的肥料，从而保证农作物的健康生长。
软件部分主要包括采集数据分析软件、执行控制软件、生长环境调节软件等。
采集数据分析软件是负责同步数据采集模块传输的数据，并对数据进行集中管理、分析和处理。
可以向用户提供细节的生长统计信息，后续基于机器学习的深度分析也需要基于此部分开发。
通过详细的统计数据，用户可以更好地了解农作物生长环境的变化。
执行控制软件是负责指导执行控制模块通过反馈采集到的数据来对农作物生长环境进行调整。
通过快速响应，可以防止农作物被不良气候或其他环境影响。
最后，生长环境调节软件可以根据作物的生长要求变动来控制对应的生长环境参数，例如灌溉、温度调节等。
二、系统工作流程系统工作流程一般可分为五个步骤：数据采集、数据处理、分析预测、执行控制以及实时更新。
首先，传感器控制模块开始采集农作物生长所需的各项参数。
其次，数据采集模块将采集到的数据送到数据采集软件中，数据采集软件将对数据进行处理，去除杂音和噪声，并将相关数据传送到执行控制软件进行进一步的决策。
播种机播种质量检测预警系统O 引言随着农业机械化作业水平的提高，精播机在农业生产中得到了越来越广泛的应用。
精量播种具有节约良种、减少拔苗对留苗的伤害；且省去了间、定苗等工序等优点。
但是，现有的精量播种机在播种作业过程往往会出现重播、漏播现象以及粒距均匀性较差等问题，直接影响作物的产量。
因此，有必要设计一种播种质量监控系统，以确保作业质量符合农艺技术要求。
目前，精播机的检测系统主要有光电型、电容型和基于机器视觉型3种，并以光电型应用居多。
现有的检测系统虽做到了重播、漏播报警，但对播种均匀性研究较少，功能也相对单一。
为此，以89C52单片机为核心、以光电传感器和霍尔开关传感器构成一个小型微机系统，当精播机出现排种器卡种、开沟器堵塞或者种子箱内无种时，显示故障位置并启动声光报警通知驾驶员；正常工作时，当某一行连续出现不合格粒距时，显示不合格的行数并声光报警；并可提供播种面积统计和应收费用服务信息。
1 设计思路根据国标GB6973- 86《单粒（精密播种机试验方法）》的规定。
按照不同作物的农艺要求，对行距进行设定。
开始工作时，利用光电传感器检测下种时间间隔￡i，速度传感器获取播种机工作速度，根据设定的行距值及速度传感器检测工作速度值，计算得到种子平均落粒时间间隔￡。
当￡i在IO.75t-1.25tI区间内，为合格粒距所对应的时间，当fi在IO-O.75tl和I1.25￡一∞]区间内，为不均匀播种所对应的时间。
2 系统的总体结构本系统总体结构如图1所示，主要由主机、数据采集装置、显示和报警装置、键盘电路和传输电缆等组成。
主机主要承担数据的采集、处理以及发出控制命令信号，当播种机发生排种故障，显示故障位置并发出声光报警以提醒驾驶员。
将主机和报警器安装在驾驶室内，便于驾驶员查看。
传感器的功能是监测输种管中种子的流动状况，安装在开沟器上方的输种管外侧，距开沟器铲尖80ram处。
3 系统的硬件设计3.1传感器系统将导种管中种子流信号准确地转变为可被单片机接受的信号，是传感器的首要任务，其性能的好坏直接影响着整个系统的整体性能。
玉米精量播种机排种监测系统设计玉米精量播种机排种监测系统设计随着农业技术的发展，越来越多的农民选择使用玉米精量播种机来播种作物。
这种现代化的播种机具有高效、精准的特点，能够提高种植效率和作物产量。
然而，由于播种机操作的复杂性，农民往往需要付出更多的精力和时间来监测播种情况，以确保种植效果。
为了解决这个问题，我们设计了一种玉米精量播种机排种监测系统，旨在帮助农民实现自动化的排种监测。
玉米精量播种机排种监测系统由若干传感器、数据采集设备、控制模块和用户界面组成。
首先，我们在播种机的排种装置上安装了压力传感器，用于监测播种时排种器的工作压力。
通过实时监测播种器的工作压力，我们可以判断是否存在堵塞、漏种等问题，及时进行调整和修复。
其次，我们在播种机的种植槽中安装了光电传感器，用于检测种子的排放情况。
光电传感器可以感知到种子在种植槽中通过的光线变化，从而判断种子的排放情况。
如果光电传感器检测到排放异常，系统会自动发出警报，并记录异常的位置和时间，方便农民及时处理问题。
此外，我们还在播种机的耕作部分安装了霍尔传感器，用于监测播种机的移动状态。
通过监测霍尔传感器的输出信号，我们可以实时了解播种机的移动速度和位置。
这对于精准播种非常重要，因为播种机的移动速度和位置会影响种子的排放间距和深度。
当播种机的移动速度或位置异常时，系统会发出警报，帮助农民及时调整播种操作。
最后，我们设计了一个用户界面，用于显示和记录播种机的监测数据。
农民可以通过此界面实时查看播种机的工作状态和监测数据，包括工作压力、种子排放情况、播种机的移动速度和位置等。
同时，系统还支持数据的导出和分析，帮助农民总结经验，改进种植技术，提高作物产量。
通过上述设计，玉米精量播种机排种监测系统能够实现自动化的播种监测，为农民提供了便利和准确的种植工具。
农民只需要在播种前简单设置系统参数，然后系统就能自动监测排种过程，并在发现异常时及时发出警报。
这大大减轻了农民的操作负担，提高了种植效率和作物产量。
图1智能装盘播种机的结构Fig.1Structure of intelligent plate planter1.漂盘护栏2.压辊3.下料斗4.点种斗5.淋水斗6.覆料斗7.后加长架8.电机链条护罩9.控制面板10.电控盒11.保险座%12.装基电机13.前加长架DOI:中国农机化学报Journal of Chinese Agricultural Mechanization 第35卷第6期2014年11月Vol .35No .6Nov.2014智能装盘播种机精密播种监测系统的设计*吉武俊，陈海燕摘要：国内现行的烟草播种机多采用纯机械推板式播种器，其播种量无法控制，且漏种量高，控制性能差难以满足播种的要求。
YZPB ―200B 型智能装盘播种机采用步进电机驱动排种器，播种过程中采用霍尔转速传感器采集苗盘传送速度信号，并由单片机对采集数据进行分析和计算，动态调节步进电机转速，使排种器转速与苗盘传送速度保持一定的关系，从而达到自动控制排种器的目的；此外安装了监控系统对播种机的播种质量进行实时监控，提高了播种的质量。
关键词：播种器；单片机；传感器；播种精度中图分类号：S223.2文献标识码：A文章编号：2095-5553(2014)06-0017-04吉武俊,陈海燕.智能装盘播种机精密播种监测系统的设计[J].中国农机化学报,2014,35(6):17~20Ji Wujun,Chen Haiyan.Design of the monitoring system for precision seeding in tobacco intelligent plate planter [J].Journal of Chinese Agricul -tural Mechanization,2014,35(6):17~20(河南省职业技术学院，郑州市，450046)收稿日期：2013年9月16日修回日期：2013年10月29日*基金项目：河南省烟草公司科技公关项目(200831)第一作者：吉武俊，男，1979年生，河北张家口人，硕士，讲师；研究方向为汽车应用技术教育。
E-mail:mazhai920@0引言播种器是播种机的核心部件，对播种质量起决定性作用。
目前我国烟草装盘播种多数地区仍采用手工或半机械化作业。
传统播种机的播种器是依靠地轮驱动，当地轮阻力大时容易打滑，要想让播种器和地轮的前行速度保持一定的关系，达到精准播种，对其机械部分的设计要求很高，如果出现皮带松动等原因时，漏播率非常高。
同时播种机工作时具有全封闭的特点，当播种机发生故障时由于没有及时发现，会造成断行性漏播，导致农业减产。
YZPB ―200B 型智能装盘播种机将播种过程用三种传感器进行测点，单片机综合控制，让排种器转速与播种机作业速度一致，大大提高了播种精度；为了防止断行性漏播，安装了监控系统对播种质量进行实时监控，提高了播种质量。
1智能装盘播种机的结构烟草精量装盘播种机由机架、装基装置、压穴装置、播种装置、淋水装置、覆基装置构成，如图1所示。
其中机架是本产品的基础，主要完成传递动力及输送育苗盘的任务；装基装置主要作用是能够容纳一定的基质量，并向育苗盘的种穴内填充基质；压穴装置利用传动V 带的摩擦力，使育苗盘在运行的状态下推动压穴装置，使压穴装置被动上下运动，实现同步给育苗盘压窝；播种装置包括种子箱、排种器驱动步进电机、精量排种器，它的主要作用是通过两组传感器检测，给控制系统提供信号，单片机进行数字化控制，实现精确播种。
10.13733/j.jcam.issn.2095-5553.2014.06.0052系统整体设计播种器是整个播种机的核心，本系统采用一台步进电机代替地轮作为执行机构带动播种器转动，减小了传送带打滑对播种均匀性的影响。
苗盘输送带则是由单相交流异步电动机驱动。
播种机电控部分由传感器系统、单片机控制单元、显示单元和报警单元组成。
单片机控制单元由主从两个单片机构成。
播种过程中，首先由转速检测传感器采集播种机苗盘传输速度信号，速度信号经放大整形后输入到主单片机，主单片机接收转速检测传感器和播种检测传感器的测量数据，对采集数据进行加工和处理，将结果输出到控制单元，步进电机接收到由控制单元发出的脉冲信号后，执行机构改变转角，由步进电机驱动播种器主轴，实现精确播种。
工作时由霍尔测速传感器采集苗盘输送速度信号，并由光电传感器检测播种管播种情况，单片机分析计算数据，发出控制信号来控制步进电机的转角，从而达到自动控制播种器的目的。
从单片机的主要工作任务是连接报警器、显示器和实时时钟，并接受主单片机分析数据信号，对播种情况进行实时监控，如果出现漏播或播种机出现故障时启动声光控报警器。
系统整体设计思路如图2所示。
3播种机硬件系统设计3.1传感器系统电路的设计系统要实现精密播种，首先要让苗盘输送速度与投苗盘转速保持一定的关系，并且能实时检测落种情况，这就需要检测苗盘输送的速度及输种管的落种情况。
下面简单介绍一下传感器的选型。
首先苗盘输送速度的检测是通过在输送部分的1台单相交流异步电动机驱动主轴上安装霍耳转速传感器来实现的。
霍尔传感器本系统选用A44E 芯片，选择这个芯片的优点在于其工作电压在4.5~18V ，输出电平为TTL 标准，可直接与单片机I/O 口连接。
转速测量系统由霍尔转速传感器、永久磁铁及电子线路组成，测速系统的采样周期有永久磁铁的个数决定，安装的永久磁铁越多，采样频率高，速度信号越准确。
但是采样频率过高，占用控制器时间越长，使得控制难以实现。
在本系统中，我们通过大量的实验，确定小磁铁的个数为12个。
控制硬件电路如图3所示。
其次是输种管落种情况的检测，本系统采用了光电传感器采集落种信号。
光电传感器的发光元件选择穿透力比较强的红外发光二极管，受光元件采用红外光敏二极管，其频率特性好且响应速度比较快。
此外为了避免检测过程出现“盲区”，本系统在输种管内壁排列了双层红外对管，其中每层安装有1个红外发光二极管和8个红外光敏二极管，扩大了测量的覆盖面积。
3.2主机单片机电路设计主单片机我们选用了美国Cygnal 公司设计的C8051F320型单片机，它的控制器与MCS-51内核及指令集完全兼容，此外C8051F320的指令运行速度比较快，工作效率比较高。
在工作过程中，霍尔传感器检测到的转速信号及光电传感器检测到的落种信号送入主机单片机C8051F320，由单片机对信号进行统计、计算，并根据苗盘输送的距离及落种要求判断步进电机的转角，从而实现精确播种的目的。
此外，主单片机分析计算后的结果通过485通信线传输给从单片机。
主单片机电路设计如图4所示。
3.3从机单片机电路设计从单片机选用专为USB 应用而设计的C8051F340图2系统整体设计图Fig.2Design diagram of the whole structure图3A44E 与CPU 连接电路Fig.3%Circuits between A44E and CPU图4主CPU 硬件电路设计Fig.4Master CPU circuitdesign中国农机化学报2014年18系列单片机。
该产品采用CIP-51微控制器内核，其指令执行速度比较快。
在工作过程中，主单片机分析计算后的结果送入从单片机，其输出接口与报警器及显示器连接。
主要任务是当播种机发生故障，或播种过程中出现漏播现象时可以立即启动报警系统，并通过显示器显示故障位置，播种量及漏播率等信息。
电路设计如图5所示。
3.4485接口电路设计主CPU和从CPU之间采用485通信，通信模块采用MAX3072芯片作为收发器。
安装时将主CPU与播种传感器及转速传感器安装在测量现场，这样能更好的避免多种干扰信号，能够准确的采集现场数据并能判断出播种器是否正常工作。
从CPU安装在驾驶室，能够及时将漏种、堵管等故障进行提醒，而且操作者还可以通过显示器了解漏播率，漏播位置等参数。
两单机之间通过485通信，一方面可以抑制工模干扰，另一方面还防止了干扰信号的窜入，保证了系统的安片全和可靠性。
接口电路设计如图6所示。
3.5显示器电路设计本系统中显示器主要功能是显示播种量、漏播率及漏播位置。
本系统选用TFT480272BS-4.3型号的LCD显示器，显示器电路图如图7所示。
3.6声光报警电路设计为了降低成本，利用三极管T2的开关特性来控制喇叭和发光二级管，实现的声光报警。
声光报警电路设计图如图8所示。
当有漏种或堵塞现象发生时，单片机发出一个高电平，三极管T2导通，喇叭和发光二级管同时报警，反之三极管截止，电路不报警。
4实验数据分析试验苗盘选择河南省烟农常用的10列×20行烟草用塑料漂盘。
播种器转速依次按照表1选取5个水平，进行播种器转速的单因素试验。
播种器转速保持在100r/min 左右，进行重复验证性试验，漏播率平均值为3.57%。
5结论本系统采用一台步进电机代替地轮作为执行机构带动播种器转动，减小了传送带打滑对播种均匀性的影图5从CPU硬件电路设计Fig.5Slave CPU circuit design 图6485接口电路设计Fig.6485-interface circuit design图7显示电路设计Fig.7Display circuitdesign图8报警电路设计Fig.8Alarm circuitdesign表1播种器播种转速单因素试验结果Tab.1Seeder sowing speed single-factor test results播种器转速/(r·min)漏播率y/%重复1重复2重复3重复4重复5平均值120 4.40 4.48 4.27 4.47 4.58 4.440110 4.01 4.20 4.08 4.13 4.06 4.096100 3.63 3.74 3.53 3.50 3.48 3.57690 3.02 2.93 2.80 3.20 3.12 3.01480 2.13 1.94 1.95 2.03 1.96 2.002吉武俊等:智能装盘播种机精密播种监测系统的设计第6期19Design and test of 1G —2500BF straw returning biaxial rotary fertilizer seederTao Deqing,Liu Wei,Zhang Ruihong,Li Xiang,Miao Hong,Ji Yanan(Yangzhou University,Yangzhou,225009,China )Abstract:This machine could complete rotary tillage,straw returning,fertilizing and planting at one time,which improves the operational efficiency.The biaxial rotary tillage was used and made the tillage depth reach more than 22cm.The increase of the tillage depth will lead to better straw returning and deep fertilization.The field experiment showed that all the performance indicators meet the design requirements.Keywords:straw returning;biaxial rotary tillage;duplex operation（上接第3页）所采用的零部件大多为标准件和通用件，减少了制造成本与加工难度，便于维护和保养，具有广泛的应用前景。
