作品展示

针对种沟土壤坚实度人工测量劳动强度大，单独装置成本较高，且测量同步性差等问题，研发了一种适于免耕播种的种沟土壤坚实度实时测量装置。首先，创新提出了一种基于播种单体的种沟土壤坚实度实时测量方法，建立开沟器入土压力、土壤接触面积、种沟土壤坚实度之间关系模型。然后，设计了入土接触面积测量装置、入土压力调控装置和限深轮对地压力测量装置，研发了基于STM32的数据采集控制系统及其显示界面，完成了多传感器的数据采集、串口通信和本地存储等功能，实现了种沟坚实度的实时显示和空间定位。最后，通过室内试验建立了入土接触面积及开沟压力监控模型等。本作品可为农田土壤信息的快速实时获取、精准播种施肥作业决策等提供技术支撑。

（1）装置创新 针对现有播种机利用率较低、智能化水平不足等问题，面向种沟坚实度测量需求，改进现有播种单体，设计了入土压力调控装置和入土接触面积测量装置，实现了种沟不同参数的测量，为智能化播种作业奠定基础。 （2）方法创新 针对现有土壤坚实度测量方法劳动强度大、测量同步性差等问题，提出了一种基于播种单体的种沟土壤坚实度实时测量方法，建立了相应测量模型，实现了种沟坚实度的快速检测及其信息地图的生成，有利于后续精准作业。

（1）种沟面积实时测量技术：种沟接触面积与开沟器入土深度直接相关，传统非接触式开沟深度测量方式受地表状况影响较大。为此，采用接触式角度传感器检测限深轮摆动位置得到实时开沟深度，设计了入土接触面积测量装置，并建立开沟深度（限深轮摆动角度）与接触面积间关系模型，提高了复杂作业环境下种沟接触面积测量的准确性。 （2）入土压力实时调控技术：地表起伏和残茬覆盖等复杂工况造成土壤区间阻力变化较大，直接影响开沟器入土深度稳定性。为此，本作品采用主动式入土压力实时调控技术，提出一种基于空气弹簧压力和仿形四连杆倾角的下压力控制方法，替换单体四连杆处机械弹簧为空气弹簧，优化设计限深轮对地压力测量装置，实现了开沟入土压力的精准调控，保证了开沟器入土稳定性。

本作品针对获取的土壤信息和后续作业之间存在时间差，无法对后续作业提供实时有效的指导，单独测量小车成本较高等问题，通过对现有播种单体进行智能化改造，实现了对入土接触面积和下压力的实时监测，进而快速获得土壤坚实度信息，并生成地块质地信息图，为后续基于处方图的播种施肥一体化作业提供更为准确有效的决策指导，同时也为进一步的农机触土部件结构优化和参数调整奠定基础，有助于农机智能化控制和精准作业。