智能可控距农用播种机

摘要： 根据市场调查和分析，发现市面上现有的播种机存在的不足，经过分析，了解到中小型农用真正的需求，进而研究设计出这款符合中小型农业需求功能的播种机。研究太阳能发电系统在播种设备上的应用，对其在播种机上的应用进行理论分析，将其设计为双动力设备。为了后期设备的运行，根据所有功能的运行要求，进行计算分析，证明设备实现功能的可行性。通过市场调研和分析，在不影响设备正常运转的情况下，对设备结构进行合理设计，空间利用率进行提高，同时也要确保太阳能光伏发电平台有足够的面积。除普通功能外，还要创新出特有功能。了解到需要控制哪些外设，包括软件和硬件的连接测试，实现更高效的人机互动。

关键词：播种机；中小型；双动力；太阳能；

1 引言

1.1 研究目的

普遍可知，我国是一个农业大国，但不是农业强国，农业生产与国家命脉息息相关，农民进行农业生产的全部过程中，播种是其中最重要的环节。我国是蔬菜生产大国，蔬菜种植面积和蔬菜产量均居世界第一。现阶段，随着人们生活水平的提高，蔬菜的需求量逐年增加，为满足反季蔬菜的供应，设施大棚种植面积越来越大，目前我国设施面积已突破210万公顷，其中山东省的蔬菜产量最高，以设施大棚蔬菜种植为主。与大田蔬菜种植模式相比，设施大棚存在空间狭小、播种作业距离短掉头频繁等问题，导致蔬菜播种效率低、人工依赖性强。[1] 播种作业指的是将播种材料，按一定数量和方式，适时播入一定深度土层中的作业。当前，精量播种的作业模式已经得到国际上的广泛认可。目前，精量播种，可以采取两种方案，一种采用纯机械式，通过改变机械的传动比和播种的间隔时间， 但是由于地形和每个人的使用习惯以及机械设备的磨损，导致具体的误差被不断放大由而影响种子的精量播种；二是采用机械和电子相结合的播种设备，通过电子传感器不断监测外部环境参数的变化，通过主控芯片以及算法驱动外部输出设备调整差距，结合高效的可变播种间距以及运动传动比的装置精准把控落种位置，实现真正意义上的精量播种。

1.2 研究意义

根据2021年10月国务院印发的《2030 年前碳达峰行动方案》中写到：“积极发展太阳能光热发电，推动建立光热发电与光伏发电、风电互补调节的风光热综合可再生能源发电基地。加快建设新型电力系统。构建新能源占比逐渐提高的新型电力系统，推动清洁电力资源大范围优化配置。大力提升电力系统综合调节能力，加快灵活调节电源建设；加快新型储能示范推广应用。机播质量直接影响作物出苗质量、直接关系作物单产水平，全方位提高粮油作物机播质量，是大面积提升单产潜力的有效措施。” 农业农村部印发的《关于进一步做好机械化播种质量提升工作的通知》也提出“要求各级农业农村部门将提升机播质量摆到粮油生产工作和农业机械化工作重要位置，加强组织领导，迅速行动、常抓不懈，为实施主要粮油作物单产提升行动增强机械化支撑。”

与国外播种机相比，我国播种机结构落后，新技术含量低，外观质量差;整机结构显得笨重，调节不便，作业速度低;液压技术和电子监控技术应用很少，新材料和新工艺还没得到广泛应用，普遍存在着产品内在质量不高、外观质量粗糙和可靠性差等问题。国外播种机制造成本高，远远超出中国农民的购买能力，不适合大量进口推广。因此，国内播种机的生产企业应该吸取国外的先进技术和经验，提高自己的技术水平和工艺水平，设计和制造出适合中国国情的高性能的播种机，尽快缩小我国农业与西方发达国家的差距，这对于保证粮食增产，推动农业科技进步，具有极其重要的地位和作用。[2]

而我们团队所设计的智能控距播种机价格实惠，运用了电池动力以及太阳能光电转化两种发电方式，适用于普通家庭，受众面广，只要有农田基本就可以使用，操作简单，容易上手，能够有效应对我国现状，极大地提高人民对于土地播种的热情，提高播种效率。

2. 主要内容

我们通过对农村实地考察以及结合大赛要求设计了一款可变种距并且使用光电转化作为辅助发电方式的粮食播种机。能够帮助务农家庭进行播种，主要适用于乡村人群，能够解决农耕人员费时费力，普通农机费用高，播种效率低，播种的分布不均（随机性大），无交互等问题。并且因为各种地质环境和播种需求以及播种过程中的种子分布的问题，我们通过对落种机构的可调间距设计和行走机构的从动轮变动进行解决播种横向纵向间距问题，并创新性的提出了AI智慧农业的初步解决方案。主要功能和性能指标如下：

（1）实现不同使用者根据不同使用目的自行调节横、纵向播种间距；

（2）实现整体结构的简单化，适用于所有年龄段的人们正常使用；

（3）实现不同地质条件下的使用通用性，能够在大部分土地中正常作业；

（4）实现以机械结构为主体，节能减排，减小对环境的污染；

（5）实现以电子结构为辅，提升人机交互能力，实现真正意义上的精量播种；

（6）创新性的将AI农业技术应用在播种上，以实现一种新的智慧农业的解决方案；

3. 创新点

应用广泛，能够根据使用者不同的使用目的来进行播种的横向间距和纵向间距的调整，可以根据不同的地质条件来进行轮子的更换，能够在大部分土地中进行正常作业。

简单高效，播种效率较高，效果较好，适合作为中小型播种农田设备使用，或同类播种设备的结构改进。

我们播种机以机械结构为主体，节能减排，搭载太阳能板，不会造成污染。四轮独立悬挂，后轮转向，地形适应能力强，操控性好，便于操作。

拥有交互式的设计方案，运用智能控制模块，采用雷达检测落种的相对应位置，通过传感器测量土壤的矿物质含量、水分、温度以及其它有利于种子发芽的相关必要条件。拥有陀螺仪模块以及霍尔传感器模块，自主校正，自动丈量土地，播种较快提醒，使得播种更加标准化。拥有雷达模块，可通过物体变化的能量值自动调节播种量。

既有电池又有太阳能板共同对电动机进行供电，对环境生态友好，可适当利用太阳能资源，环保省电双赢。

4. 预期成果

人们生活品质的提高，有机粮食的需求量增大，社会现代化进程加快，速度发展过快，对于田园生活也越来越憧憬，体验式的经济快速发展，农家乐等旅游产品的快速发展，对于人们想要吃有机粮食和释放压力，又不想过度劳累的前提下，利用小型播种机进行体验式的耕种是非常不错的选择。

对于土地污染和耕作土地面积被工业、商业、住房等占用之后，可用的土地面积越来越少，要充分发挥剩余土地的价值，就要选用可在不同地形适用的耕种机，而我们的智能控距播种机就能完美契合这种不定环境，能够最大程度地打开未来市场。

在新能源不断被开发的大环境下，希望我们的播种机在减轻劳动程度的基础上，能对环境有所保护，对太阳能有更大的利用率。

未来以针对于家庭使用的粮食播种机打入市场并生产制造商用智能粮食播种一体机，同时着手于粮食，果蔬产品设计。最终能够将粮食，果蔬播种机推向市场，继续对核心播种技术进行研究，与农田承包商合作生产。

参考文献：

王斌. 小型电动遥控蔬菜播种机设计与试验[D].山东理工大学，2024.DOI：10.27276/d.cnki.gsdgc.2023.000430.

许剑平，谢宇峰，徐涛.国内外播种机械的技术现状及发展趋势[J].农机化研究，2011，33（02）：234-237.DOI：10.13427/j.cnki.njyi.2011.02.029.