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江苏造智能收割机,从解放左手开始

内容来源:新华报业网      浏览次数:43      更新时间:2020-07-01

摘要:联合收割机由1万多个零部件组成,是农机装备中最复杂的作业机械。在国家油菜产业体系岗位科学家、江苏大学农业工程学院研究员徐立章看来,开收割机和开车完全是两码事。“一旦进入田块作业,耳朵要听发动机的声音,眼睛要看前方的作物状态、留茬高低和割台搅龙喂入是否顺畅,左手控制作业速度,右手要调整拨禾轮和割台的高低。”

“要解放机手的左手,必须解决收割机速度的自适应控制。油菜的喂入量在3公斤左右,别小看了这3公斤,油菜草谷比、含水率等差异,都会造成作业性能的波动。”徐立章说,团队研发出速度自适应控制模块,安装该模块后收割机可以根据作业负荷进行自动调节速度,既避免了喂入堵塞又能保持较高的作业效率。

这样的智能化装置受到了机手的好评,“左手本来要控制操纵杆调节机器作业速度,现在注意力只要放在右手上,劳动负荷减轻了不少。”但速度控制了、喂入量稳定了,不代表工作性能就一定好,损失的自动控制是摆在徐立章面前的又一个拦路虎。

在开机前,有经验的机手往往会根据油菜的产量、成熟度预先调整好鱼鳞筛的开度,这个开度一旦确定后除非停机基本不会再调整。徐立章介绍,这其实是一对矛盾的指标,开度小了,损失就大,开度大了,损失过小,杂余就会太多。要达到完美的平衡,还必须实现清选损失的自动控制。

成熟的油菜籽多为球形或者近似球形的小颗粒, 直径在2毫米左右。在嘈杂的收割作业背景振动信号中,如何抓住这么小的籽粒信号?如何区分籽粒、茎秆、角果壳等不同信号?徐立章团队研发出了一体多块式籽粒损失监测传感器,可以根据响应频率和幅值的差异,准确地抓取油菜籽的信号,并以此为依据,自动调整鱼鳞筛的开度。越来越少依赖人工经验,实现损失的实时监测和自动控制。

在四川、江苏等地的试验中,团队研制的联合收割机云平台也发挥了重要作用。尽管试验结束已近2个月,徐立章打开手机APP,依然可以查询到收割机当时在田间收获的主要工作参数。

“这是一张工况图,也是一张处方笺,可以为农业精准管理提供信息支持。”徐立章说,云平台记录了收割机在田块任意位置的工作参数,据此可以描画出田块的损失分布、产量分布等信息,为来年的播种、施肥等田间管理提供参考。同时,云平台还会根据收割机的使用时间、运行状态,及时给机手提供收割机是否需要维修保养的健康诊断。

江苏省农业机械试验鉴定站的检验报告也显示,该研发产品具备主要参数实时采集、故障诊断与自动监控、清选损失监控和清选筛开度自适应调节等功能,总损失率为2.9%,含杂率为1.4%,破碎率0,远远高于国家相关标准要求。

青海、四川、湖北、湖南、安徽、江苏……自2016年承接油菜联合收割机智能化项目以来,徐立章带领团队天南地北地做实验,采集了大量数据,不断地改进完善控制模型。“收获机械必须去田里作业,才有办法测试传感器准不准、控制模型好不好用。这是在实验室里没法模拟的。”徐立章说。

经过这么多年努力,在江苏大学农业工程学院的智力支持下,江苏沃得农业机械有限公司生产的履带式联合收割机已经取代国外品牌,占据了国内市场的近60%,从中徐立章感受到科研工作产生的实际效应,“看到自己设计的机器大江南北到处都在用,我非常自豪,感觉到自己为我国农机产品的技术进步尽了份力。”

用科学的调控来代替机手主观经验的判断,徐立章把这个智能化系统称为“联合收割机辅助收获智能调控系统”。目前,鉴于智能化控制研发技术已经成熟,他也开始忙于该系统的产业转化工作。在徐立章看来,要实现联合收割机无人化,前提必须先解决智能化的问题。他认为,我国联合收割机的人机共驾态势还将会较长时间地存在,目前阶段的智能化更像是个助手,辅助机手和机器更高效更精准地作业。

“推进农业机械化、智能化,是为了农业生产降本、提质、增效。”徐立章告诉记者,他还有新的目标,在解放左手后进一步解放右手,在解决收割机直线行走的基础上解决转弯处的自动控制,他也计划攻克通用型清选损失传感器,“未来的智能化联合收割机不仅能收水稻、小麦、油菜,还能收玉米、大豆、谷子、高粱,要真正实现联合收割机的智能化多功能收获。”

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