本發明涉及智能農業裝備，尤其涉及一種少耕玉米播種智能化監測控制方法。

背景技術：

1、播種是農業生產的關鍵環節，播種作業的質量是影響后期作物長勢的重要因素。合理密植能夠保證每株作物獲得最優土壤養分、水分和光照等條件，有利于作物產量的提高，不同株距的玉米種植方式隨之產生。隨著保護性耕作模式的推廣與智能農機裝備的發展，玉米少耕智能化播種機得到了廣泛應用。

2、在播種機作業過程中，準確監測排種電機狀態、實時株距、種肥量以及其他作業狀態量，對于實現單行可控的播種控制、作業策略調整和故障預測報警等功能至關重要。現有技術雖已針對播種過程的智能化控制進行了諸多探索，如專利cn202411324774.x、cn202110689015.3和cn201610268084.6，但局限性也較為明顯。這些技術多聚焦于株距、播深或施肥等單一環節或簡單復合環節的數據監測與反饋調控，對于復雜作業環境下電機運行狀態、實時株距、種肥量、風機壓力等關鍵作業參數的監測能力不足，且難以實現多參數的綜合協同控制。隨著農藝和智能農機的高效結合，一種能夠適配少耕模式、實現單行可控的玉米播種智能化監測、調控系統與方法亟需實現。

技術實現思路

1、本發明的目的是提出一種少耕玉米播種智能化監測控制方法，包括以下步驟：

2、步驟a、播種作業前，根據相同株距播種方式和不同株距密植方式，在人機交互系統中設置作業面積、行距，以及每個播種行的臨行播種相對位置、播種量、施肥量；

3、步驟b、設定標準作業速度、畝施肥量，根據作業幅寬和作業行數確定排肥速度；

4、步驟c、根據臨行相對播種位置，調整排種盤初始角度；

5、步驟d、以置于播種機上的主北斗天線的位置為原點，以正東、正北方向生成x、y軸作為作業位置存儲的基準，根據主北斗天線指向從北斗天線的矢量與正北方向的夾角為航向角，記錄作業時的路徑；

6、步驟e、播種作業開始，取速模塊獲取作業速度，確定排種轉速和排肥轉速，排種系統和排肥系統進行播種與施肥作業，排種監測模塊監測落種位置，反饋實時作業株距；種肥量監測系統實時反饋種肥剩余量，作業狀態監測系統實時監測風路管道壓力、鎮壓輪壓力和播深，播深調控系統進行主動仿形；

7、步驟f、中樞控制系統綜合處理信息后，將數據傳輸至人機交互系統進行顯示，結合步驟d的作業位置，上傳至網絡存儲平臺進行作業信息記錄；

8、步驟g、在播種機運行時利用調控模型進行多維調控。

9、進一步地，步驟a中相同株距播種方式的株距d計算公式如下：

10、

11、其中，am是作業畝播種量，b是種植行距。

12、進一步地，步驟a中不同株距密植方式每行的株距dh計算公式如下：

13、

14、其中，l是作業長度，ah是每行播種量。

15、進一步地，步驟a中臨行播種相對位置通過臨行種子的相對角度α來體現：

16、

17、α通過調控臨行播種單體上排種盤的相對角度β來實現：

18、

19、其中，n為某粒種子投射到臨行相鄰兩種子連線上時對連線的劃分數，360代表排種盤圓周角度，n為排種盤孔穴數。

20、進一步地，步驟b中排肥速度的計算公式如下：

21、

22、其中，mf為排肥速度，v0為標準作業速度，mf為畝施肥量，vi為作業速度，b為播種機的作業幅寬，e為播種機作業行數。

23、進一步地，步驟e中作業速度的計算公式如下：

24、

25、其中，vt是作業速度，δ1是編碼器的誤差漂移值，δ2是激光雷達的誤差漂移值，δ3是北斗天線的誤差漂移值，vencoder是編碼器獲取的速度，vradar是激光雷達獲取的速度，vbds是北斗天線獲取的速度；

26、排種轉速的計算公式如下：

27、

28、其中，ωseed為排種轉速，d為株距，n為排種盤孔穴數；

29、排肥轉速的計算公式如下：

30、

31、其中，ωfertilizer為排肥轉速，mf為排肥速度，p為排肥盒的每轉排肥量；

32、實時作業株距的計算公式如下：

33、dwork＝3.6×vt×tintercal

34、其中，dwork為實時作業株距，tinterval為落種間隔時間；

35、種肥剩余量的計算公式如下：

36、

37、其中，vseed為種箱種子剩余量，vfertilizer為肥箱肥料剩余量，δc，δl，δu和δi分別為測量電容式接近開關、料位計、超聲波傳感器和紅外傳感器的誤差漂移值，vc，vl，vu和vi分別為根據不同的箱體事先明確不同傳感器各數值狀態對應的箱體內物體體積狀態；

38、通過以下公式判斷風路管道壓力是否安全：

39、pi∩(pmin～pmax)＝1

40、其中，pi為某條風路管道壓力，pmin為管路安全壓力最低閾值，pmax為管路安全壓力最高閾值；

41、鎮壓輪壓力的計算公式如下：

42、f＝k·δs

43、其中，f為鎮壓輪壓力，k為鎮壓輪彈簧勁度系數，δs為彈簧形變位移；

44、播深的計算公式如下：

45、δh＝δγ·l·cosδγ

46、其中，δh是播深變化值，δγ是地輪擺臂角度變化值，l是地輪擺臂的長度；

47、北斗系統記錄落種位置的條件如下：

48、ui∩usend＝1

49、其中，ui是播種行紅外傳感器電壓值，usend是落種電壓匹配值。

50、進一步地，步驟g中的調控模型具體包括：

51、調控排種轉速子模型：

52、

53、其中，uω表示調控排種轉速，eω和ed表示排種電機轉速和株距的實際值與理論值的偏差，kp,ω、ki,ω、kd,ω為轉速pid參數，kp,d、ki,d、kd,d為株距pid參數,f1表示排種電機轉速與株距的函數關系；

54、調控排肥轉速子模型：

55、

56、其中，uf表示調控排肥轉速，ef表示實際排肥電機轉速與理想轉速的偏差，kfp，kfi，kfd為pid參數；

57、調控風機轉速子模型：

58、

59、其中，ub表示調控風機轉速，eb表示實際風路管道壓力與理想壓力的偏差，kbp，kbi，kbd為pid參數，f2表示風機轉速與風路管道壓力的函數關系；

60、播深主動仿形子模型：

61、

62、其中，ul表示調控液壓缸伸出長度，el，eγ，eh和ep表示液壓缸伸出長度、地輪擺臂角度、播深和壓力實際值與理論值的偏差，kp,l、ki,l、kd,l為液壓缸pid參數，kp,γ、ki,γ、kd,γ為限深角度pid參數，kp,h、ki,h、kd,h為播深pid參數，kp,p、ki,p、kd,p為壓力pid參數，f3、f4、f5分別表示液壓缸伸出長度與地輪擺臂角度、播深和壓力值偏差的函數關系。

63、本發明的有益效果在于：

64、1.本發明通過多傳感器融合技術，能夠實現對播種作業全過程的實時、精準監測。系統能夠全面獲取作業速度、排種效果、種肥余量、風機壓力、鎮壓力、播深以及落種位置等關鍵數據，為作業質量的把控和故障預警提供可靠數據支持，對少耕玉米播種作業透明度和智能化水平的提升具有重要作用。

65、2.本發明基于先進的數學模型和智能算法，能夠實現對播種作業的精準、動態調控。系統可根據實時監測數據，快速調整排種、排肥、風機轉速以及播深等關鍵參數，確保作業過程符合預設標準。智能化的調控方式不僅可以提高播種作業的精度和穩定性，還能夠有效應對復雜地形和多變工況，對少耕玉米播種的作業質量和播種后作物的生長提供有力保障。