收获机产量监测仪应用试验研究 王熙 王智敏 王新忠 （黑龙江八一农垦大学 密山 158308） 摘 要: 使用装备有产量监视仪的CASE IH 2366联合收获机，在黑龙江垦区进行农田作物产量分布信息采集试验，取得了一些试验数据、经验和体会。通过试验对产量监视系统有了更深入的了解，为今后的精准农业试验奠定了基础。 关键词：全球卫星定位系统；联合收获机；产量监视仪 农田作物产量分布信息（基于GPS的收获机产量监视仪）的试验是实施“精准农业”的第一步，只有采集到农田作物产量分布信息，才能用计算机软件绘制出谷物产量分布图（田间信息处理），为作物生产管理决策提供条件。 农田作物产量分布信息（基于GPS的收获机产量监视仪）的试验由黑龙江八一农垦大学与黑龙江省友谊农场共同实施，试验地点在友谊农场五分场二队，取得了一些试验数据、经验和体会。 1 基于GPS的收获机产量监视系统简介 基于GPS的收获机产量监视系统由美国凯斯（Case）公司提供，称为AFS（Advanced Farming Systems）系统，由产量监视仪、GPS接收天线、GPS接收机、谷物流量传感器、谷物湿度传感器、行驶速度传感器、升运器转速传感器、割台高度传感器、PCMCIA数据卡等组成。组成框图如图1所示。 图1 基于GPS的收获机产量监视系统框图 （1）谷物产量监视仪 它安装驾驶室右上方，采用24×2字符型液晶显示器显示，使驾驶员容易监控收获机的作业状态，它与有关的传感器通过电缆连接。监视仪上还附有24个薄膜型输入按键，驾驶员在必要时可以手动输入或选定某些数据（如设定割幅宽度、割台止点高度、年月日，选择作物种类，输入农场名、地号等）。液晶显示屏上谷物瞬时产量、累计产量、某地块的平均产量、谷物湿度（含水率）、收获作业面积、行驶速度、行驶距离、收获机所处的经度和纬度等。谷物产量监视仪上还安装有数据卡插槽，用来插入PCMCIA数据卡。 （2）GPS全球卫星定位系统 本系统天线只有一个，外形为白色半球型，安装在驾驶室的顶部，通过同轴视频电缆与GPS接收机相连，该接收机有一个液晶显示屏和四个按键，具有12个卫星接收通道，并通过RS-232串行接口与产量监视仪相连。该定位系统在上海市区接收信号效果良好，在哈尔滨市区接收信号比较弱，只能收到3颗卫星信号；在黑龙江垦区洪河农场无法收到卫星信号；在黑龙江垦区友谊农场收到卫星信号良好，可以收到8颗卫星信号。但根据试验情况来看，该系统的分辩率还是比较高的，大约为0.5米左右。 在试验过程中，GPS定位信号接收良好，联合收获机在作业过程中，经度和纬度随着收获机的行驶而随时变化。 （3）谷物流量传感器 该传感器安装在谷物升运器顶部通道，位于粮仓的上部，为冲击式结构。谷物流量越大，传感器输出信号越强。 （4）谷物湿度传感器 由于单位体积谷粒质量随含水率变化，收获时必须进行谷粒含水率测量，以便折算其在标准含水率下的谷粒质量。谷物湿度传感器采用电容极板式，安装在升运器出口处，在谷物流量传感器附近。 （5）行驶速度传感器 采用测量驱动轮轴转速的方法来实现的，由于车轮滑转和下陷，所得速度与真实速度有一定的误差。需要标定的修正。 （6）割台提升位置传感器 该传感器安装在驾驶室下方的割台过桥处，过桥左右两边共有2个角度式传感器，收获机在地头转弯时或经过没有作物的田间时，割台将停止工作而升高，由传感器发出信号，产量监视仪自动暂时停止作业面积的统计和计算。驾驶室内仪表板上有一块液晶显示屏专门显示割台高度，显示范围为0～50厘米。割台停止计量的高度可以设定为30厘米（此设定可以修改）。当割台高度低于30厘米时，产量监视仪开始统计计量。 （7）数据存储卡 产量监视仪将原始数据经过数字化处理后存入数据存储卡，通过数据存储卡再转移到计算机（或便携式笔记本电脑）上采用专用软件处理。AFS系统软件不但能绘制出产量图，还能同时绘制出谷物水份分布图和田间海拔高度图。 2 收获机产量监测试验 试验地点在黑龙江省红兴隆农垦分局友谊农场五分场二队3号小麦地，土地面积130公顷，地块长度为1700米。品种小麦为NF-134号，试验使用美国凯斯公司生产的联合收获机，型号为Case IH 2366，装有第一代AFS系统，采用捡拾作业。 在无纠偏站的条件试验过程中，GPS定位信号接收良好，联合收获机在作业过程中，经度和纬度随着收获机的行驶而随时变化。 收获作业速度约为5.5公里/小时，发动机转速为2340转/分，2档大油门作业，捡拾小麦作业平均幅宽大约为5.0米，小麦捡拾收获作业效率为30公顷/天，试验期间环境温度为24～32℃。利用Case IH 2366收获机已经采集到27公顷小麦产量、小麦水份及田间海拔高度信息，并利用AFS软件生成小麦产量图、小麦水份图、田间海拔高度图和数据表。 本系统采用PCMCIA数据卡（国际协会个人计算机存储卡），原随车配备的是一块存储容量为256K比特的PCMCIA数据卡，由于该卡容量比较小，只能记录谷物总产量、作业面积、平均产量、平均谷物含水率等数据，不能记录GPS等位置信息。后采用1M比特的PCMCIA数据卡，该卡可以记录GPS等位置信息等，收获作业时要将1M比特的PCMCIA数据卡插入产量监视仪卡槽中，产量监视仪自动识别1M比特的PCMCIA数据卡。如果该卡第一次使用，产量监视仪要将此卡格式化（此类卡只能在产量监视仪上格式化），PCMCIA数据卡在格式化后才能使用。 产量监视仪在作业以前要完成一些参数输入（设定）、工作方式及工作部件选择工作。如果参数输入（设定）错误，产量监视仪不能正常工作或不工作。参数输入(设定)有：①产量监视仪序列号、②产量监视仪盒校准号、③产量监视仪电压校准号、④谷物流量传感器序列号、⑤谷物流量传感器校准号、⑥输入净粮升运器转速设置、⑦粮食湿度传感器设定、⑧收获机速度传感器设定、⑨垄宽设定、⑩垄数设定等。 使用计算机及读卡器将PCMCIA数据卡内的数据解读出来，使用凯斯公司提供的AFS专用软件绘制出产量图。 3 经验和体会 在友谊农场五分场二队现场试验，对GPS卫星定位系统及AFS产量监视系统有更深一层的理解和体会，为今后的进一步试验奠定了基础。总结及体会如下： 1．本次试验是在友谊五分场二队正常生产作业中进行，没有耽误正常的小麦捡拾作业，因此试验数据能够代表生产实际。从小麦产量图中明显可见，地块内的产量差异较大，有很大的产量潜力。 2.友谊五分场二队3号地面积比较大，土地面积为130公顷（约1950亩），在小麦捡拾作业过程中，需要多台联合收获机同时穿插作业，而装有产量监视系统的联合收获机只有一台，因此不能形成整个地块的产量图。如要解决此问题，参加收获作业的收获机都必须安装产量监视系统，将几台收获机获取的产量图合并，形成一个完整的整个地块的产量图。 3.友谊五分场二队使用的产量监视系统比较落后，液晶显示屏为字符显示方式，操作比较繁琐，参数设置较复杂，读卡方式比较麻烦，必须使用读卡器，才能将数据卡中的数据读入到计算机中进行处理，因此需要更换新型产量监视系统。 4.根据试验情况来看，从割台收获到谷物流量传感器输出信号，滞后大约为6～8秒钟，对测量精度有一定影响。 5.在田间试验中，3号地块中间局部地区杂草比较多，收获机在地块中间杂草比较多的地方作业时，产量监视仪显示单位谷物产量明显下降。因此要使用产量监视仪对杂草较多的地方进行标记。 6.谷物单位面积产量、谷物水份、粮食升运器出口处温度、收获行驶距离等都必须在田间进行现场标定，并对产量监视仪进行校准和修正，否则产量监视仪的测量误差比较大。绘制出当年的产量图还不够，要通过试验并绘制出多年的产量图，并将多年的产量图进行叠加，效果才能更好。 7.本次试验取得了阶段性的进展，以后的细致工作还有很多，需要进一步的消化、吸收和创新。 8.目前手中只有凯斯公司的产量图绘制软件，还需要田间地理信息系统及农业专家系统专用软件，需从国外购买或者根据黑龙江垦区实际情况自行研制。 [参 考 资 料] [1] 汪懋华. “精细农作”技术发展与农业技术装备创新系列讲座.北京:农业机械,1999.2～12 [2] 王智敏. “精准农业”在黑龙江垦区农业生产的应用系列讲座.佳木斯:现代化农业,1999.10～12 [3] 凯斯公司. CASE IH 收获机产量监视仪操作者手册 V6.02 [4] 王熙. 汽车、拖拉机、收获机电器电子设备原理与维修.哈尔滨:黑龙江科学技术出版社,2000.3