机载式油菜造型播种装置

洪伟 徐婷

近年来，南县大力发展现代农业和全域旅游，罗文花海国际涂鸦艺术村的“万亩油菜花海”每年都会吸引海内外众多游客前来观光。然而，由于播种效率不高，无法实现大面积播种，南县油菜花田尚未形成特色。能否发明一种装置解决这个问题？

一、选题背景

1.目的及意义

油菜一直是南县农民主要的农作物和食用油来源。探索大面积油菜播种技术方式，对突破油菜播种形式、缩短油菜的作业成本、提高效率、发展南县的县域经济、改善民生以及培养自己的学习能力和创新思维都大有益处。因此，本选题具有一定的社会经济价值和科技创新价值。

2.国内外相关领域的研究现状分析

油菜是我国重要的油料作物，种植地域十分广泛。目前，我国油菜的播种方式仍主要依靠人工撒播来完成。传统播种方式劳动强度大、生产效率低、劳动时间长等导致种植油菜的比较效益低。要改变这种局面，就必须实现油菜播种由传统播种方式向机械化播种方式转变。

目前我国在油菜的机械化播种方面总体上还处于较低水平。据国家统计局和中国农业机械化年鉴统计数据，2015年我国油菜机械化播种水平仅为 22.01%，油菜机械化播种水平程度低、技术层次低已成为制约我国油菜生产发展的瓶颈。

在相关研究中，研究最多的是机械条播技术，而对基于计算机编程播种和喷墨打印原理的油菜造型播种技术、气压式肥种发射技术、自动导航和变量播种技术等油菜播种智能化技术的研究却很少。

采用计算机编程播种和喷墨打印原理的油菜造型播种技术可根据实际的需要设定程序，让装置自动按照设置好的图形或文字播种;自动导航技术利用GPS 或北斗导航等完成对行，可提高行驶直线度，降低驾驶员的劳动强度，有效利用耕地进行路径规划;变量播种技术则是基于产量分布图，根据土壤肥力、播期、品种、种植要求等变量播种。机载式油菜造型播种装置集成自动导航、造型播种和变量播种等技术，成为实用创新播种技术的发展方向。

二、基本思路

机载式油菜造型播种装置利用计算机编程技术、气压播种技术，以飞行器为载运工具，能自动识别地形，实现大面积的造型播种。

三、系统设计

硬件系统主要由载运工具（无人机）、程序控制箱（集成地形信息传输器、造型设计芯片）、地形信息采集头、肥种箱、气压式肥种发射装置、遥控器、喇叭播种口等组成。其中，气压式肥种发射装置由电动机、压缩机、肥种箱、真空分离器、导种管、喇叭播种口组成。

软件系统主要为造型设计程序、信息自动传输程序和图像比较识别程序等。

四、使用方法

1.通过向无人机自动飞行控制系统输入程序，让无人机自动识别播种所需的飞机姿态与航迹。

2.肥種箱内装有电动机、搅拌器、烘干机，程序控制芯片按比例将肥料、油菜种子、水混合搅拌好，然后通过烘干机适当烘干，使肥料包裹油菜种子，形成硬壳，制成肥种。

3.在真空分离器的作用下，让肥种沿导种管进入气压式肥种发射装置。气压式肥种发射装置利用气枪发射原理，由电动机带动压缩机形成高压气流，对种子进行吹送，使种子按一定轨迹从播种口喷出，完成排种。

4.地形信息采集头包括高清摄像机、机座，通过螺栓安装在无人机平台的四周。程序控制箱安装在无人机运动平台的顶部，肥种箱、遥控器、气压式肥种发射装置、喇叭播种口安装在无人机运动平台的底部。

5.作业时，将装置放入要播种的区域。启动开关，播种装置升空，地形信息采集头工作，识别所要播种区域的地形面积以及所需肥种数量，按照造型芯片预设的造型程序自动进行造型播种。