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摘 要：在当前的农业生产中，玉米联合收获机已经得到了广泛的应用，但相关技术水平落后，缺少自动化监测系统和故障早期预警手段的问题日益突出，本文通过对国内外相关研究情况的分析，提出了适合国内玉米收获机械使用的自动监测系统应满足的配置和功能等方面的要求。
关键词：玉米联合收获机；自动化监测系统；堵塞；传感器
中图分类号：S225文献标识码：A
随着我国农业机械化的快速发展，玉米联合收获机械技术水平落后，缺少自动化监测系统和故障早期预警手段的问题日益突出。大量在发生初期通过简单干预、处理就可得到解决的物料堵塞问题因不能及时发现，最终形成了零部件损坏。这就是我国玉米联合收获机产品故障频发、故障损失大、维修困难、维护费用高，维修时间过长的主要原因，也是在我国大力推广玉米机械化收获技术过程中急待解决的问题。
据统计，玉米联合收获机70%以上的机械故障是由于工作部件严重堵塞造成的零部件的损坏。这类故障如能在发生初期及时发现，往往只需通过临时降低作业速度、提高工作部件转速的办法就可解决，对机具的正常作业的影响很小，更不会出现因机械故障造成的停车检修、更换零件等情况。
玉米机械化收获工艺要求配套机具一次性完成割杆、摘穗、输送、剥皮、集箱、秸秆处理等近10个作业环节，因此玉米联合收获机具有体积庞大、结构复杂、部件布置分散的特点，也就出现了故障易发生点多、难以发现的问题。同时，为避免恶劣作业环境对安全与健康造成损害，机手往往在全封闭的驾驶室内对机具进行操作，仅凭人的视听根本无法直接监视全部工作部件的作业情况，更无法对出现的故障及时发现和排除。
1 国外相关研究现状
目前，国外发达国家的玉米机械化收获工艺主要为摘穗 脱粒 清选 籽粒集箱，该工艺最后的收获物为玉米籽粒，其采用机型多为谷物联合收获机挂接玉米割台的型式。这些机具的早期机型上很多也因未安装自动监测系统而出现了故障率高和可靠性差的问题。
为解决这一问题，国外先进的联合收获机上现在已普遍安装了自动监测系统。与国内同类产品相比，这些收获机械的首次故障时间、平均无故障时间、可靠度等指标均高出5～10倍，而故障排除时间不到国内产品的1/10。
国外发达国家的谷物机械化收获技术已经达到了相当完善的程度，其主要粮食作物的收获已基本实现了机械化。通过大量应用电子测控技术和液压技术，这些国家生产使用的收获机具已从传统功能型向机电一体化、自动化、智能化方向发展。
目前，美国、英国、德国、乌克兰都相继研究出不同形式的联合收获机自动监控系统，并广泛应用在各型收获机具上。这类系统均为电子式监测系统，主要由测速传感器、扭矩传感器、料面高度传感器、光电转换线路、中央处理器、报警控制和信号显示输出等装置构成。通过传感器对各项作业参数和工作部件运行情况进行检测，检测信号输入中央处理器后，经分析判别后由于显示装置进行实时显示，当机具作业发生异常时，通过灯光、声音进行报警提示。
这一类系统最具有代表性的有：英国福格森公司的Field Star（农田之星）故障诊断系统、美国CASE公司的田间作业信息实时数据采集系统、日本九保田公司的联合收获机监视系统以及New Holland（纽荷兰）公司、John Deer（约翰迪尔）公司、赫尔松康拜因联合收获机制造公司出品的各项收获机上安装的监测系统。通过监测系统，驾驶员可时实时了解机具的实际作业速度、动力输出轴转速、物料堵塞情况、负荷大小、谷仓充满程度、作业面积、作业效率等主要工作参数。当物料在供给、输送、排除等环节发生堵塞时，能自动进行报警，起到了全方位的监测和保护作用。
现在，国外的谷物联合收获机械正向着自动化、智能化及多功能化方向发展，即在考虑农业机械经济效果的基础上，尽可能达到无人化、遥控化，采用自动化监控、卫星定位系统等先进技术，使联合收获机具有更高的科技含量。其主要发展趋势为：将现有的自动化电子监测系统与GPS和GIS（地理信息系统）连接，以获得更加准确的田间作物基本信息，并在此基础上通过自动控制技术实现自动对行、自动调节作业速度、部件工作转速等功能。其监测系统的检测范围也向检测作物含水率、单位面积作物产量、收获物杂余含量等统计信息发展。
2 国内相关研究现状
目前，我国正在大力推广玉米机械化收获这一现代农业技术和配套机具。与国外不同，我国进行玉米机械化收获机时多采用摘穗 果穗剥皮 果穗集箱的工艺，最后的收获物为玉米果穗。因此采用的机型也与国外不同，多为专用的自走式玉米收获机或悬挂式玉米收获机。
实际生产表明：传统的定时拆卸检查、人力观察示警等故障检测方法已很难适应现代化玉米联合收获机的高速、高效、安全、可靠等作业特点和对故障进行早期预警的要求。因此，故障损伤严重、维修难度大、时间长而造成的使用不经济性已成为制约我国玉米机械化收获技术和机具大面积推广使用的主要问题。纠其原因，国内的玉米收获机生产企业技术研发能力弱，往往只是对早期引进的机械式传动样机进行简单的整机仿制，而对自动化监测技术的研究则相对滞后，一些已在其它行业得到应用的新技术（如液压技术、自动化技术、电子技术、红外线等）也没有被应用于收获机械上，近年来，中国农业大学、中国农业科学研究院、西北农林科技大学[1]、华南农业大学、江苏大学[2]等国内的大专院校和科研单位也开始进行农机具监控技术的研究工作。例如江苏理工大学设计的水稻收割机部件转速报警系统、湖州收割机厂引进韩国技术研制的水稻自动报警装置，黑龙江八一农垦大学进行的小麦联合收获机电子监视器等。但这些研究工作主要集中在精密播种、水稻育/插秧、稻麦收割设备和作业面积统计等单一功能的检测系统上。对正在大力推广的玉米机械化收获所使用的自动化监测和故障早期预警系统的研究工作却很少涉及，更没有能够应用于实现的产品。
因此，国内众多的玉米收获机具均没有安装自动监测系统，而只能通过视频监控来对机具的各工作部件进行人工观察，实际作业效果却不尽如人意。
3 自动监测系统的发展方向分析
给合国内玉米收获机械的现状，目前适用的自动监测系统应满足如下的配置和功能：由转速或扭矩传感器、满箱检测传感器、8位或16位的微处理器、液晶显示屏、声光报警装置等组成。可对果穗型收获机的动力分配箱、割台、升运器、剥皮部件、秸秆还田部件、籽粒回收部件等转动类工作部件的转轴转速监测。可对果穗箱的满箱情况进行监测。可对监测的数据进行实时显示和分析，并能对因堵塞造成的工作部件转速异动进行报警。
随着玉米联合收获机液压驱动技术的不斷发展，自动监测系统还应增加液压驱动系统的故障监测功能。
参考文献
[1]闫兰娟.联合收割机脱粒滚筒转速监控txxy[J].农机化研究，2007（02）：103.
[2]张淑红.联合收割机自动报警系统的设计[J].农机化研究，2002（03）：72.
作者简介：胡浩（1978-），男，吉林省农业机械研究院工程师，主要从事农业机械自动化技术研究。
关键词：玉米联合收获机；自动化监测系统；堵塞；传感器
中图分类号：S225文献标识码：A
随着我国农业机械化的快速发展，玉米联合收获机械技术水平落后，缺少自动化监测系统和故障早期预警手段的问题日益突出。大量在发生初期通过简单干预、处理就可得到解决的物料堵塞问题因不能及时发现，最终形成了零部件损坏。这就是我国玉米联合收获机产品故障频发、故障损失大、维修困难、维护费用高，维修时间过长的主要原因，也是在我国大力推广玉米机械化收获技术过程中急待解决的问题。
据统计，玉米联合收获机70%以上的机械故障是由于工作部件严重堵塞造成的零部件的损坏。这类故障如能在发生初期及时发现，往往只需通过临时降低作业速度、提高工作部件转速的办法就可解决，对机具的正常作业的影响很小，更不会出现因机械故障造成的停车检修、更换零件等情况。
玉米机械化收获工艺要求配套机具一次性完成割杆、摘穗、输送、剥皮、集箱、秸秆处理等近10个作业环节，因此玉米联合收获机具有体积庞大、结构复杂、部件布置分散的特点，也就出现了故障易发生点多、难以发现的问题。同时，为避免恶劣作业环境对安全与健康造成损害，机手往往在全封闭的驾驶室内对机具进行操作，仅凭人的视听根本无法直接监视全部工作部件的作业情况，更无法对出现的故障及时发现和排除。
1 国外相关研究现状
目前，国外发达国家的玉米机械化收获工艺主要为摘穗 脱粒 清选 籽粒集箱，该工艺最后的收获物为玉米籽粒，其采用机型多为谷物联合收获机挂接玉米割台的型式。这些机具的早期机型上很多也因未安装自动监测系统而出现了故障率高和可靠性差的问题。
为解决这一问题，国外先进的联合收获机上现在已普遍安装了自动监测系统。与国内同类产品相比，这些收获机械的首次故障时间、平均无故障时间、可靠度等指标均高出5～10倍，而故障排除时间不到国内产品的1/10。
国外发达国家的谷物机械化收获技术已经达到了相当完善的程度，其主要粮食作物的收获已基本实现了机械化。通过大量应用电子测控技术和液压技术，这些国家生产使用的收获机具已从传统功能型向机电一体化、自动化、智能化方向发展。
目前，美国、英国、德国、乌克兰都相继研究出不同形式的联合收获机自动监控系统，并广泛应用在各型收获机具上。这类系统均为电子式监测系统，主要由测速传感器、扭矩传感器、料面高度传感器、光电转换线路、中央处理器、报警控制和信号显示输出等装置构成。通过传感器对各项作业参数和工作部件运行情况进行检测，检测信号输入中央处理器后，经分析判别后由于显示装置进行实时显示，当机具作业发生异常时，通过灯光、声音进行报警提示。
这一类系统最具有代表性的有：英国福格森公司的Field Star（农田之星）故障诊断系统、美国CASE公司的田间作业信息实时数据采集系统、日本九保田公司的联合收获机监视系统以及New Holland（纽荷兰）公司、John Deer（约翰迪尔）公司、赫尔松康拜因联合收获机制造公司出品的各项收获机上安装的监测系统。通过监测系统，驾驶员可时实时了解机具的实际作业速度、动力输出轴转速、物料堵塞情况、负荷大小、谷仓充满程度、作业面积、作业效率等主要工作参数。当物料在供给、输送、排除等环节发生堵塞时，能自动进行报警，起到了全方位的监测和保护作用。
现在，国外的谷物联合收获机械正向着自动化、智能化及多功能化方向发展，即在考虑农业机械经济效果的基础上，尽可能达到无人化、遥控化，采用自动化监控、卫星定位系统等先进技术，使联合收获机具有更高的科技含量。其主要发展趋势为：将现有的自动化电子监测系统与GPS和GIS（地理信息系统）连接，以获得更加准确的田间作物基本信息，并在此基础上通过自动控制技术实现自动对行、自动调节作业速度、部件工作转速等功能。其监测系统的检测范围也向检测作物含水率、单位面积作物产量、收获物杂余含量等统计信息发展。
2 国内相关研究现状
目前，我国正在大力推广玉米机械化收获这一现代农业技术和配套机具。与国外不同，我国进行玉米机械化收获机时多采用摘穗 果穗剥皮 果穗集箱的工艺，最后的收获物为玉米果穗。因此采用的机型也与国外不同，多为专用的自走式玉米收获机或悬挂式玉米收获机。
实际生产表明：传统的定时拆卸检查、人力观察示警等故障检测方法已很难适应现代化玉米联合收获机的高速、高效、安全、可靠等作业特点和对故障进行早期预警的要求。因此，故障损伤严重、维修难度大、时间长而造成的使用不经济性已成为制约我国玉米机械化收获技术和机具大面积推广使用的主要问题。纠其原因，国内的玉米收获机生产企业技术研发能力弱，往往只是对早期引进的机械式传动样机进行简单的整机仿制，而对自动化监测技术的研究则相对滞后，一些已在其它行业得到应用的新技术（如液压技术、自动化技术、电子技术、红外线等）也没有被应用于收获机械上，近年来，中国农业大学、中国农业科学研究院、西北农林科技大学[1]、华南农业大学、江苏大学[2]等国内的大专院校和科研单位也开始进行农机具监控技术的研究工作。例如江苏理工大学设计的水稻收割机部件转速报警系统、湖州收割机厂引进韩国技术研制的水稻自动报警装置，黑龙江八一农垦大学进行的小麦联合收获机电子监视器等。但这些研究工作主要集中在精密播种、水稻育/插秧、稻麦收割设备和作业面积统计等单一功能的检测系统上。对正在大力推广的玉米机械化收获所使用的自动化监测和故障早期预警系统的研究工作却很少涉及，更没有能够应用于实现的产品。
因此，国内众多的玉米收获机具均没有安装自动监测系统，而只能通过视频监控来对机具的各工作部件进行人工观察，实际作业效果却不尽如人意。
3 自动监测系统的发展方向分析
给合国内玉米收获机械的现状，目前适用的自动监测系统应满足如下的配置和功能：由转速或扭矩传感器、满箱检测传感器、8位或16位的微处理器、液晶显示屏、声光报警装置等组成。可对果穗型收获机的动力分配箱、割台、升运器、剥皮部件、秸秆还田部件、籽粒回收部件等转动类工作部件的转轴转速监测。可对果穗箱的满箱情况进行监测。可对监测的数据进行实时显示和分析，并能对因堵塞造成的工作部件转速异动进行报警。
随着玉米联合收获机液压驱动技术的不斷发展，自动监测系统还应增加液压驱动系统的故障监测功能。
参考文献
[1]闫兰娟.联合收割机脱粒滚筒转速监控txxy[J].农机化研究，2007（02）：103.
[2]张淑红.联合收割机自动报警系统的设计[J].农机化研究，2002（03）：72.
作者简介：胡浩（1978-），男，吉林省农业机械研究院工程师，主要从事农业机械自动化技术研究。