联合收割机的发展迅速跟踪了电子信息科技的进步,其监控系统迅速趋向智能化,由单元控制发展到分布式控制,由单机作业系统向与管理决策系统集成的方向发展。近年来,国外联合收割机已向完全自动化、智能化的方向发展,大部分联合收割机均已采用电子传感器对所收获的粮食质量进行在线监控,并结合卫星辅助系统进行收获作业综合管理。联合收割机成功采用了大量的智能调节和操纵系统,如辅助转向系统、自动驾驶系统、脱粒滚筒恒速控制系统、作业速度自动控制系统,其中有些系统已经成为商用联合收割机的标准配置。
国外著名的联合收割机制造企业主要有美国约翰迪尔(John Deere)、美国凯斯·纽荷兰(Case New Holland)、德国克拉斯公司(CLASS HHG)、英国麦塞·福克森公司、德国道依兹-法尔公司、意大利奇科里亚公司、奥地利温特斯泰格公司等。这些著名跨国农机制造商生产的小麦联合收割机和日本久保田、洋马公司生产的半喂入水稻联合收割机代表了当今世界农机制造的先进技术水平。
这些收割机的主要工作部件的主要工作参数,如转速、茎秆切割高度、籽粒损失量、粮箱填充量、排草堵塞、发动机负荷大小及工况等,普遍配有信息监测显示功能;自动控制装置包括自动对行、割茬高度自动调节、喂入深度自动调节、自动控制作业速度、自动停车等;具备卫星导航与定位及谷物产量自动测量等信息化精准仪器控制技术装置。图1-14所示为国外先进的联合收割机的代表机型。
图1-14 国外先进的联合收割机的代表机型
约翰迪尔公司的最新代表机型为70系列STS(Single Tine Separation),其最大功率可达358kW,携带智能动力优化管理系统,其柔性仿形割台最大收割宽度为11m,具有自动控制割茬高度、五速动力换挡、收割速度自动控制等功能;能根据作物属性,自动调整脱粒滚筒的转速、清选风扇的转速和清选筛的开度;可以按照最大收割效率或最小收割损失两种模式智能收获,监测系统可以在线检测、保存收获谷物的产量和湿度信息,方便生成产量分布图。同时,该联合收割机还可以通过引导系统自由选择手动驾驶、辅助驾驶或者完全自动导航模式,其导航精度为0.33m。
凯斯公司的代表机型为Case IH 8010,其发动机功率为303kW。浮式切割器和柔性仿行割台,加强了低矮作物的切割效果,提高了喂入能力,其最大收割宽度为10.7m。自动割台和喂入量可以根据联合收割机的行驶速度进行自动调节,达到最佳喂入效果。自动调平清选系统采用开放式横流风机,保证了清选筛上的气流均匀,同时产生的涡流作用可以有效降低清选功率和噪声。Case IH驾驶室具有先进的控制系统,可以在驾驶室内完成对联合收割机收获过程中各个部件的调整,可以对收割参数进行有效的管理,具有可靠和精确的全自动转向系统,有效降低了操作者的工作强度(张猛等,2018)。
德国克拉斯TUCANO系列联合收割机适用于多种作物,可实时测量作物含水量;绘制产量图;安装在收割台上的LASER PILOT激光领航系统识别作物边缘和短茬之间的直线,GPS PILOT导航系统误差不超过2cm;CEBIS信息显示屏进行作业管理;四轮驱动且无级变速。
爱科Massey Ferguson的IDEAL(理想)系列收割机配备IDEAL harvest传感系统,包括:籽粒品质相机和52个质量声学检测传感器(MADS),自动调节机器的转子、风扇转速和筛分装置,始终保持最佳的机器性能和效率;能实现完全流程化管理、全面自动化调整和实时谷物流向可视化等;安装了Ideal Balance TM 斜坡自动平衡装置。
意大利道依茨法尔C7000联合收割机的控制杆有割台的位置和倾角控制、裁切角控制、捡拾轮的位置和驱动控制3个功能;在作业过程中,7英寸的触摸屏可以展示所有重要的功能,容易进行所有的控制和参数设置;根据特定地块和不同作物,用户可以事先安装配置文件,减少作业前准备时间;可以存储和回放作业参数;安装了3个相机用以监测机器周围的环境,包括一个红外相机。
国内,联合收割机的智能化取得了一定的进展,但程度不高,能够监测部分作业参数并进行报警,在操控性和参数实时调整性方面与国外差距较大,现有产品的精度低、损失率偏高。福田雷沃GF80(4LZ-8F)收割机优化了驾驶室舒适性,实现了工件堵塞和粮满警报。中联谷王TE100收割机可以收割小麦、玉米、大豆、谷子、高粱、油菜等作物,一机多用;多功能单手柄操纵,便捷舒适;智能集成显示器,使作业工况、故障情况一目了然;可搭载物联网终端。