引用格式
引用格式：张庆, 李洋, 尤泳, 王德成, 惠云婷. 青贮机铁磁性金属异物智能检测报警系统[J]. 智慧农业(中英文), 2024, 6(1): 111-122.
DOI：10.12133/j.smartag.SA202306010
Citation:ZHANG Qing, LI Yang, YOU Yong, WANG Decheng, HUI Yunting. Intelligent Detection and Alarm System for Ferrous Metal Foreign Objects in Silage Machines[J]. Smart Agriculture, 2024, 6(1): 111-122.
DOI：10.12133/j.smartag.SA202306010
知网阅读
青贮机铁磁性金属异物智能检测报警系统
张庆1，2， 李洋1， 尤泳1，2*， 王德成1，2， 惠云婷1，2
（1.中国农业大学 工学院，北京100083，中国；2.中国农业大学 草业机械装备研究中心，北京 100083，中国）
摘要：
［目的/意义］青贮机作业时，田间遗落的铁丝等铁磁性金属异物如果混入其喂入系统，将会对青贮机的关键零部件和牲畜脏器造成严重损伤。为了确保青贮机在田间作业时能准确、高效地检测出金属异物，本研究开发了一套性能优良的金属探测系统。
［方法］首先分析了青贮机金属检测原理，然后对平面螺旋线圈与圆柱线圈进行了仿真计算，选择平面螺旋线圈作为研究对象，通过使用非支配排序遗传算法（Nondominated Sorting Genetic Algorithm-II, NSGA-II）结合有限元仿真分析的方式，确定了线圈的线径、内径、外径、层数以及频率，并对弯曲线圈与未弯曲线圈以及阵列线圈进行了仿真计算。最后进行了系统集成，搭建了青贮机模拟试验台进行了模拟试验。
［结果和讨论］仿真分析结果显示，平面螺旋线圈磁通密度模变化范围明显大于圆柱线圈，且其电感灵敏度、电阻灵敏度和被测物涡流损耗要明显高于圆柱线圈；另一方面，平面线圈弯曲后电感灵敏度、电阻灵敏度大幅度提高，有利于增强探测线圈的响应度。通过模拟台架试验，验证了该金属探测系统在探测距离小于70 mm，对直径0.6 mm、长度20 mm铁丝报警率达到100%，且经过计算，系统响应时间为0.105 0 s，小于安全运输时间，系统可以在金属物到达切碎系统前及时停止。
［结论］本研究设计出了一套青贮机金属异物探测系统，提出了一套金属探测线圈的优化方法，并开发了相应的金属探测软硬件系统，通过试验验证了金属探测系统的功能，为青贮机安全运行提供了有力技术支撑。
关键词： 青贮机；金属探测系统；电磁感应；平面螺旋线圈；非支配排序遗传算法；有限元仿真
作者简介
张庆 副教授
张庆，男，汉族，中共党员，工学博士，副教授、博士生导师，2019年中国农业大学优秀人才引进。从事智能车辆及智能农机装备技术研究，主持国家自然科学基金项目1项，“十四五”国家重点研发计划子课题2项，工信部苜蓿收获成套装备项目1项，企业横向课题10余项。发表SCI/EI论文20余篇（第一作者或通讯作者16篇），授权国家发明专利8件，担任中国农业机械学会编辑工作委员会委员。
尤泳 副教授
尤泳，男，满族，中共党员，工学博士，副教授、博士生导师，国家牧草产业技术体系青贮设备岗位科学家，获中华农业科技奖二等奖、中华农业科技奖三等奖和山东省科技进步奖三等奖共3项。围绕牧草和饲草料生产、优质饲草料加工利用开展相关基础理论研究和应用研究，主持国家自然基金项目1项，农业农村部公益性行业科研专项1项，“十四五”国家重点研发计划课题1项，其他省部级科研项目2项。发表SCI/EI论文30余篇（第一作者或通讯作者14篇），授权国家发明专利20件，兼任中国农业工程学会理事、中国农业机械学会畜牧机械分会副主任委员、中国农业机械学会现代物理农业工程分会副主任委员。
推荐阅读
贾文珅副研究员等：利用便捷式可见-近红外光谱仪和机器学习分辨霉变小麦及霉变程度（《智慧农业（中英文）》2024年第1期）
智慧农业微信交流服务群
发布征集
欢迎在我公众号发布科研团队介绍、创新科研成果及相关活动等信息。
