[發明專利]一種肥箱余量監測系統與監測方法

在審

• 申請號: 202011139076.4
• 申請日: 2020-10-22
• 公開（公告）號: CN112162298A
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發明（設計）人: 張凱良;張耀輝;余楊;劉輝;宋玉港
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: G01S17/894
• 分類號: G01S17/894;G01S17/08;G01F23/292;G01B11/24;A01C15/16;A01C15/00
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 冀志華

1.一種肥箱余量監測系統，其包括施肥機，所述施肥機包括肥箱、排肥機構以及駕駛室，所述排肥機構設置在所述肥箱側壁的出肥口處；其特征在于，還包括：

電控系統和主控設備；

所述電控系統包括激光測距傳感器陣列、開度檢測傳感器、轉速檢測傳感器、5V供電電源以及控制器；

所述激光測距傳感器陣列設置在肥箱頂部內側，用于對肥箱內化肥距離肥箱頂部內側的距離信息進行實時監測并發送到所述控制器；

所述開度檢測傳感器設置在所述排肥機構中，用于對所述排肥機構中排肥軸的開度進行檢測，并發送到所述控制器；

所述轉速檢測傳感器設置在所述排肥機構中，用于對所述排肥機構中排肥軸的轉速進行檢測并發送到所述控制器；

所述控制器和5V供電電源均設置在所述肥箱側邊上，且所述控制器用于對接收到的所有信息進行處理并發送到所述主控設備，所述5V供電電源用于為各傳感器和控制器供電；

所述主控設備設置在駕駛室中，用于根據接收到的信息對肥箱余量進行監測，并根據肥箱余量以及施肥速率對施肥時長進行預測以及排空預警。

2.如權利要求1所述的一種肥箱余量監測系統，其特征在于：所述激光測距傳感器陣列包括若干激光測距傳感器，且各所述激光測距傳感器通過設置在所述肥箱頂部內側同一水平面上的若干固定導軌設置在所述肥箱頂部，構成傳感器平面點陣。

3.如權利要求1所述的一種肥箱余量監測系統，其特征在于：所述控制器包括第一～第四子控制器，各所述第一～第四子控制器分別與所述激光測距傳感器陣列中每一列中的激光測距傳感器相連，用于接收各列中激光測距傳感器采集的距離信息，經內置的A/D轉換模塊進行模數轉換后，計算得到實時的距離信息；所述第二子控制器用于接收開度檢測傳感器采集的位移量變化信息，經內置的A/D轉換模塊進行模數轉換后，得到實時的位移信息；所述第三子控制器用于接收轉速傳感器采集的轉速信息，經內置的A/D轉換模塊進行模數轉換后，得到實時的速度值。

4.如權利要求3所述的一種肥箱余量監測系統，其特征在于：所述第一～第四子控制器均采用Arduino控制器。

5.如權利要求1所述的一種肥箱余量監測系統，其特征在于：主控設備內設置有主控制器，該主控制器內設置有肥箱中化肥表面擬合模塊、化肥體積計算模塊、化肥余量轉換模塊、施肥時長預測模塊和人機交互界面；

所述化肥中化肥表面擬合模塊用于根據激光測距傳感器陣列采集的深度信號，對肥箱中的化肥表面進行曲面重建；

所述化肥體積計算模塊用于根據計算得到的化肥表面信息，計算得到肥箱內的剩余化肥的空間體積；

所述化肥余量裝換模塊用于根據計算得到的剩余化肥的空間體積，計算得到當前剩余化肥的質量；

所述施肥時長預測模塊用于根據當前施肥速率和剩余化肥的質量，對施肥時長進行預測；

所述人機交互界面用于對肥箱中化肥余量及施肥時長進行顯示。

6.如權利要求1所述的一種肥箱余量監測系統，其特征在于：所述主控設備與所述電控系統采用CAN通訊。

7.一種采用如權利要求1～6任一項所述系統的肥箱余量監測方法，其特征在于包括以下步驟：

1)對電控系統中的激光測距傳感器陣列進行復位，并檢查是否復位完成，若完成，則進入步驟2)，否則，持續復位；

2)主控設備對電控系統中控制器處理后的各傳感器信息進行讀取，使用RANSAC算法剔除誤差，并使用三維重建技術實現化肥表面的擬合重建，得到肥箱內化肥余量；

3)根據提前標定的施肥速率控制表，判斷肥箱余量是否充足，若充足，則通過人機界面對肥箱余量信息進行顯示，否則，發出空箱警報。