[發(fā)明專利]一種精密播種機(jī)播量分布監(jiān)測系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110281674.3
• 申請日: 2021-03-16
• 公開（公告）號: CN112930794B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王秀;楊碩;翟長遠(yuǎn);宋健;竇漢杰;趙學(xué)觀
• 申請（專利權(quán)）人: 北京農(nóng)業(yè)智能裝備技術(shù)研究中心
• 主分類號: A01C7/20
• 分類號: A01C7/20;G06M1/10
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 聶俊偉

1.一種精密播種機(jī)播量分布監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括：播量監(jiān)測控制器、主控制器和至少一路播種監(jiān)測傳感器；還包括定位模塊；

其中，所述播種監(jiān)測傳感器包括依次連接的紅外對管收發(fā)電路、信號放大電路、電壓比較電路、脈寬整定電路和濾波電路，用于根據(jù)檢測到的種子下落狀態(tài)，輸出等脈寬電壓脈沖信號至所述播量監(jiān)測控制器；

所述播量監(jiān)測控制器，用于將各路所述播種監(jiān)測傳感器發(fā)送的等脈寬電壓脈沖信號轉(zhuǎn)換成一個(gè)高頻方波信號輸出至所述主控制器；

所述定位模塊，用于實(shí)時(shí)獲取所述精密播種機(jī)的位置信息、時(shí)間信息和速度信息；

所述主控制器，用于根據(jù)所述高頻方波信號確定精密播種機(jī)在預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的累計(jì)播種粒數(shù)；

所述主控制器，還用于根據(jù)所述精密播種機(jī)在所述預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的位置信息和速度信息，并結(jié)合所述精密播種機(jī)在所述預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的高頻方波信號，確定所述精密播種機(jī)在所述預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)按地理位置坐標(biāo)分布的播量分布信息；

在預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)，通過各路播種監(jiān)測傳感器檢測種子下落狀態(tài)，以獲取各路播種監(jiān)測傳感器所檢測到的等脈寬電壓脈沖信號；

將所述等脈寬電壓脈沖信號輸入至所述播量監(jiān)測控制器，以獲取一個(gè)高頻方波信號；

將所述高頻方波信號輸入至所述主控制器，以獲取在所述預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的累計(jì)播種粒數(shù)；

在獲取各路播種監(jiān)測傳感器所檢測到的等脈寬電壓脈沖信號的情況下，獲取所述精密播種機(jī)在所述預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)位置信息、時(shí)間信息和速度信息；

根據(jù)所述位置信息中的起始定位坐標(biāo)和結(jié)束定位坐標(biāo)，計(jì)算所述精密播種機(jī)的移動(dòng)距離；

根據(jù)所述移動(dòng)距離以及所述精密播種機(jī)的作業(yè)幅寬，確定所述精密播種機(jī)的工作面積；

根據(jù)所述累計(jì)播種粒數(shù)與所述工作面積，確定所述精密播種機(jī)的實(shí)時(shí)播量；

將所述實(shí)時(shí)播量與所述精密播種機(jī)在所述預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的實(shí)時(shí)位置信息相結(jié)合，以確定所述播量分布信息。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的精密播種機(jī)播量分布監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述紅外對管收發(fā)電路中的紅外發(fā)射管和紅外接收管遍布于排種口的兩側(cè)，用于根據(jù)檢測到的種子下落狀態(tài)生成檢測變化電流；

所述信號放大電路，用于對所述檢測變化電流進(jìn)行放大，并生成檢測電壓信號；

所述電壓比較電路，用于根據(jù)所述檢測電壓信號與基準(zhǔn)電壓之間的關(guān)系，生成電壓脈沖信號；

所述脈寬整定電路，用于對所述電壓脈沖信號進(jìn)行脈寬調(diào)制，以生成所述等脈寬電壓脈沖信號；

所述濾波電路，用于對所述等脈寬電壓脈沖信號進(jìn)行濾波處理。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的精密播種機(jī)播量分布監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述紅外對管收發(fā)電路包括紅外發(fā)射管、紅外接收管、紅外發(fā)射管串聯(lián)電阻和電源接口；所述信號放大電路為LM358運(yùn)算放大器電路；所述電壓比較電路為LM393比較器電路；所述脈寬整定電路為由NE555組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路；所述濾波電路為由LM393組成的比較器電路。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的精密播種機(jī)播量分布監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述播量監(jiān)測控制器的數(shù)量為至少一個(gè)，每個(gè)所述播量監(jiān)測控制器，包括：穩(wěn)壓電路、脈沖量讀取部分、控制芯片、故障報(bào)警部分和脈沖量輸出部分；

所述穩(wěn)壓電路由LM317穩(wěn)壓電路和AMS1117-3.3V穩(wěn)壓電路構(gòu)成，用于對輸入的電壓源進(jìn)行變壓，以為所述播量監(jiān)測控制器提供電源；

所述脈沖量讀取部分包括多路脈沖量讀取端口，每個(gè)所述脈沖量讀取端口連接所述一路所述播種監(jiān)測傳感器，以接收所述等脈寬電壓脈沖信號；

所述控制芯片用于將接收到的所述等脈寬電壓脈沖信號轉(zhuǎn)換成所述高頻方波信號，并經(jīng)過所述脈沖量輸出部分放大輸出；

所述故障報(bào)警部分包括多個(gè)報(bào)警電路，在任一脈沖量讀取部分未接收到所述等脈寬電壓脈沖信號的情況下，對應(yīng)的報(bào)警電路驅(qū)動(dòng)報(bào)警燈和聲音報(bào)警動(dòng)作。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的精密播種機(jī)播量分布監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述等脈寬電壓脈沖信號的脈寬時(shí)間滿足以下約束條件：

t_min≤t≤t_max；

t_min＝(h+t₂)×10^-3；

其中，h為播量監(jiān)測控制器的脈沖量讀取端口的個(gè)數(shù)；t₂為控制器程序一個(gè)掃描周期的掃描時(shí)間；M為播種行距；Q_smax為播種量設(shè)定最大值；v為播種車速；K為可靠系數(shù)；t為脈寬時(shí)間；t_min為最小脈寬時(shí)間；t_max為最大脈寬時(shí)間。