一种秧箱秧苗剩余量的低成本监测系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种秧箱秧苗剩余量的低成本监测系统及控制方法，通过实时检测位置开关的信号状态实现对秧箱秧苗剩余量的实时监测与报警。在秧箱中布置两条由位置开关排列而成的报警线和最低线，当秧苗低于报警线时，提示工作人员需要加秧，低于最低线时自动停车并报警等待工作人员加秧，以此实现对秧苗剩余量的实时监测，结合各功能模块，实现对监测到剩余的秧苗低于报警线和最低线的声光报警。本发明专利技术秧箱秧苗量实时监测及报警装置智能化程度高、成本低、结构简单，只需对现有插秧机进行小的改动即可安装使用，适用范围广，可适用于无人驾驶和有人驾驶插秧机作业过程中秧箱秧苗剩余量不足进行实时监测与报警。

A low cost monitoring system and control method for rice seedling residue

The invention discloses a low-cost monitoring system and a control method for the residual amount of rice seedlings in a rice box. The real-time monitoring and alarming of the residual amount of rice seedlings in a rice box can be realized by real-time detecting the signal status of the position switch. Two alarm lines and minimum lines arranged by position switches are arranged in the seedling box. When the seedlings are below the alarm line, the workers need to add seedlings. When the seedlings are below the minimum line, the workers need to stop automatically and alarm to wait for the workers to add seedlings. In this way, the real-time monitoring of the remaining amount of seedlings can be realized. Combining with the functional modules, the monitoring can be realized. The remaining seedlings are lower than the alarm line and the lowest line of acoustooptic alarm. The real-time monitoring and alarming device for seedling quantity in rice box has the advantages of high intelligence, low cost and simple structure. It can be installed and used with only minor modifications to the existing transplanter, and has wide application scope. It can be applied to real-time monitoring and alarming of the insufficient amount of seedling remaining in rice box during the operation of unmanned and manned transplanters.

【技术实现步骤摘要】
一种秧箱秧苗剩余量的低成本监测系统及控制方法
本专利技术涉及一种秧箱秧苗剩余量的低成本监测系统及报警装置，属于智能化农业机械领域。
技术介绍
我国插秧机插秧采用带土毯状苗，插秧前，由人工将秧片装入秧箱，插秧时，由秧爪按预定轨迹进入秧门口切取秧苗后插入田里。在插秧作业中，当秧箱秧苗不足时应及时上秧，否则导致秧苗的漏插；而在田间上秧需来回搬运秧片，导致水田泥脚深且降低插秧效率。而机载两个工作人员加重的整个机身的重量导致机身深陷泥底层不利于行走作业，且增加用人成本，因此迫切需要研发新的技术和装置对秧苗剩余量进行实时检测并报警停机。在现有技术中，申请人尚未发现对秧箱中秧苗剩余量的实时检测技术和装置。为了弥补上述不足，本专利技术根据秧苗在秧箱中每条秧箱分格中秧苗所在位置，提出了一种秧箱秧苗剩余量的低成本监测系统及报警装置，在秧箱每格橡胶传送带顶部位置和底部位置加装位置开关，通过定时读取位置开关的状态信息，实现对秧苗剩余量的实时监测，并利用报警装置进行声光报警，具有智能化，可靠性高的优点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种秧箱秧苗剩余量的低成本监测系统及报警装置，以实现插秧机插秧过程中秧箱中秧苗剩余量的实时监测并及时报警停机。为了解决以上技术问题，本专利技术采用的具体技术方案如下：该专利技术一种对秧箱秧苗剩余量的低成本监测系统及报警装置主要包括：秧箱、导轨、橡胶传送带、隔板、秧苗、位置开关和控制器主机板。所述秧箱由秧格隔板分成6个秧格，每个秧格靠近底部的部分装有橡胶传送带，在秧箱载秧面橡胶传送带顶部和底部各有一个位置开关；所述的导轨为现有乘坐式高速插秧机上的导轨，用于支撑秧箱和为秧箱水平移动提供导向作用；所述的橡胶传送带为现有乘坐式高速插秧机上的秧苗输送带，避免秧苗起皱；所述的隔板为现有乘坐式高速插秧机上的秧箱隔板，用于将秧箱根据插秧机插秧行数分隔成相应行数的秧格；所述位置开关共有12个，每个秧格装有2个位置开关，顶部的6个位置开关a在同一水平线组成一道报警线，底部的6个位置开关b在同一水平线上组成秧苗最低线；所述的控制器主机板包括控制器、WIFI信号发射模块、按钮、LED灯、蜂鸣器、DC降压模块和12VDC电源；所述的控制器为AT89S51单片机，该单片机有32个外部双向输入/输出(I/O)口，2个全双工串行通信口，由该单片机对位置开关采集信号，并对信号进行处理提取，并发送报警信息到驾驶舱和远程接收设备；所述WIFI信号发射模块为ESP8266EX芯片，该芯片高高度片片内集成，当该系统需要报警时，将报警信息通过该芯片发送出去；所述的按钮经上拉电阻与下拉电阻和控制器I/O口相连，当报警时在驾驶舱的驾驶员按下按钮可以取消报警；所述LED灯经下拉电阻和控制器I/O口相连，对驾驶舱内的驾驶员进行光报警；所述蜂鸣器经三极管和上拉电阻和控制器I/O口相连，对驾驶舱内的驾驶员进行声音报警；所述的DC降压模块为LM2596S降压转换器，通过DC降压模块将12VDC电压转变为5VDC电压，对控制器和位置开关、按钮、蜂鸣器供电；通过DC降压模块将12VDC电压转变为3.3VDC电压，为WIFI信号发射模块供电；所述的12VDC电源为插秧机上蓄电池。本专利技术具有有益效果(1)、本专利技术通过实时监测位置开关是否接通实现对秧箱中秧苗剩余量的实时监测与报警，智能化程度高、成本低、实时性强。(2)、本专利技术一种对秧箱秧苗剩余量的监测系统及报警装置，实用范围广，既可用于自动驾驶插秧机也可用于现有市场上销售的步进式和乘坐式插秧机，只需要要对插秧机原有结构进行稍许改动即可以安装使用。附图说明图1为秧箱秧苗剩余量监测系统及报警装置结构主视图；图2为秧箱秧苗剩余量监测系统及报警装置的控制器原理框图；图3为秧箱秧苗剩余量监测系统及报警装置的运行流程图；其中：1-秧箱；2-秧格；3-秧格隔板；4-橡胶传送带；5-秧门口；6-导轨；7-位置开关a；8-位置开关b；9-控制箱主机板；10-控制器；11-WIFI信号发射模块；12-按钮；13-LED灯；14-蜂鸣器B；15-电源转换器；16-12V直流电源；17-开关信号正极；18-开关信号I/O接口；19-报警信号I/O接口；20-UART接口。具体实施方式下面结合附图对本专利技术实施方案进行详细描述。如图1所示，本专利技术采用对秧箱秧苗剩余量的实时监测及报警装置主要包括：秧箱1、秧格2、秧格隔板3、橡胶传送带4、秧门口5、导轨6、报警线位置开关a7、最低线位置开关b8、控制箱主机板9。所述秧箱1由秧格隔板3分成6个秧格2，每个秧格2靠近底部的部分装有橡胶传送带4，在秧箱栽秧面橡胶传送带上方和底部各有一个位置开关；所述的隔板3为现有乘坐式高速插秧机上的秧箱隔板，用于将秧箱根据插秧机插秧行数分隔成相应行数的秧格；所述的橡胶传送带4为现有乘坐式高速插秧机上的秧苗输送带，避免秧苗起皱；所述的导轨6为现有乘坐式高速插秧机上的导轨，用于支撑秧箱1和为秧箱水平移动提供导向作用；所述位置开关共有12个，每个秧格2装有2个位置开关，顶部的6个位置开关a7在同一水平线组成一道报警线，底部的6个位置开关b8在同一水平线上组成秧苗最低线，每个位置开关经一个上拉电阻接5V直流电源17，经一个下拉电阻接地，在下拉电阻和位置开关中间连接控制器I/O口18；所述的控制器主机板9包括控制器10、WIFI信号发射模块11、按钮12、LED灯13、蜂鸣器14、DC降压模块15和12VDC电源16；如图2所示，控制器10为AT89S51单片机，该单片机有32个外部双向输入/输出(I/O)口，由该单片机对位置开关采集信号，并对信号进行处理提取，并发送报警信息到驾驶舱和远程接收设备；所述WIFI信号发射模块11为ESP8266EX芯片,该芯片高高度片片内集成，当该系统需要报警时，将报警信息通过该芯片发送出去；所述的按钮12经上拉电阻与下拉电阻和控制器I/O口19相连，当报警时在驾驶舱的驾驶员按下按钮可以取消报警；所述LED灯13经下拉电阻和控制器I/O口19相连，对驾驶舱内的驾驶员进行光报警；所述蜂鸣器14经三极管和上拉电阻和控制器I/O口19相连，对驾驶舱内的驾驶员进行声音报警；所述的DC降压模块15为LM2596S降压转换器，通过DC降压模块将12VDC电压转变为5VDC电压17，对控制器10和位置开关7、8、按钮12、蜂鸣器14供电；通过DC降压模块将12VDC电压转变为3.3VDC电压，为WIFI信号发射模块11供电；所述的12VDC电源16为插秧机上蓄电池。根据图3，插秧机开始插秧作业时，启动秧箱中秧苗剩余量监测系统与报警装置，进行开机自检，若出现故障，则发送警报，原地等待故障解除；自检正常后，对12个位置开关信号依次采集，若位置开关正上方有秧片，则受力压紧接通位置开关，当没有秧片时，则靠弹簧弹起，利用位置开关信号状态采集栽秧面上方是否有秧片；底部位置开关组成一条最低线，当最低线位置开关断开时，系统发送报警到驾驶舱和远程接收设备，插秧机则立即停车停止作业，循环查看最低线位置开关是否接通，若接通，则返回进行下一轮的位置信号采集判断，如果未接通，则继续停车等待；顶部位置开关组成一条报警线，当有报警线位置开关断开时，发送报警给驾驶舱和远程接收设备，在有人驾驶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种对秧箱秧苗剩余量的低成本监测系统，其特征在于：主要包括秧箱(1)、秧格(2)、隔板(3)、橡胶传送带(4)、导轨(6)、位置开关a(7)、位置开关b(8)和控制器主机板(9)；位置开关a(7)、位置开关b(8)和控制器主机板(9)连接，通过检测位置开关a(7)、位置开关b(8)是否接通来监测秧箱中的秧苗剩余量并报警；所述的秧箱(1)由秧格隔板(3)分成多个秧格(2)，每个秧格靠近底部的部分装有橡胶传送带(4)，在秧箱栽秧面橡胶传送带顶部有一个位置开关a(7)和底部有一个位置开关b(8)；所述的导轨(6)支撑秧箱和为秧箱水平移动提供导向。

【技术特征摘要】
1.一种对秧箱秧苗剩余量的低成本监测系统，其特征在于：主要包括秧箱(1)、秧格(2)、隔板(3)、橡胶传送带(4)、导轨(6)、位置开关a(7)、位置开关b(8)和控制器主机板(9)；位置开关a(7)、位置开关b(8)和控制器主机板(9)连接，通过检测位置开关a(7)、位置开关b(8)是否接通来监测秧箱中的秧苗剩余量并报警；所述的秧箱(1)由秧格隔板(3)分成多个秧格(2)，每个秧格靠近底部的部分装有橡胶传送带(4)，在秧箱栽秧面橡胶传送带顶部有一个位置开关a(7)和底部有一个位置开关b(8)；所述的导轨(6)支撑秧箱和为秧箱水平移动提供导向。2.根据权利要求1所述的一种对秧箱秧苗剩余量的低成本监测系统，其特征在于：所述位置开关a(7)、位置开关b(8)共有12个，每个秧格(2)装有一对位置开关a(7)、位置开关b(8)，顶部的6个位置开关在同一水平线组成一道报警线，底部的6个位置开关在同一水平线上组成秧苗最低线。3.根据权利要求1所述的一种对秧箱秧苗剩余量的低成本监测系统，其特征在于：所述的控制器主机板(9)包括控制器(10)、WIFI信号发射模块(11)、按钮(12)、LED灯(13)、蜂鸣器(14)、DC降压模块(15)和12VDC电源(16)；所述控制器(10)通过接口分别和位置开关a(7)、位置开关b(8)、WIFI信号发射模块(11)、按钮(12)、LED灯(13)、蜂鸣器(14)相连接，所述12VDC电源(16)通过DC降压模块(15)分别为位置开关a(7)、位置开关b(8)、控制器(10)、WIFI信号发射模块(11)、按钮(12)、LED灯(13)、蜂鸣器(14)供电。4.根据权利要求3所述的一种对秧箱中秧苗剩余量的低成本检测系统，其特征在于：所述的控制器(10)为AT89S51单片机，该单片机有外部双向开关信号I/O接口和报警信号I/O接口，异步串行通信口UART(20)，片内时钟振荡器，由该单片机对位置开关a(7)、位置开关b(8)采集信号，对信号进行处理提取，并发送报警信息到驾驶舱和远程接收设备。5.根据权利要求3所述的一种对秧箱秧苗剩余量的低成本监测系统，其特征在于：所述WIFI信号发射模块(11)为ESP8266EX芯片，该芯片高高度片片内集成，当该系统需要报警时，将报警信息通过该芯片发送出去。6.根据权利要求3所述的一种对秧箱秧苗剩余量的低成本监测系统，其特征在于：所述的按钮(12...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晋阳，徐晶，魏新华，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32