【技术实现步骤摘要】
一种基于声音信息的水稻喷雾机喷头堵塞实时监测装置和方法
本专利技术涉及水稻农药喷雾机领域，特别涉及一种基于声音信息的喷头堵塞实时监测装置和方法。
技术介绍
受水质影响，喷雾机喷头堵塞现象频发，若作业过程中，喷头堵塞不能及时发现，导致漏喷现象发生，严重影响作物病、虫、草害的防治效果，造成作物减产和品质的降低。迫切需要研究监测喷头堵塞的智能化检测装置和方法。通过在喷头管路上串联流量计科实现对喷头堵塞的检测，但由于流量计价格高，而大型喷雾机喷头数量一般达到48～64个，每个喷头管路上各串联一个流量计监测喷头流量和堵塞的方案由于受价格制约影响，在实际中很难得到推广应用，因此，必须对低成本喷头堵塞检测的智能化装置及方法进行研究。研究表明，声波信号强度和频谱随喷头流量变化而变化。为弥补现有喷头堵塞监测装置及方法的不足，本专利技术提出了一种基于声音信息的水稻喷雾机喷头堵塞实时监测装置和方法，以实现对喷头堵塞的低成本、智能化实时、高效监测。专利1(申请号：201711406358.4)公开了一种用于禽蛋裂纹识别的音频传感器的...
【技术保护点】
1.一种基于声音信息的水稻喷雾机喷头堵塞实时监测装置，其特征在于：包括喷杆(1)、喷水管道(2)、喷头(3)、微型麦克风A(4)、微型麦克风B(12)、微型麦克风固定支架(5)、模拟量采集模块(10)、控制器(11)、流量计(6)；喷杆(1)上设置喷水管道(2)，喷水管道(2)设有流量计(6)，且喷水管道(2)和喷头(3)相连，在喷头(3)附近用微型麦克风固定支架(5)固定微型麦克风A(4)；微型麦克风B(12)固定在发动机和隔膜泵的位置；/n所述流量计(6)、微型麦克风A(4)、微型麦克风B(12)通过A\D转换接口和模拟量采集模块(10)相连接，模拟量采集模块(10)和...
【技术特征摘要】 【专利技术属性】
1.一种基于声音信息的水稻喷雾机喷头堵塞实时监测装置，其特征在于：包括喷杆(1)、喷水管道(2)、喷头(3)、微型麦克风A(4)、微型麦克风B(12)、微型麦克风固定支架(5)、模拟量采集模块(10)、控制器(11)、流量计(6)；喷杆(1)上设置喷水管道(2)，喷水管道(2)设有流量计(6)，且喷水管道(2)和喷头(3)相连，在喷头(3)附近用微型麦克风固定支架(5)固定微型麦克风A(4)；微型麦克风B(12)固定在发动机和隔膜泵的位置；
所述流量计(6)、微型麦克风A(4)、微型麦克风B(12)通过A\D转换接口和模拟量采集模块(10)相连接，模拟量采集模块(10)和控制器(11)相连接，控制器(11)通过DC升压模块(13)和12VDC电源(14)相连；所述流量计(6)用于采集喷头流量，所述微型麦克风A(4)用于采集不同流量下的喷嘴产生的声音信息，所述微型麦克风B(12)用于获取发动机和隔膜泵的声音信息，所述模拟量采集模块(10)用于对模拟微型麦克风传感器提供的信号进行数字化，所述控制器(11)用于采集、分析喷头声音及流量数据。
2.如权利要求1所述的基于声音信息的水稻喷雾机喷头堵塞实时监测装置，其特征在于：所述的微型麦克风固定支架(5)，呈“L”形折弯，折弯一端开有4个螺栓孔，用来将微型麦克风固定支架(5)安装到喷杆(1)上；折弯的另一端开有微型麦克风安装螺纹孔，利用微型麦克风A(4)上固有的螺纹将微型麦克风A(4)固定到微型麦克风固定支架(5)上。
3.如权利要求2所述的基于声音信息的水稻喷雾机喷头堵塞实时监测装置，其特征在于：所述的微型麦克风A(4)的位置位于喷头(3)的水平距离4～8cm、竖直距离2～4cm处的平面内。
4.如权利要求1所述的基于声音信息的水稻喷雾机喷头堵塞实时监测装置，其特征在于：所述的微型麦克风A(4)和微型麦克风B(12)均为KNOWLES的BL-21994-000；
所述的流量计(6)为Asmik公司的LDG-MIK电磁流量计；
所述的控制器(11)为西门子的6ES7216-2BD23-0XB8，通过拓展连接线PPI与模拟量采集模块(10)连接；
所述的模拟量采集模块(10)为西门子的6ES7235-0KD22-0XB8，其内部集成有A/D转换接口A(7)、A/D转换接口B(8)、A/D转换接口C(9)三个转换接口；
所述的流量计(6)、微型麦克风A(4)、微型麦克风B(12)分别与模拟量采集模块(10)的A/D转换接口A(7)、A/D转换接口B(8)、A/D转换接口C(9)连接；
所述的12VDC电源(14)为喷杆喷雾机上蓄电池，通过DC升压模块(13)将12VDC电压转变为24VDC电压，为控制器(11)供电。
5.一种基于声音信息的水稻喷雾机喷头堵塞实时监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：微型麦克风最佳安装位置的确定：为获得声波信号强且信噪高的声音信息，将微型麦克风A(4)安装于喷嘴处；
步骤二：发动机声音数据的采集：为获取发动机的声音信号，采用微型麦克风B(12)固定在发动机和隔膜泵的位置，使得在用微型麦克风A(4)获取喷头声音信号的同时，也获取发动机和隔膜泵的声音信息；
步骤三：声音信号采样频率的确定：
利用示波器分析模拟声音信号，以确定模拟声音信号的最高频率fmax，然后根据公式(1)香浓采样定理确定采样频率
Fs≥2fmax(1)
步骤四：喷头的声音数据采集：
在喷雾机药箱装水后，启动拖拉机，同时启动隔膜泵，通过控制拖拉机油门进行喷头流量的调节，一旦流量稳定，以采样频率Fs采集60秒声音信号，等间隔选取几个流量点进行喷头声音信号采集并记录流量计(6)相对应的流量值，将此时记录的声音信号和流量值作为标定组，同时通过安装在隔膜泵附近的微型麦克风B(12)采集隔膜泵和发动机声音信息；另外，等间隔选取几个不同于测试集对应的流量点进行喷头声音信号采集并记录流量计(6)相对应的流量值，作为测试组，同时通过安装在隔膜泵附近的微型麦克风采B(12)集隔膜泵和发动机声音信息；
步骤五：声音采集数据的分析与预处理：只对采样频率内的60秒长的录音进行几个阶段的分析处理；
步骤六：特征频带的提取：在0～fs的频率范围内进行特征频带的搜索，确定最小特征频带范围fdown～fup，以寻求对流量估计准确且对噪声具有鲁棒性的频段；具体步骤为：
技术研发人员：李晋阳，聂振宇，魏新华，崔冰波，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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